一种弱连接本质安全型储罐及安装方法

本发明属于储罐火灾防灭火领域，具体是一种弱连接本质安全型储罐及安装方法。

背景技术：

1、随着全球经济的快速发展，各国对液体燃料的需求与日俱增，为满足对液体燃料的存储需求，储罐数量不断增加。在液体燃料的储存过程中，罐体内部会积聚大量可燃蒸气，在人员操作失误或雷击等情况下易造成储罐火灾爆炸事故。gb 50341-2014规定储罐罐顶与包边角钢焊接接点焊缝小于4mm(即储罐采用弱顶设计，罐顶与罐壁弱连接)，在储罐发生火灾爆炸等超压事故时，保证罐顶首先破坏泄压。但在实际施工过程中焊接强度难以控制、罐顶整体质量过大使罐顶无法按照设计预期脱落，导致储罐侧壁撕裂，罐内易燃易爆液体外泄，造成次生灾害。例如，2011年中石油大连石化储运车间在油品转运过程中发生爆燃，罐顶未能即使破坏泄压导致罐底撕裂，罐内柴油泄漏，在防火堤内形成池火。因此亟须设计一种施工简单、发生事故时罐顶脱落迅速的新型储罐，预防储罐内部易燃易爆油品泄漏，造成次生灾害。

2、氮气作为一种价格低廉、来源广泛的惰气，被广泛应用于储罐防火、灭火和罐体密封。一种充气囊式内浮顶储罐边缘密封装置(申请公布号cn 116639394 a)通过在储罐内侧壁与浮盘之间设置了带有压力传感器和处理器的充气囊实现了储罐内的高效密封，同时避免了因充气压力过大导致的充气囊爆炸。一种常压油品储罐氮气囊式安全、环境保护装置(授权公告号cn217199955 u)在储罐内上部放置可充气的氮气胶囊，随油品液位高度调节氮气胶囊充气量，减少了储罐内上部空间，减少了油蒸气与空气混合的安全隐患。一种储罐柔性浮顶(申请公布号cn 115783527 a)设计了一种充气式柔性浮顶，实现了浮顶与储罐内液体全接触，减少了储罐内部油气空间，减少了安全隐患。一种具有弱连接单元的储罐(授权公布号cn 103303607 b)在储罐最大允许液位高度上方设置弱连接单元，通过降低焊缝连接强度实现弱顶设计，保证液位以上部分首先破坏泄压。

3、通过对已有技术的调研分析可以看出，现有的储罐氮气装置主要关注储罐侧壁与浮顶间的密封，和减小储罐内部液体上方蒸气空间，减少油品蒸气与空气混合，降低安全隐患；同时现有的储罐弱连接装置主要通过改变焊接条件，实现罐顶与罐壁间的弱连接。

4、但已有技术仍对施工现场的焊接作业有较高要求，同时，无法确保在储罐发生超压事故时罐顶能及时脱落。因此，研发了一种新型储罐，实现罐顶与罐壁弱连接的同时，确保罐体内部与外界空气隔绝，杜绝了工作状态下储罐内部空气与油品蒸气混合，确保了储罐发生超压事故时，罐顶能迅速脱落，防止罐壁撕裂，易燃易爆液体泄露。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种弱连接本质安全型储罐，所述装置可在储罐正常工作状态下维持储罐内部正压惰气密闭环境，并在储罐发生火灾爆炸等超压事故时罐顶可及时分散脱离，从而降低储罐内油品蒸气和空气混合导致的安全隐患。

2、本发明还旨在提出一种弱连接本质安全型储罐的安装方法。

3、根据本发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，包括：罐体系统，所述罐体系统用于承装液体，并支撑气囊系统；气囊系统，所述气囊系统用于支撑罐顶系统，并和灌顶系统、罐体系统形成密闭空间；注惰系统，所述注惰系统用于向所述气囊系统注入惰气；罐顶系统，所述罐顶系统用于在罐体发生超压事故时及时分散脱离；监测系统，所述监测系统用于监测气囊、罐体内部压力和注惰流量；采集系统，所述采集系统用于收集所述监测系统信息；控制系统，所述控制系统用于根据所述采集系统的信息，控制所述气囊系统、所述注惰系统和所述罐顶系统，实现不同储罐工作状态下维持所述罐体系统内部正压惰气环境，降低安全隐患。

4、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述罐体系统包括罐体和支撑平台；所述罐体为竖直放置的，内部中空的圆柱体，用于承装液体；所述支撑平台焊接固定于所述罐体内侧，位于所述罐体最大允许液位上方，用于固定并支撑所述气囊系统。

5、有利地，所述罐体和所述支撑平台均采用耐油、耐腐蚀、抗压能力强的钢材。

6、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述气囊系统主要包括气囊、注惰口和放气阀；所述气囊固定于所述支撑平台上，内部充入惰气，用于支撑所述罐顶系统，实现所述罐顶系统与所述罐体系统弱连接，并与所述罐顶系统、所述罐体系统形成密闭空间，隔绝外界空气；所述注惰口位于所述气囊外侧，用于与所述注惰系统连接；所述放气阀位于所述气囊内侧，用于将所述气囊内过压的惰气释放到所述罐体系统内部，防止所述气囊压力过大发生物理爆炸，同时排除所述罐体系统内部空气实现所述罐体系统内部为正压惰气环境；所述气囊系统通过所述气囊、所述注惰口和所述放气阀，与所述罐顶系统、所述罐体系统形成密闭正压惰气环境，用于防止油品蒸气与空气混合；

7、有利地，所述气囊采用耐高压、耐油材料，防止被油品腐蚀破裂。

8、有利地，所述气囊可布置多个，多个气囊间相互独立，可单独充气和维修更换。

9、有利地，所述放气阀由所述控制模块控制，实现远距离可控放气。

10、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述注惰系统主要包括惰气供给装置、输气管线、减压阀和压力泵，所述注惰系统与所述注惰口连接，用于向所述气囊系统注入惰性气体；所述惰气供给装置用于储存惰气；所述输气管线一端与所述注惰口连接，一端与所述惰气供给装置连接，用于向所述气囊输送惰气；所述减压阀安装在所述输气管线上，用于控制惰气的输出压力，进而控制惰气的输出流量；所述压力泵位于所述输气管线上，用于将惰气泵入所述气囊。

11、可选地，所述惰气供给装置可根据试验需求更换不同种类的惰性气体。

12、有利地，所述输气管线可根据实际工作条件下惰气流量更换不同口径。

13、有利地，所述减压阀和所述压力泵由所述控制模块控制，实现远距离、流量可控注惰。

14、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述罐顶系统主要包括扇形板、连接装置、气密材料、泄压阀、限位板，多块扇形板共同连接而成罐顶；所述连接装置用于连接所述多块扇形板；所述气密材料用于封堵所述多块扇形板间的缝隙，防止空气等气体进出罐体系统内部；所述泄压阀固定于所述扇形板上方，用于所述罐体系统正常工作状态下的单向泄压；所述限位板固定于所述扇形板下方，用于限制罐顶系统移动，防止罐顶系统滑落。

15、有利地，所述扇形板与所述气囊间无固定连接装置，在储罐发生火灾爆炸等超压事故时可迅速即使脱落，完成泄压。

16、有利地，所述连接装置可根据实际使用场景需求设置，确保在储罐发生火灾爆炸等超压事故时，各个扇形板可相互分散脱落，完成泄压。

17、有利地，所述气密材料具有良好的防水和防晒能力，在储罐使用过程中空气不会进入所述罐体系统内部。

18、有利地，所述罐顶系统被所述气囊支撑起后，所述限位板下边缘低于所述罐体上边缘，确保所述罐顶系统不会滑落。

19、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述监测系统主要包括气囊压力计、罐体压力计和惰气流量计，所述气囊压力计位于所述气囊内壁，用于实时监测所述气囊内部压力；所述罐体压力计位于所述罐体内侧壁，储罐最大允许液位上方，用于监测所述罐体内部压力；所述惰气流量计设置在所述输气管线上，用于测量注入所述气囊惰气的流量大小；

20、有利地，所述气囊压力计和所述罐体压力计可根据所述罐体实际大小设置多处，确保压力数据的准确性。

21、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述采集系统用于采集所述监测系统工作时的压力和流量实时数据信息；

22、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐，所述控制系统主要用于根据采集系统收集的数据，控制所述气囊系统、所述罐顶系统和所述注惰系统；所述控制模块通过控制所述放气阀的开启和关闭，实现向所述罐体系统内通入一定量的惰气，使罐体系统内部为正压惰气环境；所述控制模块用于控制所述泄压阀的开启和关闭，实现所述罐体系统的正常工作状态下的泄压，防止所述罐体发生物理爆炸；所述控制模块用于控制所述减压阀的开启、关闭，控制向所述气囊内部通入惰气；所述控制模块还用于控制所述压力泵的工作压力，控制向所述气囊内通入惰气的速率。

23、有利地，所述控制系统可根据所述采集系统数据控制所述放气阀，当所述气囊压力计数据过大或所述罐体压力计数据过低时，实现所述气囊泄压或所述罐体内部惰气加压，防止所述气囊因压力过大而发生物理爆炸，并使所述罐体内部为正压惰气环境。

24、有利地，所述控制系统可根据所述采集系统数据控制所述注惰系统，根据所述气囊压力计数据，当所述气囊压力过低时，向所述气囊供给惰气，并可调节注惰速率。

25、根据发明实施例的一种弱连接本质安全型储罐的安装方法，包括以下步骤：首先，安装所述罐体，并在所述罐体内侧焊接所述支撑平台；其次，在所述支撑平台上放置所述气囊；然后，所述控制系统控制所述注惰系统工作，向所述气囊注入惰气，待所述气囊压力计到达指定压力数据后，所述罐顶系统吊装置于所述气囊系统上方，所述气囊系统、所述罐顶系统和所述罐体系统形成密闭空间；最后，所述控制系统控制所述放气阀开启，向所述罐体内部注入惰气，待所述罐体压力计到达指定压力数据后，关闭所述注惰系统和所述放气阀，安装完成。