专利名称：气态化学品加压低温储存容器火灾中的隔热防火防爆结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于危险化学品储藏与保护技术领域，具体涉及气态化学品加压低温储存容器火灾中的隔热防火防爆结构。
背景技术：
目前气态化学品加压低温储存容器的防护方式较普遍的有一、国内现有的单层罐体结构，其防护方式主要考虑保温层(隔热层)，有一定隔热作用。保温层主要是防护因大气温度的升高对罐体内储存液体温度冲击，同时保护在正常使用情况下，罐内操作温度不因大气温度升高的改变导致罐体内部的温度超出设计允许范围。
二、国内刚刚开始引进并使用的双层大型球形罐体结构，其防护方式主要设置填充隔热材料的夹层来保护罐体，防止因大气温度上升对储存物质的温度冲击，在火灾事故状态下有一定的隔热作用。
三、国外在卧式罐上考虑用防石化类火灾环氧防火涂料形成防火层，以期在火灾事故状态下对罐体进行保护，可一定程度上防止外界温度上升对罐内储存物质温度形成的冲击。
上述防护结构存在的问题如下1、单独使用普通保温隔热材料或夹层隔热材料，不能保障在火灾事故状态下对罐体的保护，其壳体受热超出临界温度后，将大幅度失去力学性能，从而引发灾难性爆炸事故。
2、单独使用石化类防火涂料的结构其一，价格极高；其二，就目前国际上最权威的防火涂料生产单位和测试单位的数据显示，它只能保护在火灾事故状态下，当外壳体温度升高后，在一定的时间内，其外壳体力学性能在设计允许范围内，就石化类防火涂料本身而言，不能保障该升高后的温度传导至罐体内部后，罐内储存物质的升温值在设计允许的范围内。因此，在火灾事故状况下，灾难性事故可能性仍然存在，国内、国外已有多起爆炸事故发生。
到目前为止，国内和世界范围内还没有技术考虑到对气态化学品加压低温储存容器采用隔热、防火、空气夹层等方式进行多重保护，来解决火灾事故状态下对低温储存容器爆炸可能性的防护问题。而仅仅是将单独的防大气隔热技术和单独的防火技术应用该领域，其结果是不能抵御火灾事故状态对储存容器造成的安全威胁，后果是灾难性的。
技术内容本实用新型针对现有技术存在的上述问题，目的是提供一种气态化学品加压低温储存容器在火灾事故状态下的隔热防火防爆结构，巧妙地把空气夹层隔热、隔热复合材料隔热与防火保护等技术有效地接合在储存容器上，并辅助以喷淋系统，从而解决了气态化学品加压低温储存容器在火灾事故状态下一定时间内的防爆炸问题，赢得了消除重大安全隐患的时间，结构简单，但十分有效。
本实用新型的具体技术解决方案是在现有的气态化学品加压低温储存容器的容器体之外相对固定相互结合的隔热复合材料层和防火保护层，容器体外壁和隔热复合材料层之间留出空间，形成空气夹层。
隔热复合材料层通过与分布在容器体外壁上的支撑架连接，与容器体实现相距一定空间的固定，形成空气夹层；也可通过与容器体底部的支撑架的连接，实现相距一定空间的固定，形成空气夹层。隔热复合材料层与容器体外壁的连接可以是机械连接如通过支撑架采取挂板连接或扣接；隔热复合材料与防火材料层之间可以是机械连接或化学粘接，化学粘接可以是涂覆、单组份或双组份特种高压无气喷涂方式，一般应保证附着力大于0.2MP以上。防火保护层可选择一般防火涂料或防石化类火灾环氧防火涂料。
进一步，本结构还在容器体外壁上有喷淋系统，并在整个结构的底部设排泄通道。
当火灾状态出现时首先是罐体最外部的防火与隔热复合材料层发挥作用，防火保护层可以在设计的保护时间内(如一般为2小时)，有效地抵御外界高达千度以上的温度，将隔热层外表面的温度控制在200-800℃的范围内，并可避免隔热层被火焰直接燃烧破坏，失去隔热能力。而隔热层在防火层的保护下则可以在设计的保护时间内(如一般为2小时)对容器的特种钢材外壳进行保护，使之不因火灾事故状况下引起的升温，导致罐体钢材的受热温度超过其受热临界温度，从而引发罐体钢材的抗压强度及其它力学性能迅速降低和衰减，在此基础上设置的两道保护屏障，保证了储罐内低温储存化学品的工艺操作参数(压力，温度)变化在设计允许范围内。
同时为了延长对罐体的安全保护时间，本结构在容器体外壁与隔热复合材料层之间巧妙地引入了空气夹层，利用空气导热系数小的特性将其作为又一层保温隔热材料，减慢外部热量传递给罐体的速度，发挥进一步的保障作用，而且这层隔热不需增加成本。
再进一步，在某些特殊情况下，热量经过长时间的层层传导，使罐体表面温度上升到某一设定警戒温度时，本结构还考虑进一步的保护措施，即在罐体外表设置或保留了喷淋系统，由烟雾或温度等触感器发生动作，自动打开喷淋系统，对罐体外表面直接进行喷淋降温，带走热量，更进一步确保储罐内低温储存的化学品工艺操作参数(压力，温度)的变化在设计允许范围内，在一定时间内彻底杜绝灾难性事故发生。
本实用新型的优点是通过巧妙的将成熟隔热技术与成熟防火技术的复合，利用简单的结构创新形式对在火灾事故状态下的气态化学品加压低温储存容器进行防火、隔热、空气夹层、喷淋系统等多重保护，以此保障容器体金属外壳的温度和其他力学性能保持在设计范围内，进一步保障储存在容器内低温化学品的设计、运行工艺操作参数在设计允许的范围内，从而在一定的设计时间内杜绝火灾状态下可能引起的低温储存设备的爆炸，有效抵御火灾对储存容器造成的安全威胁。
目前国内国际石化行业，有大量的低温储存化学品及低温储存石油液化气，当火灾事故状态出现时，本发明技术能给财产、环境、生命和社会财富提供安全保障，技术解决方式十分简单有效，具有极强的实用价值。仅中国，据不完全统计，中石化系统，不包括中海油、中石油，中国化工集团总公司就有近3000个储存罐体。无论是常温储存，还是高压低温储存，几乎所有的储存设备没有考虑在火灾事故状态下防爆问题，只是考虑了常规情况下防大气温度冲击的隔热问题，而且罐体的布局一般是一个罐群。特别是热罐(高压低温)一旦出现因火灾事故状态引起爆炸，将对附近的设施和建筑物构成严重的威胁，其实用价值很难用具体的经济值来描述。
图1是本隔热防火防爆结构第一种实施例的横剖面图。
图2是本隔热防火防爆结构第二种实施例的纵剖面图。
具体实施方式
实施例1如图1所示，该图反映了一个具有本发明结构的气态化学品加压低温储存容器的横剖面，它的最内层为气态化学品加压低温储存容器的金属外壳1，金属外壳外壁上设置有喷淋系统2，中间是空气夹层3、隔热复合材料层4，最外面是防火保护层5，整个结构的底部有排泄喷淋水的通道7。隔热复合材料层4采用一种超级隔热复合材料，防火保护层采用防石化类火灾环氧防火涂料，通过化学粘结方式结合在隔热复合材料层的外表面。沿金属外壳1外表面固定有支撑架6，用于支撑固定距外壳一定距离并围绕着外壳的隔热复合材料层4，这样在金属壳体1与隔热复合材料层4之间就形成了空气夹层3。
实施例2参见图2，该图反映保护结构同样是在气态化学品加压低温储存容器的金属外壳1之外依次设置空气夹层3、隔热复合材料层4，最外面是防火保护层5，并在金属外壳1外壁上设置有喷淋系统2，整个结构的底部设排泄喷淋水的通道7。其不同的是金属壳体1与隔热复合材料层4之间形成了空气夹层3的结构不一样，它是将隔热复合材料层4沿金属壳体1外表面相距一定距离设置，它们之间形成空气夹层3，金属壳体1与隔热复合材料层4通过以底部为基础的共同的支撑架8实现相互的固定支撑。
上述实施例中采用的超级隔热复合材料目前国外公司已大量用于军事科学领域，其主要核心参数-传热系数λ在高温下小于0.02W/m.k。其原理为傅立叶(Fourier)定律dQ/dt＝-λA(dt/dn)式中，Q——单位时间内传导的热量，导热速率(p/s)或(w)；
A——导热面积；λ——比例系数，称导热系数[w/m.k]；dt/dn——温度梯度[k/m]导热系数λ是温度梯度为1[k/m]，导热面积为1(m2)情况下单位时间内传递的热量。物质导热系数越大，说明该物质的导热能力越强，反之亦然。通常，需要提高导热速率时，可选用导热系数大的材料。反之，要降低导热速率时，应选用导热系数小的材料。常用物质的导热系数为金属 5～420[w/m.k]建筑材料 0.5～2[w/m.k]绝热材料 0.01～0.4[w/m.k]水0.6[w/m.k]其他液体 0.09～0.7[w/m.k]因此，超级隔热复合材料、隔热复合材料，其核心问题是导热系数λ。该超级隔热复合材料，在国外市场有非常成熟的产品，隔热复合材料则在中国市场交易成熟。
当然，本实用新型的保护并不仅限于本实施方式所列举的结合方式和材料选择。
权利要求1.气态化学品加压低温储存容器火灾中的隔热防火防爆结构，包括常规气态化学品加压低温储存容器的容器体，其特征在于在容器体之外固定有相互结合的隔热复合材料层和防火保护层，容器体外壁和隔热复合材料层之间留有空间，形成空气夹层。
2.根据权利要求1所述的隔热防火防爆结构，其特征在于在容器体外壁上有喷淋系统，并在整个结构的底部设排泄通道。
3.根据权利要求1或2所述的隔热防火防爆结构，其特征在于隔热复合材料层通过与分布在容器体外壁上的支撑架连接，与容器体实现相距一定空间的固定，形成空气夹层；也可通过与容器体底部的支撑架的连接，实现相距一定空间的固定，形成空气夹层。
4.根据权利要求1或2所述的隔热防火防爆结构，其特征在于防火保护层为防火涂料或防石化类火灾环氧防火涂料，通过机械结合或化学粘接在隔热复合材料层之外。
专利摘要气态化学品加压低温储存容器火灾中的隔热防火防爆结构，其独特之处是在现有气态化学品加压低温储存容器的外表设置空气夹层、隔热复合材料层、防火材料层，或进一步加装喷淋系统，巧妙的将成熟隔热技术与成熟防火技术的复合，利用简单的结构创新形式对在火灾事故中的气态化学品加压低温储存容器在设计保护时间内进行隔热、防火、空气夹层、喷淋降温等多重保护，以此解决在火灾事故状态下，气态化学品加压低温储存容器的重大安全隐患问题。
文档编号F17C1/00GK2714937SQ200420060200
公开日2005年8月3日 申请日期2004年7月8日 优先权日2004年7月8日
发明者唐健 申请人:唐健