專利名稱：氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器火災(zāi)中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)藏與保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器火災(zāi)中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的防護(hù)方式較普遍的有國內(nèi)現(xiàn)有的單層罐體結(jié)構(gòu)，主要考慮保溫層(隔熱層)，有一定隔熱作用，主要是考慮因大氣溫度的升高對(duì)罐體內(nèi)儲(chǔ)存液體溫度沖擊，同時(shí)保護(hù)在正常使用情況下，罐內(nèi)操作溫度因大氣溫度改變導(dǎo)致罐體內(nèi)部的溫度超出設(shè)計(jì)允許范圍，沒有使用防火保護(hù)，已有多起爆炸先例。
國內(nèi)剛剛開始使用的雙層大型罐體結(jié)構(gòu)，它主要考慮厚型防火保護(hù)殼體，有一定的隔熱作用，國外也同時(shí)考慮石化類火災(zāi)環(huán)氧防火涂料保護(hù)，但沒有考慮在火災(zāi)事故狀態(tài)下，隔熱與防火的雙重保護(hù)，難以避免災(zāi)難性爆炸事故的發(fā)生。
其存在的問題①單獨(dú)使用普通保溫材料，不能保障在火災(zāi)事故狀態(tài)下，對(duì)殼體的保護(hù)，其殼體受熱超出臨界溫度后，大幅度失去力學(xué)性能，從而引發(fā)災(zāi)難性爆炸事故；②國外單獨(dú)使用石化類火災(zāi)防火涂料，其一，價(jià)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(cè)試單位的保護(hù)數(shù)據(jù)顯示，只能保護(hù)在火災(zāi)事故狀態(tài)下，外殼體溫度升值后其外殼體力學(xué)性能在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，就石化類涂料本身而言，不能保障該升值后的溫度，傳導(dǎo)至罐體內(nèi)部后的升溫值在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。在火災(zāi)狀況下，災(zāi)難性事故可能性仍然存在。
到目前為止，中國和世界范圍內(nèi)還沒有通過隔熱復(fù)合材料與石化類火災(zāi)防火涂料復(fù)合解決氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的在火災(zāi)事故狀態(tài)下的爆炸問題，或特種隔熱材料與特種防火涂料復(fù)合解決火災(zāi)事故狀態(tài)下對(duì)低溫儲(chǔ)存容器爆炸的保護(hù)問題，而僅僅是將單獨(dú)的隔熱技術(shù)和單獨(dú)的防火技術(shù)應(yīng)用該領(lǐng)域。但不能抵御火災(zāi)狀態(tài)時(shí)對(duì)儲(chǔ)存容器造成的安全威脅，其后果是災(zāi)難性的。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在上述問題，目的是提供一種氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器在火災(zāi)中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，巧妙地把隔熱與防火保護(hù)技術(shù)有效地接合在儲(chǔ)存容器上，從而解決了氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的重大安全隱患問題，結(jié)構(gòu)簡單，但十分有效。
本實(shí)用新型的具體技術(shù)解決方案是在現(xiàn)有的氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的外表加裝隔熱復(fù)合材料層。其結(jié)構(gòu)包括現(xiàn)有儲(chǔ)存加壓低溫氣態(tài)化學(xué)品的容器體，在容器體外壁結(jié)合隔熱復(fù)合材料層，隔熱復(fù)合材料層與容器體外壁采用機(jī)械結(jié)合方式，如“穿衣服”式連接、掛板連接、扣接，或化學(xué)粘結(jié)方式，如涂抹式、特種高壓噴涂式。
該隔熱復(fù)合材料層的作用是當(dāng)火災(zāi)狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，隔熱層可以在設(shè)計(jì)的保護(hù)時(shí)間內(nèi)(如一般為2小時(shí))，對(duì)容器的特種鋼材外殼進(jìn)行保護(hù)，使之不因火災(zāi)事故狀況下引起的升溫，使鋼材的抗壓強(qiáng)度及其它力學(xué)性能降低和衰減，同時(shí)考慮特種鋼材的最大承受溫度和臨界溫度，保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。并保障儲(chǔ)罐內(nèi)低溫儲(chǔ)存下的化學(xué)品在罐內(nèi)的工藝操作參數(shù)(壓力，溫度)的變化在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。
本實(shí)用新型進(jìn)一步還可在隔熱復(fù)合材料層外表結(jié)合防火保護(hù)層，采用化學(xué)粘結(jié)方式，如涂覆、單組分成熟高壓無氣噴涂、雙組分國外成熟設(shè)備高壓無氣噴涂方式，一般應(yīng)保證附著力大于0.15MP以上。防火保護(hù)層可選擇防火涂料或防石化類火災(zāi)環(huán)氧防火涂料。
該保護(hù)層的作用是當(dāng)火災(zāi)狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，防火保護(hù)層可以在設(shè)計(jì)的保護(hù)時(shí)間內(nèi)(如一般為2小時(shí))，能夠有效地抵御外界高達(dá)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，使其失去隔熱能力，從而保證隔熱層在設(shè)計(jì)的保護(hù)時(shí)間內(nèi)起到隔熱作用。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通過巧妙的將成熟隔熱技術(shù)與成熟防火技術(shù)的復(fù)合，利用簡單的結(jié)構(gòu)形式對(duì)在火災(zāi)事故中的氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器進(jìn)行隔熱保護(hù)或隔熱與防火雙重保護(hù)，以此保障在火災(zāi)事故狀態(tài)下，容器體金屬外殼的溫度和其他力學(xué)性能保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，并同時(shí)保障儲(chǔ)存在容器內(nèi)低溫化學(xué)品的設(shè)計(jì)、運(yùn)行工藝操作參數(shù)，在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，杜絕火災(zāi)時(shí)可能引起的低溫儲(chǔ)存液體設(shè)備的爆炸，有效抵御火災(zāi)狀態(tài)時(shí)對(duì)儲(chǔ)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(chǔ)存化學(xué)品及低溫儲(chǔ)存石油液化氣，當(dāng)火災(zāi)事故狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明技術(shù)能給財(cái)產(chǎn)、環(huán)境、生命和社會(huì)財(cái)富提供安全保障，技術(shù)解決方式十分簡單有效，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。僅中國，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中石化系統(tǒng)，不包括中海油、中石油，中國化工集團(tuán)總公司就有近3000個(gè)儲(chǔ)存罐體。無論是常溫儲(chǔ)存，還是高壓低溫儲(chǔ)存，就有超過98％的儲(chǔ)存設(shè)備沒有考慮在火災(zāi)事故狀態(tài)下防爆問題，只是考慮了常規(guī)情況下的隔熱問題，而且罐體的布局一般是一個(gè)罐群。特別是熱罐(高壓低溫)一旦出現(xiàn)火災(zāi)事故狀態(tài)引起爆炸，將近1km以上(含1km)的設(shè)施和建筑瞬間夷為平地。其實(shí)用價(jià)值很難用具體的經(jīng)濟(jì)值來描述。


圖1是本隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該圖反映了一個(gè)具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的剖面，它的最內(nèi)層為氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的金屬外殼1，中間為隔熱復(fù)合材料層2，最外面是防火保護(hù)層3。隔熱復(fù)合材料層2采用一種超級(jí)隔熱復(fù)合材料，化學(xué)粘結(jié)在金屬外殼1之上，防火保護(hù)層采用防石化類火災(zāi)環(huán)氧防火涂料，也是通過化學(xué)粘結(jié)方式結(jié)合在隔熱復(fù)合材料層2的外表面。
本例采用的超級(jí)隔熱復(fù)合材料目前國外公司已大量用于軍事科學(xué)領(lǐng)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(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量，導(dǎo)熱速率(p/s)或(w)；A——導(dǎo)熱面積；λ——比例系數(shù)，稱導(dǎo)熱系數(shù)[w/m.k]；dt/dn——溫度梯度[k/m]導(dǎo)熱系數(shù)λ是溫度梯度為1[k/m]，導(dǎo)熱面積為1(m2)情況下單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量。物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)越大，說明該物質(zhì)的導(dǎo)熱能力越強(qiáng)，反之亦然。通常，需要提高導(dǎo)熱速率時(shí)，可選用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料。反之，要降低導(dǎo)熱速率時(shí)，應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。常用物質(zhì)的導(dǎo)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(jí)隔熱復(fù)合材料、隔熱復(fù)合材料，其核心問題是，導(dǎo)熱系數(shù)λ。該超級(jí)隔熱復(fù)合材料，在國外市場(chǎng)有非常成熟的產(chǎn)品，隔熱復(fù)合材料則在中國市場(chǎng)交易成熟。
當(dāng)然，本實(shí)用新型的保護(hù)并不僅限于本實(shí)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(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器火災(zāi)中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，包括常規(guī)氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的容器體，其特征在于在容器體外壁結(jié)合有隔熱復(fù)合材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于在隔熱復(fù)合材料層外表還結(jié)合有防火保護(hù)層。
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(fù)合材料層與容器體外壁機(jī)械結(jié)合或化學(xué)粘結(jié)。
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(hù)層與隔熱復(fù)合材料層外表為化學(xué)粘結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于防火保護(hù)層為防火涂料或防石化類火災(zāi)環(huán)氧防火涂料。
專利摘要氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器火災(zāi)中的隔熱防火防爆結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特之處是在現(xiàn)有氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的外表加裝隔熱復(fù)合材料層，或進(jìn)一步設(shè)置防火材料層，通過巧妙的將成熟隔熱技術(shù)與成熟防火技術(shù)的復(fù)合，利用簡單的結(jié)構(gòu)形式對(duì)在火災(zāi)事故中的氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器進(jìn)行隔熱保護(hù)或隔熱與防火雙重保護(hù)，以此解決在火災(zāi)事故狀態(tài)下，氣態(tài)化學(xué)品加壓低溫儲(chǔ)存容器的重大安全隱患問題。
文檔編號(hào)F17C1/00GK2648254SQ03249359
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月7日
發(fā)明者唐健, 唐樂耕, 李葉峰 申請(qǐng)人:重慶大眾防腐有限公司, 唐健