專利名稱：氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器火災中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于危險化學品儲藏與保護技術(shù)領域，具體涉及氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器火災中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的防護方式較普遍的有一、國內(nèi)現(xiàn)有的單層罐體結(jié)構(gòu)，其防護方式主要考慮保溫層(隔熱層)，有一定隔熱作用。保溫層主要是防護因大氣溫度的升高對罐體內(nèi)儲存液體溫度沖擊，同時保護在正常使用情況下，罐內(nèi)操作溫度不因大氣溫度升高的改變導致罐體內(nèi)部的溫度超出設計允許范圍。
二、國內(nèi)剛剛開始引進并使用的雙層大型球形罐體結(jié)構(gòu)，其防護方式主要設置填充隔熱材料的夾層來保護罐體，防止因大氣溫度上升對儲存物質(zhì)的溫度沖擊，在火災事故狀態(tài)下有一定的隔熱作用。
三、國外在臥式罐上考慮用防石化類火災環(huán)氧防火涂料形成防火層，以期在火災事故狀態(tài)下對罐體進行保護，可一定程度上防止外界溫度上升對罐內(nèi)儲存物質(zhì)溫度形成的沖擊。
上述防護結(jié)構(gòu)存在的問題如下1、單獨使用普通保溫隔熱材料或夾層隔熱材料，不能保障在火災事故狀態(tài)下對罐體的保護，其殼體受熱超出臨界溫度后，將大幅度失去力學性能，從而引發(fā)災難性爆炸事故。
2、單獨使用石化類防火涂料的結(jié)構(gòu)其一，價格極高；其二，就目前國際上最權(quán)威的防火涂料生產(chǎn)單位和測試單位的數(shù)據(jù)顯示，它只能保護在火災事故狀態(tài)下，當外殼體溫度升高后，在一定的時間內(nèi)，其外殼體力學性能在設計允許范圍內(nèi)，就石化類防火涂料本身而言，不能保障該升高后的溫度傳導至罐體內(nèi)部后，罐內(nèi)儲存物質(zhì)的升溫值在設計允許的范圍內(nèi)。因此，在火災事故狀況下，災難性事故可能性仍然存在，國內(nèi)、國外已有多起爆炸事故發(fā)生。
到目前為止，國內(nèi)和世界范圍內(nèi)還沒有技術(shù)考慮到對氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器采用隔熱、防火、空氣夾層等方式進行多重保護，來解決火災事故狀態(tài)下對低溫儲存容器爆炸可能性的防護問題。而僅僅是將單獨的防大氣隔熱技術(shù)和單獨的防火技術(shù)應用該領域，其結(jié)果是不能抵御火災事故狀態(tài)對儲存容器造成的安全威脅，后果是災難性的。
技術(shù)內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，目的是提供一種氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器在火災事故狀態(tài)下的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，巧妙地把空氣夾層隔熱、隔熱復合材料隔熱與防火保護等技術(shù)有效地接合在儲存容器上，并輔助以噴淋系統(tǒng)，從而解決了氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器在火災事故狀態(tài)下一定時間內(nèi)的防爆炸問題，贏得了消除重大安全隱患的時間，結(jié)構(gòu)簡單，但十分有效。
本實用新型的具體技術(shù)解決方案是在現(xiàn)有的氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的容器體之外相對固定相互結(jié)合的隔熱復合材料層和防火保護層，容器體外壁和隔熱復合材料層之間留出空間，形成空氣夾層。
隔熱復合材料層通過與分布在容器體外壁上的支撐架連接，與容器體實現(xiàn)相距一定空間的固定，形成空氣夾層；也可通過與容器體底部的支撐架的連接，實現(xiàn)相距一定空間的固定，形成空氣夾層。隔熱復合材料層與容器體外壁的連接可以是機械連接如通過支撐架采取掛板連接或扣接；隔熱復合材料與防火材料層之間可以是機械連接或化學粘接，化學粘接可以是涂覆、單組份或雙組份特種高壓無氣噴涂方式，一般應保證附著力大于0.2MP以上。防火保護層可選擇一般防火涂料或防石化類火災環(huán)氧防火涂料。
進一步，本結(jié)構(gòu)還在容器體外壁上有噴淋系統(tǒng)，并在整個結(jié)構(gòu)的底部設排泄通道。
當火災狀態(tài)出現(xiàn)時首先是罐體最外部的防火與隔熱復合材料層發(fā)揮作用，防火保護層可以在設計的保護時間內(nèi)(如一般為2小時)，有效地抵御外界高達千度以上的溫度，將隔熱層外表面的溫度控制在200-800℃的范圍內(nèi)，并可避免隔熱層被火焰直接燃燒破壞，失去隔熱能力。而隔熱層在防火層的保護下則可以在設計的保護時間內(nèi)(如一般為2小時)對容器的特種鋼材外殼進行保護，使之不因火災事故狀況下引起的升溫，導致罐體鋼材的受熱溫度超過其受熱臨界溫度，從而引發(fā)罐體鋼材的抗壓強度及其它力學性能迅速降低和衰減，在此基礎上設置的兩道保護屏障，保證了儲罐內(nèi)低溫儲存化學品的工藝操作參數(shù)(壓力，溫度)變化在設計允許范圍內(nèi)。
同時為了延長對罐體的安全保護時間，本結(jié)構(gòu)在容器體外壁與隔熱復合材料層之間巧妙地引入了空氣夾層，利用空氣導熱系數(shù)小的特性將其作為又一層保溫隔熱材料，減慢外部熱量傳遞給罐體的速度，發(fā)揮進一步的保障作用，而且這層隔熱不需增加成本。
再進一步，在某些特殊情況下，熱量經(jīng)過長時間的層層傳導，使罐體表面溫度上升到某一設定警戒溫度時，本結(jié)構(gòu)還考慮進一步的保護措施，即在罐體外表設置或保留了噴淋系統(tǒng)，由煙霧或溫度等觸感器發(fā)生動作，自動打開噴淋系統(tǒng)，對罐體外表面直接進行噴淋降溫，帶走熱量，更進一步確保儲罐內(nèi)低溫儲存的化學品工藝操作參數(shù)(壓力，溫度)的變化在設計允許范圍內(nèi)，在一定時間內(nèi)徹底杜絕災難性事故發(fā)生。
本實用新型的優(yōu)點是通過巧妙的將成熟隔熱技術(shù)與成熟防火技術(shù)的復合，利用簡單的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新形式對在火災事故狀態(tài)下的氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器進行防火、隔熱、空氣夾層、噴淋系統(tǒng)等多重保護，以此保障容器體金屬外殼的溫度和其他力學性能保持在設計范圍內(nèi)，進一步保障儲存在容器內(nèi)低溫化學品的設計、運行工藝操作參數(shù)在設計允許的范圍內(nèi)，從而在一定的設計時間內(nèi)杜絕火災狀態(tài)下可能引起的低溫儲存設備的爆炸，有效抵御火災對儲存容器造成的安全威脅。
目前國內(nèi)國際石化行業(yè)，有大量的低溫儲存化學品及低溫儲存石油液化氣，當火災事故狀態(tài)出現(xiàn)時，本發(fā)明技術(shù)能給財產(chǎn)、環(huán)境、生命和社會財富提供安全保障，技術(shù)解決方式十分簡單有效，具有極強的實用價值。僅中國，據(jù)不完全統(tǒng)計，中石化系統(tǒng)，不包括中海油、中石油，中國化工集團總公司就有近3000個儲存罐體。無論是常溫儲存，還是高壓低溫儲存，幾乎所有的儲存設備沒有考慮在火災事故狀態(tài)下防爆問題，只是考慮了常規(guī)情況下防大氣溫度沖擊的隔熱問題，而且罐體的布局一般是一個罐群。特別是熱罐(高壓低溫)一旦出現(xiàn)因火災事故狀態(tài)引起爆炸，將對附近的設施和建筑物構(gòu)成嚴重的威脅，其實用價值很難用具體的經(jīng)濟值來描述。


圖1是本隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)第一種實施例的橫剖面圖。
圖2是本隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)第二種實施例的縱剖面圖。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，該圖反映了一個具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的橫剖面，它的最內(nèi)層為氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的金屬外殼1，金屬外殼外壁上設置有噴淋系統(tǒng)2，中間是空氣夾層3、隔熱復合材料層4，最外面是防火保護層5，整個結(jié)構(gòu)的底部有排泄噴淋水的通道7。隔熱復合材料層4采用一種超級隔熱復合材料，防火保護層采用防石化類火災環(huán)氧防火涂料，通過化學粘結(jié)方式結(jié)合在隔熱復合材料層的外表面。沿金屬外殼1外表面固定有支撐架6，用于支撐固定距外殼一定距離并圍繞著外殼的隔熱復合材料層4，這樣在金屬殼體1與隔熱復合材料層4之間就形成了空氣夾層3。
實施例2參見圖2，該圖反映保護結(jié)構(gòu)同樣是在氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的金屬外殼1之外依次設置空氣夾層3、隔熱復合材料層4，最外面是防火保護層5，并在金屬外殼1外壁上設置有噴淋系統(tǒng)2，整個結(jié)構(gòu)的底部設排泄噴淋水的通道7。其不同的是金屬殼體1與隔熱復合材料層4之間形成了空氣夾層3的結(jié)構(gòu)不一樣，它是將隔熱復合材料層4沿金屬殼體1外表面相距一定距離設置，它們之間形成空氣夾層3，金屬殼體1與隔熱復合材料層4通過以底部為基礎的共同的支撐架8實現(xiàn)相互的固定支撐。
上述實施例中采用的超級隔熱復合材料目前國外公司已大量用于軍事科學領域，其主要核心參數(shù)-傳熱系數(shù)λ在高溫下小于0.02W/m.k。其原理為傅立葉(Fourier)定律dQ/dt＝-λA(dt/dn)式中，Q——單位時間內(nèi)傳導的熱量，導熱速率(p/s)或(w)；
A——導熱面積；λ——比例系數(shù)，稱導熱系數(shù)[w/m.k]；dt/dn——溫度梯度[k/m]導熱系數(shù)λ是溫度梯度為1[k/m]，導熱面積為1(m2)情況下單位時間內(nèi)傳遞的熱量。物質(zhì)導熱系數(shù)越大，說明該物質(zhì)的導熱能力越強，反之亦然。通常，需要提高導熱速率時，可選用導熱系數(shù)大的材料。反之，要降低導熱速率時，應選用導熱系數(shù)小的材料。常用物質(zhì)的導熱系數(shù)為金屬 5～420[w/m.k]建筑材料 0.5～2[w/m.k]絕熱材料 0.01～0.4[w/m.k]水0.6[w/m.k]其他液體 0.09～0.7[w/m.k]因此，超級隔熱復合材料、隔熱復合材料，其核心問題是導熱系數(shù)λ。該超級隔熱復合材料，在國外市場有非常成熟的產(chǎn)品，隔熱復合材料則在中國市場交易成熟。
當然，本實用新型的保護并不僅限于本實施方式所列舉的結(jié)合方式和材料選擇。
權(quán)利要求1.氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器火災中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，包括常規(guī)氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的容器體，其特征在于在容器體之外固定有相互結(jié)合的隔熱復合材料層和防火保護層，容器體外壁和隔熱復合材料層之間留有空間，形成空氣夾層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于在容器體外壁上有噴淋系統(tǒng)，并在整個結(jié)構(gòu)的底部設排泄通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于隔熱復合材料層通過與分布在容器體外壁上的支撐架連接，與容器體實現(xiàn)相距一定空間的固定，形成空氣夾層；也可通過與容器體底部的支撐架的連接，實現(xiàn)相距一定空間的固定，形成空氣夾層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于防火保護層為防火涂料或防石化類火災環(huán)氧防火涂料，通過機械結(jié)合或化學粘接在隔熱復合材料層之外。
專利摘要氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器火災中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其獨特之處是在現(xiàn)有氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的外表設置空氣夾層、隔熱復合材料層、防火材料層，或進一步加裝噴淋系統(tǒng)，巧妙的將成熟隔熱技術(shù)與成熟防火技術(shù)的復合，利用簡單的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新形式對在火災事故中的氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器在設計保護時間內(nèi)進行隔熱、防火、空氣夾層、噴淋降溫等多重保護，以此解決在火災事故狀態(tài)下，氣態(tài)化學品加壓低溫儲存容器的重大安全隱患問題。
文檔編號F17C1/00GK2714937SQ200420060200
公開日2005年8月3日 申請日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者唐健 申請人:唐健