火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置的制作方法

本实用新型属于低温液化气储罐主动防护装置技术领域，具体涉及一种火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置。

背景技术：

低温液化气主要指低温液化石油气(LPG)和低温液化天然气(LNG)，LPG和LNG作为清洁能源，已广泛应用于民用燃气、车用燃料和工业用气，低温LPG储存可达到-45℃左右，低温LNG储存温度可达到-160℃左右。LPG和LNG均为多组分混合物，当向原储罐内充装不同密度的液化气体时，较轻的液化气体由于密度较小位于上层，较重的液化气体位于下层，如图1所示，在各层液体内部发生着独立的自然对流现象，若发生火灾，大量热量通过储罐侧壁和底部传给低温液化气体。这时，稳定的分层流动机制可能会被破坏，分层界面短时间消失，轻重液体迅速混合，大量蒸气释放，发生了危险的翻滚现象，图2为国内学者通过数值模拟计算，显示了在火灾条件下，储罐内LNG的流动变化情况。从图2可看出，火灾刚发生时，轻重液体层内各自发独立生着的自然对流，随着分界层两侧密度差的逐渐减小，两层液体突然混合，分界层消失，翻滚产生。

当发生火灾后，储罐壁面附近低温液体受热强度大，温度升高快，密度迅速变小。顶层的液体由于挥发而变重，向底层传质。底层的液体上升到上部之后，由于压力突然减小，变为过饱和液体，其积蓄的能量将迅速释放，瞬间大量产生的大量蒸气可能会引起储罐超压失效，甚至发生爆炸事故。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有低温液化气储罐火灾条件下内部低温液体易发生翻滚现象，甚至发生爆炸事故的技术问题，提供一种火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置，包括低温液化气储罐，它还包括至少1个循环导热装置，所述循环导热装置固设在低温液化气储罐内壁的上部。

所述循环导热装置为蛇形热管。

所述蛇形热管由蛇形管壳、数个吸液芯和两个端盖组成，所述数个吸液芯设在蛇形管壳中间段内腔的管壁，两个端盖分别设在蛇形管壳的两端，蛇形管壳内为真空状态，其内腔充有液氮，蛇形热管左段为冷凝段，中间段为绝热段，右段为蒸发段。

所述吸液芯为2-20个。

所述火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置还包括可移动式导热装置，可移动式导热装置设在低温液化气储罐内腔的下部。

所述可移动式导热装置由数个闭式热管、热管固定横杆、两个竖杆、数个温度传感器、两个驱动电机和控制模块组成，数个闭式热管设在热管固定横杆上，且使数个闭式热管与热管固定横杆相垂直，热管固定横杆的两端分别设在两个竖杆的滑道上，且使热管固定横杆的两端能在两个竖杆的滑道上上下移动，数个温度传感器相隔一定间距地设在低温液化气储罐的下部，温度传感器用于采集低温液化气储罐内介质的温度信息并传送给控制模块，控制模块用于控制驱动电机工作，两个驱动电机的输出端分别与热管固定横杆的两端连接，用于驱动热管固定横杆在两个竖杆的滑道上上下移动。

所述温度传感器为2-10个。

所述闭式热管为2-10个。

所述闭式热管由管壳、吸液芯和两个端盖组成，所述吸液芯设在管壳内腔的管壁，两个端盖分别设在管壳的两端，管壳内为真空状态，其内腔充有液氮，闭式热管上段为放热冷凝段，中段为绝热段，下段为吸热蒸发段。

研究表明，轻重液体两层之间的密度差决定了翻滚发生的时间和强度，火灾条件下，壁面附近底层液体吸热强烈，温度升高快，密度变小快，顶层液体挥发强度变大，密度变大快，两层之间密度差越大，积蓄的能量越大，翻滚发生的强度越大，时间越长，短时间内产生的蒸气量巨大。所以，必须在翻滚前加快热量在两层之间的传递，及时将底层热量转移。为此，本发明专利提出利用两种不同形式的热管，将罐壁附近的火灾火焰热量及时消耗转移，防止翻滚现象的发生。

本实用新型采用以上技术方案，在低温液化气储罐侧壁设置固定式循环导热装置，具体蛇形热管，蛇形热管工质为液氮，管壳材料为铜，液氮沸点极低，比常见的LNG和LPG更易吸收热量，所以在火灾火焰包围储罐侧壁的情况下，蛇形热管蒸发段的液氮大量吸收火焰热量蒸发，在冷凝段受低温液体冷凝变为液体返回蒸发段，如此往复循环，源源不断地将火焰热量传导开来，避免了储罐壁面附近液体温差变大，密度差变大，发生翻滚蒸发现象；同时在储罐纵向方向上设置可移动式导热装置，可移动式导热装置的温度传感器，用以监控储罐温差变化，并控制可移动式导热装置，移动至分层温差最大处，利用热管迅速将热量在两层液体之间传导，避免短时间内大的温度差和密度差产生，从而避免发生极其危险的翻滚现象；同时在非火灾条件下，本发明也可以有效监测液面分层温差存在位置，并及时消除温差，避免了翻滚现象的发生。

附图说明

图1是储罐内低温液体分层示意图；

图2火灾条件下储罐内低温液体流动变化图；

图3是本实用新型的结构示意图；

图4是本实用新型蛇形热管的结构示意图；

图5是本实用新型可移动式导热装置的结构示意图；

图6是本实用新型闭式热管的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图3所示，本实施例中的一种火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置，包括低温液化气储罐1，其中：它还包括2个循环导热装置2，所述2个循环导热装置2固设在低温液化气储罐1内壁的上部。

如图4所示，所述循环导热装置2为蛇形热管，蛇形热管由蛇形管壳2-1、14个吸液芯2-2和两个端盖2-3组成，所述14个吸液芯2-2设在蛇形管壳2-1中间段内腔的管壁，两个端盖2-3分别设在蛇形管壳2-1的两端，蛇形管壳2-1内为真空状态，其内腔充有液氮，蛇形热管左段为冷凝段，中间段为绝热段，右段为蒸发段。

所述火灾时防止低温液化气储罐内部翻滚超压的安全装置还包括可移动式导热装置3，如图5所示，所述可移动式导热装置8由8个闭式热管3-1、热管固定横杆3-2、两个竖杆3-3、8个温度传感器3-4、两个驱动电机3-5和控制模块组成，8个闭式热管3-1设在热管固定横杆3-2上，且使8个闭式热管3-1与热管固定横杆3-2相垂直，热管固定横杆3-2的两端分别设在两个竖杆3-3的滑道上，且使热管固定横杆3-2的两端能在两个竖杆3-3的滑道上上下移动，8个温度传感器3-4相隔一定间距地设在低温液化气储罐1的下部，温度传感器3-4用于采集低温液化气储罐1内介质的温度信息并传送给控制模块，控制模块用于控制驱动电机3-5工作，两个驱动电机3-5的输出端分别与热管固定横杆3-2的两端连接，用于驱动热管固定横杆3-2在两个竖杆3-3的滑道上上下移动。可移动式导热装置3设在低温液化气储罐1内腔的下部。

如图6所示，所述闭式热管3-1由管壳3-1-1、吸液芯3-1-2和两个端盖3-1-3组成，所述吸液芯3-1-2设在管壳3-1-1内腔的管壁，两个端盖3-1-3分别设在管壳3-1-1的两端，管壳3-1-1内为真空状态，其内腔充有液氮，闭式热管3-1上段为放热冷凝段，中段为绝热段，下段为吸热蒸发段。

实施例2

本实施例中蛇形热的吸液芯2-2为2个，可移动式导热装置3的闭式热管3-1为2个、温度传感器为2个，其它与实施例1相同。

实施例3

本实施例中蛇形热的吸液芯2-2为20个，可移动式导热装置3的闭式热管3-1为10个、温度传感器为10个，其它与实施例1相同。