專利名稱：液化氣儲罐及閥門的安全構(gòu)想、設(shè)計與防患措施,的制作方法
本設(shè)計構(gòu)想與措施屬石油化工工程技術(shù)領(lǐng)城(F工程)，力圖通過多種發(fā)明和創(chuàng)新設(shè)計，解決液化氣及其它易燃易爆液態(tài)物的儲、運、用的安全問題。
我們知道液化石油氣又叫液化烴，俗稱“液化氣”、“油氣”等。它是石油化工業(yè)的副產(chǎn)品，是一種主要由炳烷、丁烷、丙烯、丁烯等低分子碳氫化合物密閉、壓縮、罐裝成的一種液態(tài)新型燃料。
液化氣燃燒迅猛，燃燒時，產(chǎn)生的熱量大、溫度高，用眼觀察幾乎沒什么煙塵，對環(huán)境污染小。比起煤、電來，它是一種既能提高生產(chǎn)效率，又有利于保護環(huán)境、改善人們生活質(zhì)量的高效、節(jié)能、清潔而又方便、經(jīng)濟的燃料。由于液化氣有上述眾多優(yōu)點，因此它其實早已被世界各國先后研究、開發(fā)和廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，并已為人類作出了許多貢獻。
但是，液化氣也有許多要命的“缺點”汽化時擴散速度快；閃點低，為-77℃-108℃；爆炸濃度范圍寬，按體積比一般在1．5％-12％左右。它無影、無形、無嗅，無孔不入，能迅速從瓶、罐、管道的破損縫隙中鉆出混合潛伏于空氣中，使人不易察覺；它易燃易爆，脾氣比阿拉伯民間故事中那個，揭開錫封后，從瓶中竄出來升至半空的巨大惡魔，更陰險、兇殘、爆烈，且又象中國傳說中的無常一般，突然襲來，冷不丁地就取人性命，讓人防不勝防。因此，可以說，一部液化氣的開發(fā)、應(yīng)用史也是一部悲慘的血淚史。長期以來，盡管人們絞盡腦汁對其進行防范，但在開發(fā)、儲運和使用液化氣時，仍總是災(zāi)禍不斷……直至現(xiàn)在，油氣火災(zāi)仍嚴(yán)重危害著人類及其賴以生存的自然環(huán)境。只就去年(1997年)以來的情況看4月15日，沙特阿拉伯王國的麥加圣城液化氣泄漏死1000多人；7月11日，泰國帕塔亞市宗天大酒店液化氣泄漏引起火災(zāi)死亡90人，經(jīng)濟損失4000萬美元；9月14日，印度彼雅卡煉油廠液化氣儲罐爆炸，大火燒了三天三夜，死亡34人，傷100多人，15000人被迫避難。
(據(jù)重慶《消防科技報》1998．1．18)6月27日，北京東方化工廠乙烯儲罐爆炸，燒毀儲罐17個，儲料19257噸，死8人，傷40人，經(jīng)濟損失1．17億元；11月13日，哈爾濱市液化氣充裝爆炸，死16人(其中女姓11人)(以上資料據(jù)《消防科技報》1998．2．8)
今年(1988年)3月5日，我國西安“3．5”石油液化氣罐連鎖大爆炸，烈焰達100多公尺高，犧牲11人，傷31人，損失慘重，令人震驚和心痛。據(jù)《消防科技報》、《文摘周報》等報所載情況看，當(dāng)日下午16時就已發(fā)現(xiàn)一儲罐根部閥門漏氣，直至18時45分配電房爆炸，其間職工和消防官兵用冰封水沖的方法奮勇?lián)屝揲y門近3個小時仍未成功，終至引起幾個大型儲罐和罐與罐的間距(3米)太近外，首先那400立方米球罐根部閥門漏氣當(dāng)數(shù)罪魁禍?zhǔn)?。這應(yīng)是最直接原因。其后，400多名官兵用40多輛消防車奮勇?lián)渚?0個小時火仍未熄滅，這足以說明我們在消防滅火技術(shù)上也存在問題。
改革開放以來，隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)突飛猛進的發(fā)展，液化氣燃料已被廣泛使用，且已進入千萬百姓家。如果我們不在防范上狠下功夫，那么液化氣不僅不能很好地為人民造福，相反還隨時都會給國家和人民造成不可估量的損失。江澤民主席曾指出“隱患險于明火，防范重于救災(zāi)，責(zé)任重于泰山”。由此看來，民用液化氣及國防、航天等方面所需一切易燃易爆液態(tài)物的儲藏、運輸、使用安全應(yīng)是擺在我們面前須亟待解決的一個重大課題。
“天下興亡、匹夫有責(zé)”，為此，我翻閱了不少資料，了解了液化氣的種類、成份、特性，經(jīng)過近兩個多月的反復(fù)思索琢磨后，對易燃易爆液化氣儲罐及其閥門的制造、安裝、儲藏設(shè)置等方面作出了以下新的構(gòu)想和設(shè)計一、閥門的安全設(shè)計與平時的防范保險措施閥門是個小玩意兒，但它稍有問題就會出大屁漏。
液化氣儲罐起火爆炸，多因閥門漏氣引起。液化氣閃點低，極易揮發(fā)，無色無嗅、擴散快、無孔不入，一遇火星便立即爆炸燃燒，真是防不勝防。為此，美國在航天器上設(shè)計配備了1301氣體滅火器和高性能火災(zāi)監(jiān)控裝置。這雖然起到了很好的防范作用，但幾年來美國航天器上的六次未遂火災(zāi)足以說明他們也未在杜絕閥門泄漏上進行較多的考慮。(據(jù)《消防科技報》98．4．18)因此，從目前情況看，杜絕閥門漏氣是急需解決的非常重要的問題。特別是大型儲罐根部閥門，由于內(nèi)部壓強大，石油液化氣中又含少量硫化物而具腐蝕性，現(xiàn)行所用閥門又都是單閥門，造得再結(jié)實也經(jīng)不住經(jīng)常關(guān)啟磨損，因此長時間使用后必然會關(guān)閉不嚴(yán)或閥體斷裂，壓母脫出而漏氣。這種少量漏氣便存在著巨大危險。
我作為一名普通教師，出于對祖國的熱愛，對人民生命財產(chǎn)的關(guān)心和希望我國的科技趕超世界先進水平的強烈愿望，我以微薄的力量如同用中草藥治疑難雜癥一樣，設(shè)計了一種可續(xù)接組裝和折卸的保險閥門。(見圖1)(一)保險閥門1．結(jié)構(gòu)與作用此種保險閥門是由前后兩個閥門通過閥體上的螺紋連接起來，再用外套管保護固定所形成的一個統(tǒng)一整體。其中前一閥門可常用，稱“常用閥門”也稱“前閥門”；后一閥門的壓母、墊圈造得更厚實，平時保持嶄新完好狀態(tài)，只在前面常用閥門漏氣難堵或近處出現(xiàn)火險等危急情況時才使用，稱“保險閥門”，為敘述方便、清楚，也稱“后閥門”。本來，后閥門”才是真正意義上的“保險”閥門，但是因它離不開常用閥門平時在前面的“沖鋒陷陣”和“自我犧牲精神”，前、后閥門相輔相成，共同發(fā)揮作用才能真正保險，所以也應(yīng)稱由它們組成的統(tǒng)一整體叫做保險閥門。由于后閥門制造特別，又“養(yǎng)兵千日，用兵一時”、嶄新完好，以逸待勞，因此危急時刻，它定能在“長坂橋上建奇功”，起到“一夫當(dāng)關(guān)，萬夫莫開”的巨大作用。
前、后閥門由不銹鋼閥體、彈簧墊圈、珠簧墊圈、輸液管、輸液管上的彈簧、擋板、底盤和彈簧缸螺栓組裝而成。(見圖1)，其中，彈簧墊圈可將密封墊圈(圖中黑色方塊)固定，使之不隨輸液管上下移動，且不易磨損。珠簧墊圈設(shè)計了兩種，均可減少常用閥門旋動時與輸液管之間的摩擦。其中第2種由壓墊環(huán)片，墊圈、穿孔螺栓、彈簧螺栓組成，制造、安裝都較為簡便些。見圖1-2保險閥門要確實能夠起到最可靠的保險作用，還必須有與之相配套的罐壁管孔設(shè)計及觀察是否漏氣的裝置。(見圖1-1)該設(shè)計中，保險閥門外套管的安裝為頂端插入式，由加固盤托住外套管后與罐壁的螺紋連接。外套管頂端的彈簧墊圈可阻擋罐壁孔與后閥門螺紋連接處可能出現(xiàn)的漏氣。
2．材料與制造保險閥門的閥體、彈簧缸栓、輸液管及其壓母、壓盤、彈簧擋板均應(yīng)用質(zhì)地堅韌、完全能抗內(nèi)壓而不至斷裂，且耐腐、耐油的不銹鋼管、材制造。其密封墊圈應(yīng)用耐油、耐腐、耐磨、厚實、抗壓的橡膠或優(yōu)良塑料制品。如氯丁橡膠等。輸液管上的彈簧在堅韌、耐磨、耐腐和承壓力方面也都應(yīng)優(yōu)于一般閥門所用彈簧。輸液管上的壓母因其主要是承受罐內(nèi)液氣向下的壓力，所以壓母和管體可用螺紋連接的方式，安裝時將壓母旋緊后再焊牢就行了。閥門的各部件在制造時均應(yīng)層層把關(guān)，嚴(yán)格檢查，保證質(zhì)量，以免留下不可饒恕的隱患和帶來災(zāi)難性的惡果。
3．安裝方法由于閥門是關(guān)鍵部件，因此安裝前后均還應(yīng)仔細檢查各部件的質(zhì)量，看是否有意外損壞。然后按下列順序和方法進行安裝
①珠簧墊圈2的安裝a、將螺釘穿過壓墊環(huán)片、密封墊圈和圓柱螺栓后套上彈簧，并用小螺栓片固定螺釘尖端。
b、利用圓柱螺栓上面的小孔將圓柱螺栓旋入口面有螺紋的閥體孔內(nèi)，使閥體和栓體的頂部成一個平面。
c、將滾珠裝在壓墊環(huán)片上。
②前閥門輸液管的安裝a、將輸液管套上裝好彈簧墊圈的上螺栓后，用安裝筒(圖1-4)將其旋入閥體管內(nèi)至既定位置。
b、將一圈或幾段細鋼絲填入螺栓下面閥體的螺紋溝里，再用焊錫焊住鋼絲將螺栓固定。
c、以同樣方法固定下螺栓。
③保險閥門的安裝a、將裝好輸液管的前閥門上端套上墊圈后與后閥門螺紋連接。
b、在裝好彈簧墊圈的外套管上端套上加固盤后再旋上保險螺帽。將前閥門由下向上裝入外套管內(nèi)，并用下面的幾圈螺紋固定。
c、將套著加固盤的保險閥門頂端和外套管頂端一齊旋進罐壁孔內(nèi)。
d、將加固盤向上旋緊在罐孔壁上，同時也壓緊了外套管上的彈簧墊圈e、裝上水罩。注意水罩內(nèi)別忙盛水，保持干燥。
④試漏a、在清洗干凈的罐內(nèi)裝入凈水。凈水對罐壁及閥門(關(guān)閉)的壓力略超過盛液化氣時液化氣對罐壁的壓力。
b、透過玻璃鋼水罩觀察罐、閥門是否有水浸出。若無絲毫的水浸出，再試前、后閥門的性能。且確認閥門不漏，且開關(guān)自如可靠和保險后再放出全部凈水，讓罐、閥水干后待用。此種測試方法是一種土辦法，但安全、節(jié)約。設(shè)計者歡迎采用其它更好的辦法測試4．使用方法(見圖1)①“平時常用閥門當(dāng)家，急時保險閥門出馬。”這是保險閥門使用時應(yīng)牢記的口訣。常用閥門可隨時更換，平時只用常用閥門(前閥門)，而讓保險閥門(后閥門)始終處于嶄新完好狀態(tài)，以防多次使用而磨損漏氣。否則，就不能保險了，也就不可以叫“保險閥門了”。
②順時針方向旋動開關(guān)A(前閥門閥體)，便可開啟后閥門(保險閥門)。后閥門開啟后，平時一般情況下不要關(guān)閉，以防蘑損。為防不注意而經(jīng)常旋動開關(guān)A，應(yīng)用栓釘穿過保險螺帽將開關(guān)A(前閥門閥體)固定。
③順時針方向旋動開關(guān)B，則常用閥門開啟；相反方向旋動開關(guān)B即可將常用閥門關(guān)閉。
④C為續(xù)接管，可續(xù)接管道或瓷噴頭。若續(xù)接管道，則C在一般情況下固定不動；若續(xù)接瓷噴頭，則可將B栓在C處，讓B、C一起在A下面上下旋動(開和關(guān))。
⑤若遇緊急情況必須關(guān)閉根部保險閥門時，只需抽出保險螺帽上的栓釘，向下旋動A(反時針方向旋動前閥門閥體)，則嶄新完好，堅韌厚實的保險閥門將自動關(guān)閉。
⑥水罩的出氣孔上可安裝液化氣報警器，這樣不僅可直觀地、而且自動地、及時地告訴人們罐是否漏氣。(見圖3)⑦若從水罩中發(fā)現(xiàn)罐根部漏氣，可立即卸下水罩，向上旋動加固盤，則可壓緊外套管上的彈簧密封墊，漏氣必止。若使用次數(shù)多了，因彈簧墊圈老化磨損而漏氣，也不必驚慌，只需繼續(xù)旋緊加固盤和保險螺帽就行了。因為加固盤和保險螺帽內(nèi)都還有一個保險墊圈將發(fā)揮“后備軍”的作用。待罐內(nèi)液用盡，就需在無星點明火的環(huán)境下，用科學(xué)方法清洗儲罐。待無毒、無可燃氣之后更換彈簧墊圈和保險墊圈，并對罐、閥作全面檢查。若發(fā)現(xiàn)根部保險閥門稍有腐蝕破損也應(yīng)更換。
仍需指出的是，保險閥門雖然保險，但世上沒有絕對的一層不變的東西，因此須定期和罐空時對罐、閥作全面檢查。
(二)多級保險(見圖2)由于液化氣危險性大，若只用一組根部保險閥門，因其所處位置就在罐底，所以使用時如同點炮眼一般仍會叫人膽戰(zhàn)心驚。為提高保險系數(shù)，我設(shè)計了閥門的管道網(wǎng)多級保險。
如圖2所示，以1000M3球罐為例，在遠離根部保險閥門(一級)約7．5米外加接一組保險閥門(二級)后再使用，因它的位置已在罐體直徑以外，且萬一它漏氣難堵時，還可跑6-7米遠迅速關(guān)閉根部保險閥門(一級)中的常用閥門。若此常用閥門也因磨損而漏氣，則它后面的保險閥門就可以“出馬”“當(dāng)關(guān)”使之化險為夷而確保平安了。它應(yīng)該如泰山般地擋住一切的漏氣。
使用二級保險就象有兩支伏兵把守險關(guān)，這比只使用一級安全得多。若我們再續(xù)接第三級保險閥門后，使用起來就更安全了。由此推而廣之，便可在通向各廠房、用戶的油氣或一切易燃易爆的液化氣管道網(wǎng)上加設(shè)總保險閥和分保險閥后再使用，那就可以不要家用液氣罐了。這樣既可省卻手拉肩扛之苦，又可避免小型罐裝充氣、漏氣之險和一切運輸途中的磕碰碰了。
(三)管道鋪設(shè)與自動報警。若使用管道網(wǎng)多級保險，其管道的控溫、防盜、防破損、自動報警及通訊暢通就又必須全面解決。特別是由于液化氣易揮發(fā)、擴散，無影無形無氣味，又無孔不入，有如無常般突然降臨就會取人性命、禍害人間，因此報警器就顯得十分重要。
管道控溫可埋于地下30-40CM深處，過道處可用水泥管套裝保護，使其如蚯蚓穿行般盡可能不露干地面即可。地面管道涂隔熱防火材料置于陰涼的墻根和沿背陰的墻角入室就行了。從總體情況看這樣處理管內(nèi)溫度是不會升高多少的。國家埋設(shè)的大型輸氣管道已證明了這一點。
管道將油氣送到千家萬戶，若一處漏氣而未及時發(fā)現(xiàn)，其危險性比小型罐還大。因此，必須設(shè)計出相應(yīng)的液化氣泄漏報警器方能采用管道送氣的方式。為此，我在前面所設(shè)計的觀測水罩的基礎(chǔ)上又設(shè)計出液化氣漏氣報警器。
玻璃鋼水罩能從視覺上直觀地及時告訴人們罐、管、閥是否漏氣，但人們不可能一年到頭一直盯著它。漏氣自動報警器則可以從聽覺上及時不停地尖叫并呼喚人們“×幢×樓×號漏氣!”，直到有人去關(guān)住漏氣為止。
該自動報警器由透明管、絕緣管及不銹鋼活塞、不銹鋼環(huán)片、連接螺帽、電子板喇叭組裝而成。(見圖3)透明管可用玻璃鋼或耐腐、耐火、結(jié)實、透明的塑料制成。接頭處可設(shè)計制造成球形漏斗、圓盒、花瓶、金魚缸等各種形狀，以便能密封包容被接處。透明管便于安裝和觀察活塞移動情況。
絕緣管可用膠木制成，上鉆2-4個排氣孔，再在管內(nèi)排氣孔兩端嵌進不銹鋼環(huán)片1和不銹鋼環(huán)片2，并接上電線。如圖5；環(huán)片1接蓄電池的負極；環(huán)片2接電子喇叭負極；電子喇叭的正極接蓄電池正極。不銹鋼活塞前面應(yīng)防靜電火花，因此設(shè)計得盡可能長些，頂端宜平滑以免產(chǎn)生電弧；活塞通過排氣孔后，既不切斷電源又能將漏氣從排氣孔排出，并使活塞停留在管內(nèi)，而讓喇叭不停地呼喚。
如球罐根部閥門，則可把水罩裝滿水后，將進水口用螺紋蓋蓋嚴(yán)實，再在出氣口用管道接至較遠處后裝上自動報警器。
倘若一旦漏氣而水罩前又無人觀察時，則漏氣會推動自動報警器中的活塞移動到環(huán)片2處，喇叭通電便會尖叫和呼喚。若無人聽見，它便直叫到電能耗盡為止。
二、儲罐的安全構(gòu)想與設(shè)計液化氣膨脹系數(shù)大，由液態(tài)變氣態(tài)時，體積會膨脹230-240倍。若外界溫度升高1℃，未裝滿的罐內(nèi)液化氣體積就會膨脹0．4％，環(huán)境溫度不能超過60℃，而應(yīng)在40℃以下。罐內(nèi)充裝液體不能超過儲罐體積的85％，通常實際充裝約80％。(所引數(shù)據(jù)見1997-1998《消防科技報》中《液化氣罐的隱患及對策》肖萍1998年1月18日及劉棟臣、高桔桉、王銘珍等所撰、輯的文章)照此計算，若外界溫度升高10℃，則罐內(nèi)液化氣體積就會膨脹約3．8％。此時實際充裝約80％的罐中液化氣體積就會膨脹到83．8％!滿罐狀態(tài)時，外界溫度升高1℃，罐內(nèi)壓就會增加3MPa!(所引數(shù)據(jù)同上)按國家對液化氣閥門設(shè)計的要求，至少2．5MPa，罐內(nèi)液溫設(shè)計要求為50℃以下來設(shè)計，(此數(shù)據(jù)據(jù)四川石油管理局專家復(fù)信)那么怎樣才能保證外界溫度在40℃以下，而不再升高10℃”，和保證使罐內(nèi)壓力在2．5MPa、液溫在50℃以下呢 關(guān)鍵是要控制罐內(nèi)外溫度。沙漠高氣溫，火險臨界溫度都不能保證不再升高10℃和罐內(nèi)液溫在50℃以下!西安“3．5”事故中，后來4個儲罐只在外部水沖情況下又陸續(xù)爆炸。說明罐內(nèi)外必須同時控溫、降溫，才能保證不超過國家對各設(shè)計的要求而不至于爆炸。為此，我苦苦思索后又作出了以下設(shè)計1．罐體加固。由于罐體體積龐大，再增設(shè)一些防護設(shè)備就必須增大罐體內(nèi)外的承壓力。以16號鋼罐為例，罐內(nèi)壁應(yīng)加設(shè)輕便鋼筋、鋼管、骨架，讓其在罐內(nèi)如燈籠骨架和地球儀經(jīng)緯線一樣。這樣可加大罐體內(nèi)外的承壓力。該鋼筋骨架用焊接或螺絲固定均可。(見圖4)。從整體形狀上看，現(xiàn)在制造的液化氣罐有球形、圓柱形、矩形、藥丸膠囊形(小型罐裝)等。矩形、饅頭形便于運輸；球形、藥丸膠囊形能較均勻地分解和承受內(nèi)外壓力；從力學(xué)和仿生學(xué)角度看，制成鵝蛋形抗內(nèi)外壓力更好。但是，若萬一破損滾動，球形中的液體不易漏完，即便成了瓢狀，至少還會剩下半“瓢”。從這點看，現(xiàn)在用大型球罐儲存大量液化氣是很有道理的。
為使罐體加固，接觸液化氣的一切設(shè)施在制造材料上都要選用耐油、耐腐、強度高、韌性好、抗老化鋼材、板材、膠墊、管道等?？傊才c液化氣有關(guān)的制作材料和設(shè)施，均應(yīng)從防破損、防漏氣、禁火源、避雷電幾方面精心考慮，不斷改進，而不要非得亡羊后才去補牢。
2．罐體內(nèi)降溫。以1000M3球罐為例，在罐內(nèi)壁從上到下焊接厚為1．5MM，直徑為3-5CM的堅韌、耐腐蝕且厚薄均勻的不銹鋼管8根。將此8根鋼管均制成波浪式，從罐頂朝八方沿罐壁龍行般直通罐底。要求鋼管與罐就象食管、腸道與人體一般只能上下通暢的統(tǒng)一整體。將鋼管彎曲形成的波峰最值點焊牢，固定于罐壁上，其余懸于罐內(nèi)空間；(也可將其一部分、一部分地緊貼于罐內(nèi)壁上。)這樣，8根鋼管就象8條冷龍爬在罐內(nèi)壁上，管內(nèi)可通冷水或冷氣。管外壁與罐壁上下匯聚處要密封焊牢，不能讓罐內(nèi)液化氣漏氣或漏入管內(nèi)。(如圖4)。也可將數(shù)條“冷龍”環(huán)繞固定于罐內(nèi)壁，冷龍數(shù)量可據(jù)環(huán)境情況增減。
罐內(nèi)設(shè)“冷龍”的目的是保證罐內(nèi)液化氣的溫度被控制在安全溫度40℃以下。必要時可在所用冷水中加冰塊或改用空調(diào)向水管(套設(shè)喇叭口)吹進冷空氣，使罐內(nèi)迅速降溫。
用這種設(shè)計和方法可避免只向罐外沖水而使罐體鋼材迅速致冷收縮，但罐內(nèi)大部分液化氣并未同時降溫，卻反而增加了內(nèi)壓力形成更易爆炸的弊端。設(shè)“冷龍”后可以只在罐內(nèi)降溫，罐外沖少量水讓其保持常溫和阻止火源及熱幅射向罐靠近。這樣一來，只要有冷水供給(見圖4-2)，液化氣的儲、運都會安全得多了。
3．罐外隔熱。為避免平時陽光曝曬和意外火源靠近罐體，罐外壁和冷水管可用石棉布和草木灰進行包裹，或在罐外壁涂其它隔熱防火材料。罐頂部外壁“冷龍”總管上還設(shè)3-4個噴嘴不停地自動噴灑適量冷水。如此就可以控制儲氣罐因外界升溫使罐內(nèi)液化氣膨脹而增加內(nèi)壓了。(見圖4-1)4．循環(huán)冷卻池。為保證各儲罐內(nèi)冷龍用水及罐外噴水，不至于遠水不救近火，須在儲罐上下不遠處備設(shè)一個軟水冷卻池。水源須純凈、性軟，可循環(huán)使用。為使水冷，必要時可在池內(nèi)設(shè)網(wǎng)罩加上重物后，在網(wǎng)罩內(nèi)放置冰塊沉入池底。冰水溶化可使池水變冷。特別是在緊急情況下，只需由兩名工人打開上下冰水池閘閥，冰冷的水就會通過水管不斷流向噴嘴和冷龍內(nèi)。這樣，罐內(nèi)罐外，從上到下可以一齊自動降溫、控溫，不需大量人力物力乃至犧牲生命，就定能使儲罐象人吃了牛黃解毒片和輸了黃連素液一樣迅速泄盡內(nèi)火、降低體溫，而使罐內(nèi)液化氣嚴(yán)格控制在安全的溫度和壓力以下。(如圖4-2)循環(huán)冷卻池如何使水安全循環(huán)就不必贅訴了?？傊?，建循環(huán)冷卻池非常必要，花錢不多，費事不大，既能保證供應(yīng)冰涼之水，(不遇危險，北方寒冷地區(qū)及南方冬天勿用)，又能節(jié)約用水，省力、省錢、省事，危急時可避免“遠水不救近火”之苦和只在罐外噴淋的“隔靴搔癢”之險，又何樂而不為？5．安全轉(zhuǎn)移池。“天有不測風(fēng)云”，“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”。從西安“3．5”事件中可以看出，堵漏氣費時近3小時，滅火控溫40小時以上，這說明當(dāng)初漏氣難堵時還必須迅速減低內(nèi)壓。盡管液化氣燃燒極為迅速，但也不是轉(zhuǎn)眼便全部灰飛煙滅，還有可燃燒近40小時的液化氣液體需迅速轉(zhuǎn)移。也許現(xiàn)行液化氣滅火技求中因液化氣燃燒極快便忽略了這一十分重要的問題。如果能迅速轉(zhuǎn)移正在迅猛燃燒的液化氣破、漏罐內(nèi)下面剩余待燃的液體，就能大大縮短滅火時間，并減少和挽回大量損失，從而于敗中取勝。這種方法可以叫作“釜底抽薪”法，“薪”去火自滅。
液化氣氣體比空氣重1．5-2倍，其罐內(nèi)液化氣液體就更比空氣重，除少數(shù)罐體一下子被炸得粉碎外，多數(shù)罐可能會剩半罐或小半罐。這是因為罐根部有堅固的固定支撐，炸裂口一般是從壓強小、壓力薄弱處崩裂開的緣故?！?．5”事故就有剩半罐氣液持續(xù)燃燒而急難將火撲滅的現(xiàn)象。破、漏罐油氣燃燒時需大量氧氣而不能滿足供應(yīng)，必然有不少油氣液在火焰下面待燃。若能將余下待燃的油氣液體迅速轉(zhuǎn)移到較低遠處設(shè)置的空罐中，這對于無論是已知各種事故即將發(fā)生之前，或儲罐漏氣難堵之時，及炸、燃事故已不幸發(fā)生后的滅火階段都是至關(guān)重要的。對此，我作了安全轉(zhuǎn)移池及池中水半包圍安全轉(zhuǎn)移罐的設(shè)計。(見圖5)水半包圍結(jié)構(gòu)可保持常溫(低溫)，且輸出閥門被水包圍便于觀察。上有各噴嘴將轉(zhuǎn)移罐上半部置于噴水控制下，又便于職工操作?？傮w設(shè)計上考慮了易建池、易蓄水、放水、易隱蔽、易運輸罐體等因素。如山坡選擇拐角、近溝、距公路約50米以上的坡地，挖坑入坡而建為好。使安全轉(zhuǎn)移池如臥佛一般平躺于“山泉瀑流”之中安然而臥，讓其能容“天下難容之事”豈不妙極。平原地區(qū)可筑于地下；背靜港灣浪小海底及島嶼巖洞有水之處均可。3-5個大型儲罐需建一與之配套相適應(yīng)的轉(zhuǎn)移池，讓各儲罐的轉(zhuǎn)移管道與之相通，然后用保險閥門控制。這樣，一遇有險或險情將臨近，即如同地道戰(zhàn)一般、又如蛇鉆洞一樣讓處于危險中的液化氣溜之大吉。當(dāng)然，轉(zhuǎn)移池容積有限，這就要求使用時靈活運用。如①罐有意外之險，在將其余液迅速轉(zhuǎn)移的同時也將②罐之液逐漸轉(zhuǎn)移。這樣③罐距①罐較遠也比較安全，就可視情況發(fā)展而定，或不必轉(zhuǎn)移了。若如西安“3．5”事故，幾個罐同時或不時炸響、燃燒，轉(zhuǎn)移罐是不能同時接納多罐液氣的。但是，安全轉(zhuǎn)移罐在設(shè)計上并不只是接納，它還如同兵站一樣可以通過回流輸出管將所接納之液冷卻后又不斷轉(zhuǎn)出到安全地帶。當(dāng)然這要通過中、小型方便運輸車罐不斷運走才行。待儲罐都安全后，可通過回流管將轉(zhuǎn)移罐中的液化氣又送回各儲罐中。
6．液位觀測管在液化氣充裝時，常出現(xiàn)過量充裝而留下隱患以至因外界溫度急劇變化或運輸途中輕微碰撞便突然爆炸的嚴(yán)重事故。因此，設(shè)液位計準(zhǔn)確觀察罐內(nèi)液體情況也是十分重要的防范措施。為此，我又設(shè)計了可直觀地觀測罐內(nèi)液體變化情況的玻璃鋼液位觀測管，簡稱“觀測管”。(見圖6)①玻璃鋼液位觀測管由優(yōu)質(zhì)透明玻璃鋼管制成，外面標(biāo)上刻度以利觀察。該玻璃鋼管應(yīng)至少和儲罐所用管道的抗壓力相等，應(yīng)保證結(jié)實耐用；②在儲罐上下各裝一個保險閥門或利用輸入和輸出的保險閥門通過管道再安裝上觀測管，使其如茶壺把一樣與罐成一連通整體。觀測管上下又各裝一保險閥控制；
③平時和液化氣充裝時，觀測管上下保險閥均應(yīng)開啟；④需更換觀測管時應(yīng)先關(guān)閉上下保險閥。更換后，應(yīng)先開上保險閥，以便通過儲罐排氣孔排出觀測管內(nèi)殘留的空氣(空氣比液化氣輕)，并通過接頭水罩看觀測管是否漏氣。不漏氣再打開下保險閥門。
⑤若認為還不夠安全，可在儲罐上、下管道上續(xù)接三級、四級保險閥后，再裝上觀測管進行觀測。不過，觀測管引向遠處后，其下端應(yīng)與罐根部在同一水平面上。
三、綜合防護系統(tǒng)及說明。(見圖7)如前面所述及時報警，閥門保險、罐外隔熱噴水、罐內(nèi)冰水降溫、釜底抽薪等防護辦法、設(shè)施和各種設(shè)計，形成一個多管齊下、層層設(shè)伏的綜合防護系統(tǒng)。它們各守關(guān)隘，各有各的用處。若根據(jù)實際情況綜合運用，將可以對易燃易爆的液態(tài)燃氣儲罐起到防患于未然的作用。
但是，需要說明的是“天有不測之風(fēng)云，人有旦夕之禍?！?。盡管現(xiàn)在科學(xué)已十分發(fā)達，各種技術(shù)也可算高新，但生活中難以預(yù)料之禍?zhǔn)聟s仍經(jīng)常發(fā)生。全球每年也都是各種各樣的災(zāi)禍不斷。一切先進的技術(shù)都離不開人去使用和管理、維修，否則再先進的東西也會搞得不值一文。從某種意義上說，世間只有具有高素質(zhì)的人(高度責(zé)任心、事業(yè)心、高品質(zhì)、高水平)，才是最重要的因素。因此，應(yīng)該指出的是所謂“保險”，其實也并不絕對保險。面對危險性極大的儲氣罐千萬不可疏忽大意或掉以輕心真的去高枕而臥。
還須說明的是，使用前面所述各種方法、設(shè)計、設(shè)施時，不排斥現(xiàn)在所采用的一切防爆、阻燃、隔熱滅火設(shè)計、設(shè)施和各種辦法。(如排氣孔、避雷裝置等)只要有利于國家財產(chǎn)和人民生命的安全，就應(yīng)靈活運用各種有效辦法防止事故發(fā)生。
祝愿我國人民和全世界人民永遠平安、幸福!祝祖國更加繁榮富強!


(一)保險閥門圖(圖1)1．圖1-1為保險閥中具真正“保險”意義的后閥門部分的縱剖面圖。其中包括與之相配套連結(jié)的儲罐壁1和其附件加固盤及供觀察漏氣的裝置水罩11。
該圖繪制的是前閥門向上旋動而使后閥門開啟時的狀況。此時，輸液管3上面的輸液圓孔向上移動至彈簧墊圈8以上，罐中液化氣沒有了壓母和彈簧墊圈的阻擋便通過圓孔流向輸液管，并流向前閥門(圖1-2)(如箭頭所示)。
若向下旋動前閥門，則圖1-1中后閥門輸液管失去向上的支撐，其頂端的壓母會受輸液管彈簧和罐內(nèi)液化氣壓力的共同作用，向下壓緊彈簧墊圈8，輸液管上面的圓孔也同時移動至彈簧墊圈以下。此時，后閥門緊緊關(guān)閉。
圖中后閥門閥體與罐壁用螺紋連結(jié)，其螺紋縫隙間一切可能的漏氣均會被外套管頂端的彈簧墊圈和加固盤中的墊圈阻擋住。
外套管與罐壁和閥體均不用螺紋連結(jié)，只由加固盤將外套管固定。使用時可按需要適當(dāng)旋緊加固盤。
2．圖1-2為保險閥門中的常用閥門(前閥門)開啟時的剖面圖，其中外套管與圖1-1中所畫外套管是同一整體。該閥門的結(jié)構(gòu)、安裝及使用方法見前面說明書部分。還需說明的是應(yīng)在外套管和加固盤安裝好后，即將水罩由下向上套裝在外套管上端，并用螺釘固定于罐壁上。隨后再裝上外套管固定螺帽，然后從固定螺帽下端旋入常用閥門。
3．圖1-3為保險閥門整圖。此圖為前、后閥門均開啟時的狀況。圖中間的箭頭所示為液化氣走向。箭頭3所示為水罩進水管口，水罩內(nèi)裝滿水后將進水口塞塞住。若罐壁與保險閥閥體的間隙處有漏氣現(xiàn)象，則漏氣在水罩內(nèi)會形成可直接觀察的汽泡。該汽泡會從箭頭4處的排氣管口排出。
4．圖1-4為彈簧缸螺栓安裝筒，其內(nèi)、外直徑與螺栓上的4個安裝孔相對應(yīng)。筒頂端的4齒插入螺栓孔內(nèi)。安裝常用閥門時，其方法步驟如下1．將輸液管頂端的壓母放入彈簧缸內(nèi)；2．用安裝筒將上螺栓旋入彈簧缸內(nèi)既定位置固定；3．將輸液管套上彈簧后，使其上端穿過上螺栓，并用起子從珠簧墊圈上面向下將壓母與輸液管進行螺紋連接；4．旋入下螺栓并固定；5．將輸液管底盤與輸液管螺紋連接。
(二)管道網(wǎng)多級保險2為管道網(wǎng)多級保險圖。其中保險閥門及后面各圖中的保險閥門均應(yīng)開啟。“二級”保險閥注明“可用”，是因其距儲罐很近宜少用的意思。平時也應(yīng)多讓其中的后閥門開啟。“三級”為經(jīng)常使用的保險閥門，其前、后閥門開、關(guān)次數(shù)更多，應(yīng)注意定期檢查，及時更換?！八募墶睘橥ㄏ蚋饔脩?、樓房的總保險閥，其作用與電廠電線線路總閘一樣。液化氣通過各分閥向各銜道、用戶后，又可隨意設(shè)總閥、分閥，層層保險，向前延伸。
(三)簡易自動報警器3是利用漏氣推力設(shè)計的簡易自動報警器。該報警器安裝在附帶設(shè)計的一個可方便安全使用的保險閥燃氣管上。當(dāng)報警器中的不銹鋼活塞被漏氣推至環(huán)片②時，便接通了喇叭電源，喇叭開始鳴叫。活塞被漏氣推著繼續(xù)前進至越過排氣孔6后，漏氣被排出管外，而活塞卻停在環(huán)片①和環(huán)片②上面繼續(xù)連通電源，讓喇叭喊叫不停。
(四)儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)及循環(huán)冷卻降、控溫圖1．圖4-1為儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)縱剖面圖。箭頭“1”為冷水流至罐頂部進行罐外噴淋和進入冷龍時的情形?！?”為罐內(nèi)冷龍。水經(jīng)過冷龍，吸收罐內(nèi)熱量后，從罐底部流出罐外?！?”為液化氣通過輸入閥流入罐體內(nèi)支撐管，再經(jīng)支撐管下端管孔注入罐內(nèi)。罐內(nèi)液化氣可從輸出閥6流向用戶，也可從轉(zhuǎn)移閥7流向安全轉(zhuǎn)移池。
2．圖4-2為循環(huán)冷卻降控溫圖。
圖中“1”為補充軟凈水管，用以保障上下循環(huán)冷卻池4中的水夠用。圖中“2”為池中冰塊及盛冰塊的網(wǎng)箱(網(wǎng)箱應(yīng)不銹、結(jié)實耐用，且使冰塊不浮于水面)。罐內(nèi)需降溫時，擰開上下冷卻水閥，冷水便會從上面冷卻池流向罐內(nèi)冷龍，再流到下面冷卻池。上冷卻池位置不能過高，水的壓強宜小而適當(dāng)。上、下水閥可控制冷水在冷龍內(nèi)停留的時間和流速。儲罐通過冷龍內(nèi)的可控冷水吸收罐內(nèi)液化氣的熱量，并散發(fā)至罐外?！?”為抽水機，其位置設(shè)在遠離儲罐的安全地帶，以防靜電火花。該抽水機可隨時將下面冷卻池中的水抽到上冷卻池中循環(huán)使用。
(五)安全轉(zhuǎn)移池、罐圖(圖5)1．安全轉(zhuǎn)移池。圖中“1”轉(zhuǎn)移池垂直于公路的鋼筋水泥墻。其余未畫出的兩面墻順公路方向而建。其中里面的墻可緊貼于所挖巖坑的內(nèi)壁上。與“1”相對的“4”是不銹鋼板制成的可折疊防漏門墻。其鋼板間可用活頁連結(jié)，縫隙用鋁合金壓片尺壓緊橡皮堵漏。“9”為池中水面，使罐處于被水半包圍狀態(tài)。拆疊門墻可迅速排水，且使轉(zhuǎn)移罐進出方便。
2．轉(zhuǎn)移罐罐該置于平板車上，且半浸于水中，然后與液化氣輸入、輸出管接通，上設(shè)水管降溫。罐前設(shè)彈簧防貫性碰撞。罐內(nèi)還可設(shè)一條冷龍環(huán)繞罐內(nèi)壁。罐上面再設(shè)一隔熱箱，于其中儲一定數(shù)量的含少量冰塊的冷水，該罐即可如駱駝一樣，在高熱沙漠地區(qū)長途運輸。當(dāng)冷龍體內(nèi)之水溫度升至35℃至38℃時，立即用隔熱箱中的冷水更換。被更換的水可用來供罐外壁降溫和作生活之用。
(六)液位觀測管圖(圖6)1．由于觀測管靠所儲罐，圖中每個保險閥都用了因勢象形的水罩，以便觀察是否漏氣。
2．此圖是正在輸入液化氣時的狀況，因此觀測管下面輸出閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，其余閥門均應(yīng)開啟。
3．若在罐頂部添設(shè)一保險閥與液位觀測管連通。液化氣輸入時，便可不通過觀測管由上至下流向罐根部保險閥進入罐內(nèi)。這樣有利于觀測管的空氣排出。
(七)綜合防護系統(tǒng)圖(圖7)1．圖中箭頭“2”所示為水管中水循環(huán)流通的方向；2．箭頭“1”所示為液化氣輸入、輸出，轉(zhuǎn)移和流向用戶時在管道中流通的方向；3．“3”為儲罐，其左邊有刻度的是液位觀測管。由于篇幅有限，圖中只畫了兩個儲罐。為防萬一，平原地區(qū)，罐與罐之間還可設(shè)消防墻隔開，供隱蔽和防、滅火之用，以便減少自然災(zāi)害和人為破壞的損失。說明書附圖各部位名稱圖1-11．罐壁 2．加固盤3．輸液管 4．彈簧擋板5．彈簧缸螺栓 6．安裝孔7．輸液管底盤 8．彈簧墊圈9．玻璃鋼水罩 10．保險墊圈11．水 12．氣圖1-213．珠簧墊圈14．上螺栓15．下螺栓 16．保險墊圈17．栓釘18．壓碗兒19．栓液管底盤 20．滾珠圓盤21．彈簧、穿孔螺栓 22．螺紋不銹鋼筒23．壓墊圓片24．滾珠圓盤25．穿孔圓柱螺栓26．安裝孔27．小螺栓圖1-324．滾珠圓盤26．安裝孔25．穿孔圓柱螺栓27．小螺栓圖1-41．保險閥門 2．常用閥門3．水罩進水 4．水罩排氣口圖21．液化氣2．輸入閥3．儲罐 4．輸出閥5．轉(zhuǎn)移閥6．可用閥7．常用閥8．總閥9．分閥 10．保險閥門符號圖31．瓷噴嘴 2．塑料蓋3．不銹鋼環(huán)片1，2 4．絕緣膠管6．不銹鋼接頭螺帽 6．排氣孔7．透明管 8．不銹鋼活塞9．蓄電池10．喇叭11．保險閥燃氣管 12．連接彈簧圖4-11．冷水 2．冷龍3．液化氣4．輸入閥5．罐壁 6．輸出閥7．轉(zhuǎn)移閥圖4-21．補充軟水 2．冰塊3．抽水機 4．循環(huán)冷卻池5．液化氣 6．輸入閥7．輸出閥 8．轉(zhuǎn)移閥圖51．鋼筋水泥墻 2．彈簧3．防火卷簾 4．不銹鋼防漏折疊門5．橫杠 6．梯7．液化氣 8．水圖61．液化氣 2．水3．觀測管 4．水罩圖71液化氣 2．水3．儲罐、液位觀測管 4．循環(huán)冷卻池5．轉(zhuǎn)移池、罐 6．抽水機
權(quán)利要求
本發(fā)明屬石油化工工程技術(shù)領(lǐng)域(F工程)，是對液化氣及其它易燃易爆液態(tài)物的防漏、觀測、報警等儲、運、用方面的一個綜合防護系統(tǒng)。該系統(tǒng)以防為主，層層設(shè)伏，有備無患，有患易除，力圖從根本上解決液化氣的儲運、用的安全問題。其中儲罐內(nèi)設(shè)管道，如人體有“骨”、“皮”、“臟器”，形成一個循環(huán)冷卻、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，可簡便有效地控溫、降壓、阻燃、防爆；轉(zhuǎn)移池、罐安全降溫，并可接納、轉(zhuǎn)運遇險之液；保險閥門雙閥多級保險，可輕而易舉堵住各種漏氣；彈簧墊圈、珠簧墊圈密封效果好，可避免直接摩擦；液位計用管道觀測，罐內(nèi)液體一目了然；水罩察絲毫漏氣，一望便知；報警用漏氣推力，自動接電，喊叫不停。發(fā)明人請求保護以下專利權(quán)利1．本發(fā)明系統(tǒng)的說明書及說明書附圖的著作權(quán)；
2．本發(fā)明系統(tǒng)中的保險閥門及彈簧墊圈、珠簧墊圈、多級保險，儲罐內(nèi)控、降溫循環(huán)冷卻，安全轉(zhuǎn)移池、罐，水罩、液位觀測管、漏氣報警器的設(shè)計的保密權(quán)；
全文摘要
本發(fā)明屬石油化工工程技術(shù)領(lǐng)域(F工程),是對液化氣及其它易燃易爆液態(tài)物的防漏、觀測、報警等儲、運、用方面的一個綜合防護系統(tǒng)。該系統(tǒng)以防為主,層層設(shè)伏,有備無患,有易易除,力圖從根本上解決液化氣的儲運、用的安全問題。其中:儲罐:內(nèi)設(shè)管道,如人體有“骨”、“皮”、“臟器”,形成一個循環(huán)冷卻、轉(zhuǎn)移系統(tǒng),可簡便有效地控溫、降壓、阻燃、防爆;保險閥門;雙閥多級保險,可輕而易舉堵住各種漏氣;液位計:用管道觀測,罐內(nèi)液體一目了然;水罩:察絲毫漏氣,一望便知;報警:用漏氣推力自動接電,喊叫不停。
文檔編號F17C13/04GK1281961SQ99103749
公開日2001年1月31日 申請日期1999年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月22日
發(fā)明者寧德洪 申請人:寧德洪