专利名称：汽油在储运用过程的自动防火的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽油的自动防火，特别涉及汽油容器在储运用过程的自动防火。
发明动机黄岛油库汽油储油罐因受雷击，电火花引爆形成火灾；南京炼油厂汽油冒罐，拖拉机排气余烬引发火灾；远洋油船亦有发生火灾，小汽车(包括赛车)互相碰撞或受枪击，油箱爆炸并发火灾等，都令人惊心动魄。在惊余静思并探讨了汽油容器处于储运用状态的自动防火问题。
本发明的目的是汽油的防火。本发明的任务是解决汽油容器在储运用过程中的自动防火问题。可燃物的燃烧或爆炸的条件是必需具备与氧气(空气或其它氧化剂)接触或混和并且达到燃烧或爆炸的温度。这是理论与实践早已解决的问题，并建立了完整的理论体系和多方面的、早已付之实施的整套方案。在汽油容器存在的环境，到处悬挂“严禁烟火”的牌子，这是防止汽油发生火灾的简单易行且行之有效的普及全球的安全措施。但这只是考虑汽油发生燃烧的温度，也利用了“燃油和空气隔绝”来灭火，或以灭小火来防火灾；普遍地未曾考虑汽油与空气隔离从而达到汽油自动防火的目的，确保汽油在储运用中的安全。
本发明即是在“汽油与空气隔离”的原则指导下，采用氮气或二氧化碳代替空气在汽油容器中罩在汽油液面上，使汽油与空气隔绝，从而达到使汽油容器能自动防火的目的。在这样状况下，即使温度到达“汽油和空气混和物的燃点或闪点”那个温度，或在汽油容器中用电火花导引，也不会发生燃烧或爆炸。以下举五例说明上述“用氮气或二氧化碳隔绝汽油与空气”的原则的应用；具体操作只要合理可以各有不同；上述原则亦可应用于其它低沸点可燃物或石油及其加工产品在储运用过程的自动防火，以确保安全。随后依次说明下五例。
一、汽油储油罐的自动防火二、油罐车(铁路、公路)的自动防火三、油船(油驳)的自动防火四、桶装汽油的自动防火五、小汽车的自动防火一、汽油储油罐的自动防火
图1-1为汽油储油罐区示意图。0送气管阀，1、3进油总管阀，2、4出油总管阀，5溢油管阀(向专用无氧气的承受器中放油或水，其中含油气的气体回到通气管道--未画图下略)，6通气管接头，11、12储油罐，呈园筒形，其上下二端成球缺状，111、121液量管阀，112、122液量管，113、123进油管阀，114、124出油管阀，图中未画防爆油泵电机和每罐的接地线、全区与每罐的避雷针。
图1-2另一汽油储罐区示意图，0送气管阀，1、2、3、4进出油总管阀，5溢油管阀，6通气管接头，21、22、23储油罐，211、221、231液量管阀，212、222、232液量管，213、223、233进出油管阀，224、234、235干路管阀，图中未画地线、避雷针、油泵。
图1-3浮筒式气体贮槽示意图，5溢油管阀，6通气管接头，7气体自动放空管阀，8气体来源管阀，9气体可逆去向管阀，31气体贮槽送气管阀，32园顶浮筒(高30米)，33最大贮气量限制卡，34园形贮槽(高50米，盛水)，35平衡体，周围共六至八个。全系统最大耐压能力约为3×105帕斯卡。适于贮存氮气。作半坐地下式，利于保温防冻。
图1-4水塔式气体贮槽示意图，5溢油管阀，6通气管接头，7气体自动放空管阀，8气体来源管阀，9气体可逆去向管阀，40送气管阀，41液量管，42向上自动阀，1401贮气箱，1402贮水箱，1403水塔(h=30米)，全系统最大耐压能力约为3×105帕斯卡。适于贮存氮气。
图1-5可伸缩贮气包示意图，502贮气包，506、507进出气管阀，508溢油管阀，509自动双向送气阀(右上角为其放大)，当气压2.5×105帕斯卡时向一边送气，510弹簧，511钢球附有垫圈，512自动放气阀，内部气压3×105帕斯卡时自动放气。贮气包(502)用于贮存氮气或二氧化碳，最大耐压能力约3×105帕斯卡和5×105帕斯卡二种，不受汽油溶蚀，能适应气温变化耐压能力不减。
图1-1或图1-2可与图1-3、图1-4或图1-5结合。
图1-6是图1-1和图1-3的结合，可参阅其说明。由于气体贮槽内有较多水，故只适于贮存氮气而不宜于贮存二氧化碳，因后者溶于水，尤其是加压条件下就更加显著。冬季可在贮槽的水中加防冻剂如甲醇、甘油……等，北方应考虑增温措施。
图1-7是图1-2和图1-5的结合，可参阅其说明。贮气包(502)常处于半满。
图1-6、图1-7都由储油和贮气二部分组成，贮气部分末端都有气体自动放空阀(7)、气体来源阀(8)接液氮钢瓶或二氧化碳钢瓶或生产气体的管口；气体可逆去向阀(9)是将氮气或二氧化碳送往需求的工厂、车间，或从这些工厂车间送回来，气体可调节使用，图中未画钢瓶、压缩机。当气体没有去路又无法容纳时，可以自动放空(7)，同时报警以引起操作人员的注意，应立即采取措施{如停止进油或放一些油或改善可逆去向(9)等}，停止气体放空，因为气体中含有汽油蒸气。另外储油罐的油面温度应稍低于贮气部分的温度，这样可以减少汽油在贮气部分凝结。气体贮槽和贮气包的气体容量大小要根据储油罐和气体来源、可逆去向的情况而定(几个贮气装置可以连接使用以增大气体容量)，它是汽油储油罐区的附属设备；需将炼油生产和其它(化肥、空分、制碱、饮料)工业生产联系起来作通盘考虑初步定下大概贮气容量然后经生产过程试用再作比较合理的安排设计。对于气体来源可靠、来去方便的气体更适宜于采用图1-7的装置(二氧化碳液化比较容易)。
首次充气操作(一)灌水法1.如图1-6将储油罐区和气体贮槽的通气管接头“6”对接起来；2.园顶浮筒(32)处于最低[若是贮气箱(1401)应注满水]。3.将储油罐和气体贮槽注满水(先打开所有管阀，然后将水管连接进油总管(1)，开动水泵，以后见到那个管口出水就关闭那个管阀，使内部空气全部排出，直至未端滴水，关闭所有管阀的同时，停止水泵。4.气体来源管阀(8)接液氮钢瓶，打开除送气管阀(0)、溢油管阀(5)、气体自动放空阀(7)、气体可逆去向管阀(9)以外的所有管阀，扭开液氮钢瓶，输入氮气，从液量管可以看到水位下降，直至放完水，随即关闭总管阀(1、2、3、4)，即充气完毕，关闭气体来源管阀(8)，扭紧液氮钢瓶。在充气过程中，可打开溢油管阀(5)，使残留的水排出，然后随即关闭溢油阀(5)。
(二)空分法1.如图1-6、图1-7，关闭所有管阀，打开气体自动放空管阀(7)，向浮筒式气体贮槽灌满清水并将园顶浮筒(32)放到最低位置，并关闭送气管阀(31){水塔式气体贮槽的贮气箱(1401)，应注满清水并关闭送气管阀(40)}，或将可伸缩贮气包(502)压扁，随后关闭气体自动放空管阀(7)；2.储油罐区油管总管阀(1、2、3、4)合并连接到空分机进气口，气体可逆去向管阀(9)连接到空分机排气口，气体来源管阀(8)接液氮钢瓶，打开除送气管阀(0、31)、溢油管阀(5)、气体自动放空管阀(7)、气体来源管阀(8)以外的所有管阀，然后开动空分机使封闭系统内的空气循环，在加压降温过程中，氧气先液化储于钢瓶，使氮气和氧气分离，从而除去氧气剩下氮气，检验氮气中含氧量少于标准合乎要求后，停止空分机，打开气体来源管阀(8)输入氮气(贮气包可输入二氧化碳)补充气压的不足。最后关闭除送气管阀(31)以外的所有管阀，拆去空分机。
(三)金属除氧法，同空分法的步骤，而用电热丝加热金属铜或铁的封闭式氧化炉代替空分机，由于生成固态的金属氧化物而除去氧气剩下氮气(不用燃烧木炭法，那样可能有少量有毒的一氧化碳，故不可取)。
(四)冒险法1.同(二)空分法步骤1。2.选择天气晴朗(无雷电)空气潮湿(地面无静电积聚)的日子，将储油罐区进放油总管阀(1、2、3、4)连接到炼油厂的汽油(若用柴油就安全一些)输出管道，打开除送气管阀(0、31)和溢油管阀(5)以外的所有管阀并开动油泵，从液量管可见油位上升，当储油罐将储满油时，打开通气管接头(6)附近的溢油管阀(5)若见滴油，随手关闭，此时立即停止油泵进油，关闭所有管阀。3.气体来源管阀(8)连接液氮或液态二氧化碳钢瓶并扭开钢瓶，打开除送气阀(0、31)、溢油管阀(5)、气体自动放空管阀(7)、气体可逆去向管阀(9)以外所有管阀，油泵改为出油，氮气或二氧化碳进入油位回落，(若用柴油应全部放出)检验气体中含氧量合乎标准即可停止油泵并关闭进出油总管阀(1、2、3、4)。4.打开送气管阀(31)，由于气体进入使园顶浮筒(32)逐渐上升(底端升到虚线位置，水塔式气体贮槽则液面降到储气箱的中间位置)、可伸缩贮气包(502)处于丰满，此时停止进气关闭气体来源管阀(8)，扭紧钢瓶。这种方法将充气和进油结合起来是一优点，但有发生火灾的危险是其缺陷，只要小心谨慎还是可取的。
储油操作充气以后，如图1-6、图1-7，汽油来源连接进油总管并打开总管阀(1)、送气管阀(31)、第一个储油罐(11、21)的进油管阀(113、213)和液量管阀(111、211)，开动油泵，汽油进入第一个储油罐(11、21)，从液量管(112、212)可见油位上升，同时气体贮槽的园顶浮筒(32)逐渐上升或贮气包(502)逐渐胀高，增大了气体容量，当汽油将要注满第一个储油罐(11、21)时(应留出汽油热膨胀空间)自动发出信号，这时应打开第二个储油罐(12、22)的进油管阀(123、223)和液量管阀(121、221)并同时关闭第一个储油罐(11、21)的进油管阀(113、213)，同样依次向第三、四……(13、14……，23、24……)储油罐送进汽油。如果由于进油使气体占气体贮槽(34)或贮气包(502)最大容量的4/5时，即可打开气体可逆去向管阀(9)消化气体(先有一部分汽油凝结回流到储油罐)，当气体贮槽(34)或贮气包(502)已贮满气体、气体可逆去向管阀(9)亦无法消化，内部气压增至约3×105帕斯卡，那时气体自动放空管阀(7)就自动打开让气体进入大气，同时发出警报(放入大气的气体中含有汽油蒸气)，应立即采用措施如改善消化气体方法、停止进油、放出一部分汽油等使警报停止。最后关闭进放油管阀、气体可逆去向管阀(9)。
放油操作如图1-6、图1-7，储油以后，可以如意放出任一罐的汽油，如要放出第一储油罐(11、21)的汽油，可以打开第一储油罐的出油管阀(114、213)、液量管阀(111、211)和总管阀(2)干路管阀(224)及送气管阀(31、506)(没有特别需要，此阀不关闭)，开动出油泵加速放油，从液量管可见油位下降，当第一储油罐(11、21)放完油时，随即关闭它的出油管阀(114、213)，同时打开第二储油罐(12、22)的液量管阀(121、221)和出油管阀(124、223)；如此依次从第三、四……(13、14……23、24…)…储油罐送出汽油。
如果放油过程，气体贮槽或贮气包(502)无气供应，此时送气管阀(31)就会自动关闭，同时发出警报，也自动停止油泵放油、关闭总管阀(2)。应及时从气体来源管阀(8)，或气体可逆去向管阀(9)向气体贮槽或贮气包(502)送一部分气体，也可以向储油罐进一部分汽油来应急。
这样设计的汽油储油罐区，虽然增加了气体贮槽或贮气包(502)，但可简化汽油储油罐的内部结构，稀疏型的油罐区在和平时期有可能改变为密集型，从而可节省占地面积，而且最主要的是安全问题有彻底保证，故是十分可行的，尤其是在全球性气候恶劣变化时期，特大暴风雨和特大干旱同时出现或交替出现，雷电交加、地面静电职聚，将导引无奇不有的火灾原因，这设计将具有十分重要的意义。
二、油罐车(铁路、公路)的自动防火图2油罐车向油库卸油示意图0送气管阀1、2进出油总管阀，5溢油管阀，6通气管接头，7自动放空管阀，8气体来源管阀，9气体可逆去向管阀，200车的油罐，201油库储油罐，34气体贮槽，参阅图1-3及其说明，011液量管阀，012液量管，013油库储油罐进出油管阀，014车的油罐进出油管阀，015、016车的油罐上口管阀，502可伸缩贮气包，参阅图1-5及其说明。
第一次将车的油罐(200)注满汽油，压扁贮气包(502)排出系统内所有空气{操作方法将车的油罐进出油管阀(014)接到汽油储油罐区进出油总管阀(1)……打开二者管阀，开动油泵汽油进入车的油罐(200)，灌满时(排出空气)停止进油}；然后将车的油罐上口管阀(015)与汽油储油罐区送气管阀(0)对接，打开管阀开动车的油罐出油泵，一部分汽油倒回汽油储油罐，一部分氮气进入车的油罐(200)，当达到安全装油量时，停止油泵并关闭有关管阀。将贮气包(502)的自动送气双向阀(509)接到车的油罐上口管阀(016)，贮气包(502)存半满氮气(或二氧化碳)最大耐压能力为5×105帕斯卡。
油罐车在运送过程，保持密闭，结构上应牢固，能耐气温变化引起的系统内体积和压强的变化，半满的贮气包(502)可起缓冲压力的作用。
当油罐车将汽油送到某地油库，车的油罐(200)汽油进出口(014)和油库储油罐(201)汽油进出口(013)(1)对接，车的油罐上口(015)和油库送气管阀(0)接通，打开有关管阀并开动油泵，使汽油从车的油罐(200)进入油库储油罐(201)，氮气从油库区进入车的油罐(200)，并压扁贮气包(502)使氮气或二氧化碳进入车的油罐(200)，进放油完毕，关闭油泵和有关管阀(见图2)。这样油罐车在储运过程可防止在油罐(200)内发生燃烧或爆炸。
三、油船(油驳)的自动防火图3-1油船的小油舱分布示意图，1、2、3……为假设的小油舱序号。
图3-2油船小油舱气液管道示意图，图中未画管道上口管阀、贮气包及末端管阀。气体管道每一舱可用一个，上口改为二口双管阀代替双气体管道亦可。1’、1”输油管，0’、0”输气管，虚线表示管道连接与油位。
油船(油驳)第一次装汽油可采用油舱先装满汽油，不余留一点空间将小油舱内的空气完全排出(要严格执行操作规程确保安全)，然后向油舱输适量的氮气或二氧化碳复盖汽油液面，有少量汽油倒流回到储油罐区的储油罐，当小油舱达到安全装油量即可停止进出油。
油船的小油舱应密封良好，油船应有一个气体可伸缩贮气包(502)[参阅图1-5、图1-7及其说明]、液态二氧化碳或液氮的钢瓶、供二氧化碳或氮气液化用压缩机，作为气体来源(8)、气体可逆去向(9)使用。用以应付气温变化引起的气和油的体积和压强的变化。
当油船驶到某埠油库，接通油船和油库的气体和汽油的管道，打开管阀开动油泵，汽油从油船进入油库，气体从油库进入油船。
大型油船采用“大油船、小油舱”结构，以减小一旦可能发生灾难的损失程度，如图3-1所示，1、按1、2、3……的顺序装油，按相反的顺序卸油。2、如果是同一品位的汽油，可用最平衡装油法，即各小油舱同时进油，油位同时上升。[见图3-2，关闭管阀“0.1”、沿虚线接气、油的导管，油罐区输油管(2)与船油舱输油管(1’)接起来，油罐区送气管(0)与船油舱的输气管(0’)连接，开动油泵，油进入船油舱(短时关闭一个油舱的气管阀，即可使油过舱)，气体回油罐区]。中间油舱应稍大而沿边稍小，每一油舱二输油管和二输气管，每一管口有管阀，以便于灵活连接应用。
如此可以防止油舱内汽油发生燃烧或爆炸，对油舱外的防火亦提供了极为有利的条件。
四、桶装汽油的自动防火图4-1汽油桶纵截面示意图，401汽油进出口，402气体进出口，403导油管。
图4-2汽油进出口塞子的纵截面示意图，403导油管，404塞子下口，405弹簧，406活动盖，内垫抗汽油溶解的塑料片或橡胶片，407钢球，408垫圈，409外接导油管，依靠卡子扣在管口。塞子下部在油桶口扭紧，塞子上部松开，弹簧(405)向上压紧活动盖(406)，自然封闭就不出油；当外接导油管压在口部，扭紧上部塞子，扭力通过钢球(407)压下活动盖(406)，汽油出口成为通路。
图4-3气体出入口塞子的纵截面示意图，410塞子下口，411弹簧，412园球(青铜)，它上面有橡皮圈或塑料圈，413垫圈，414气体管道连接管。
第一次从油桶的汽油出入口(401)输入汽油，排出全部空气，随即将油桶的气体出入口(402)接汽油储油罐区(图1-6、图1-7)的送气管阀(0)，向油桶送入适量的氮气或二氧化碳，有一部分汽油倒回储油罐，当桶内为安全装油量为止。注意在不同季节、汽油品位不同、存桶时间不同安全装油量也不同。汽油桶应有一定的坚固性，封闭良好能耐气温变化引起的气、油的体积和压强的变化；夏天不曝晒和装运，严格执行安全操作规程、杜绝热膨胀爆炸事故。上述桶装汽油可防止桶内发生燃烧或爆炸。无附属设备应特别注意安全装油量。
五、小汽车的自动防火小汽车(包括汽油机汽车和赛车)的汽油箱在碰撞或中枪弹极易引起爆炸并发生火灾，如图5所示，为汽油箱与可伸缩贮气包示意图，501汽油箱，502可伸缩贮气包，其上端稍重，能自然压下排气，不受汽油溶蚀，能适应温度变化时性能不变，最大耐压能力约为3×105帕斯卡(1标准大气压=1.01325×105帕斯卡)内充氮气或二氧化碳可几个连用。503接汽油机的油管阀，504汽油进口管阀，505油箱上口管阀，506、507贮气包的气体进出口管阀，508溢油管阀，509自动送气双向阀，可代替管阀(506)接往油箱上口(505)，当气压达到2.5×105帕斯卡时，双向阀(509)将自动打开，向另一面送气。油箱(501)的油面温稍低于贮气包(502)的气温，则能减少汽油在贮气包(502)中的凝结。
先将贮气包(502)压扁，排尽其中空气，从液氮钢瓶或液态二氧化碳钢瓶灌满气体，并将油箱(501)注满汽油，直至上口(505)滴油，即将油箱上口(505)与贮气包(502)出气口(506)连接，让少量气体进入油箱(501)，汽油有少量倒回储油罐，关闭出油管阀(503)。油箱出油管阀(503)可以接向内燃机等待开车。油箱(501)的经常灌油量不超过安全装油量。贮气包(502)中凝结的汽油、水可经溢油管阀(508)放出。
这样设计可以确保油箱内不会起火燃烧，也不会发生爆炸。对油箱系统以外的安全亦极为有利。
上述五例根据不同情况，采用氮气或二氧化碳以保各个局部的安全。将来若能普遍使用，采用二氧化碳的可能性较大，因为它比氮气容易液化，能量无功消耗比较少，将被普遍采用，或采用二者的混和气。但经过几次液化或几次到气体贮槽，就只剩下氮气。经液化并不损失二氧化碳，在气体贮槽经过水的溶解，最后散入大气。必要时可采用补充的方法，即备用液态二氧化碳钢瓶。后面例子只作简要说明，应参阅前面的说明。
权利要求
1.汽油在储运用过程的自动防火技术，其主要特征是应用氮气或二氧化碳在各种汽油容器中复盖在汽油液面隔绝汽油和空气的接触，能达到自动防火。汽油容器的主要附属设备有气体贮槽(图1-3、图1-4)，可伸缩贮气包(502)，液氮钢瓶或液态二氧化碳钢瓶，气体液化压缩机或空分机，气体自动放空阀(7)。
2.如权利要求1所述的汽油在储运用过程的自动防火技术，其一应用实例“汽油储油罐区”，除了氮气或二氧化碳复盖汽油液面隔绝空气以外，其特征是气体贮槽只容纳氮气，贮气包(502)则可容纳氮气和二氧化碳，气体贮槽或贮气包的容量可变并有气体来源阀、气体可逆去向阀，气体自动放空阀，可适应气和油的体积、压强变化。
3.如权利要求1所述的汽油在储运用过程的自动防火技术，另一应用实例“汽油油罐车”除了氮气或二氧化碳复盖汽油液面隔绝空气以外，其特征是油罐车在运输过程，只有贮气包(502)作为压力缓冲器具。
4.如权利要求1所述的汽油在储运用过程的自动防火技术，其再一应用实例载汽油的“油船或油驳”，除了氮气或二氧化碳复盖在每一油舱的汽油液面隔绝空气以外，其特征是采用“大油船、小油舱”的形式装运汽油，不用气体贮槽而只用贮气包(502)，另有液氮钢瓶或液态二氧化碳钢瓶，气体液化压缩机、气体自动放空阀的辅助。
5.如权利要求1所述的汽油在储运用过程的自动防火技术，其又一应用实例“桶装汽油”除了油桶里有氮气或二氧化碳复盖在汽油液面隔绝空气确保油桶内不会起火或爆炸以外，其特征是油桶二上口有特殊设计使空气不会进入油桶。
6.如权利要求1所述的汽油在储运用过程的自动防火技术，其末一应用实例“小汽车”，除了氮气或二氧化碳复盖油箱里汽油液面隔绝空气以外，其特征是在运行中油箱与贮气包(502)连接，供油不断，油箱内亦不会起火。
全文摘要
汽油在储运用过程的自动防火技术，其特征是应用氮气或二氧化碳在各种汽油容器中覆盖在汽油液面隔绝了空气，这时即使在容器里用电火花导引亦不会发生燃烧或爆炸，其主要附属设备有气体贮槽、可伸缩贮气包，液氮或液态二氧化碳钢瓶、气体液化压缩机或空分设备、气体自动放空阀；它能达到汽油自动防火确保安全。并举了汽油在储运用过程的五个(储油罐、油罐车、油船、油桶、小汽车)应用实例，这确是一个自动预防汽油火灾的发明。
文档编号A62C3/06GK1108960SQ94119710
公开日1995年9月27日 申请日期1994年12月8日 优先权日1994年12月8日
发明者宋显渭(苍汶) 申请人:宋显渭(苍汶)