基于蓄能引射装置的循环惰封系统及QHSE储运方法与流程

本公开涉及石油和化学工业领域的质量quality、健康health、安全safety和环境environment(qhse)一体化的储运技术，具体涉及一种蓄能引射装置、基于蓄能引射装置的循环惰封系统及qhse储运方法。

背景技术：

众所周知，散装液态危险化学品类流体物料因相际传质产生的挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds，简称vocs)，既是前体污染物、致癌驱动物、雾霾贡献物和温室效应成因物，也是涉及公共安全、生命健康、环境保护、清洁生产、物料质量及节能减排等诸多技术范畴的攻关方向。然而，不同范畴的现有技术的工艺过程通常彼此相悖。

qhse是关于“质量、健康、安全和环境”的管理体系国际标准，规范了管理学意义的组织控制和指挥，涵盖了工程学意义的四位一体工艺要求，定义了石油和化学工业领域前沿技术的价值取向。

发明人遵循qhse前瞻理念，以满足四位一体原则为出发点，陆续获权了中国发明专利《危险化学品容器用惰封抑爆装备及防御方法》、《基于气源伺服装置的循环惰封系统及qhse储运方法》、《基于穹顶的外浮顶罐用循环惰封系统及qhse储运方法》和《基于液封流体容器的循环惰封系统及qhse储运方法》，普适性地给出了“常态无氧运行、动态循环惰封、永久本质安全、永无气相排放”的工程化解决方案。但是，现有qhse储运技术，对于诸如汽车油箱、舰船油柜等无组织排放类容器，无法在实施呼气收集的第一环节穿越爆炸极限，形成安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，为消除安全隐患，本公开提供了一种蓄能引射装置、基于该装置的循环惰封系统及qhse储运方法。

在本公开的一个方面，提供一种蓄能引射装置，包括：压缩机组、蓄能容器和引射收气单元，所述引射收气单元包括引射器组件和喷射缓冲容器；

所述压缩机组的排气口与所述蓄能容器的工质充装口止回式连通，所述喷射缓冲容器与所述压缩机组的进气口止回式连通，所述蓄能容器向所述引射器组件的射流进口输送作为动力气体的气态惰封介质，并向所述蓄能引射装置之外的付料容器输送作为平衡用气的气态惰封介质，所述引射器组件的引流进口吸入所述蓄能引射装置之外的收料容器呼出的气体，所述引射器组件的混流喷口止回式连通所述喷射缓冲容器；

所述引射收气单元与所述压缩机组和所述蓄能容器形成蓄能引射循环回路，并被配置为以所述蓄能容器输出的气态惰封介质作为动力气体，对所述收料容器呼出的气体进行引射、分散、混合、稀释、冷却和加速，以使所述收料容器和所述付料容器的气体压力均符合设计范围。

在一些实施例中，所述压缩机组的排气口通过蓄能单元阀与所述蓄能容器的工质充装口止回式连通，所述喷射缓冲容器通过稳压止回阀与所述压缩机组的进气口连通，所述蓄能容器通过引射单元阀与所述引射器组件的射流进口连通，并通过循环惰封阀与所述付料容器连通，所述引射器组件的引流进口通过来气控制阀与所述收料容器的气相空间逆向连通，所述引射器组件的混流喷口通过喷射止回阀与所述喷射缓冲容器止回式连通。

在一些实施例中，所述蓄能引射装置还包括：

气液分离组件，设置在所述压缩机组的进气侧和/或排气侧，被配置为将流经自身的混合气体中的可凝结物质分离、液化并导出。

在一些实施例中，所述气液分离组件包括：闪蒸容器和产物收集容器，所述闪蒸容器通过净化单元阀与所述压缩机组的排气口逆向连通，并通过净气控制阀与所述蓄能容器背压式连通，所述闪蒸容器通过液相疏导管路与所述产物收集容器进行接驳，并被配置为对来自所述压缩机组的混合气体进行闪蒸净化，通过所述净气控制阀向所述蓄能容器充装净化后的气体，并将闪蒸净化得到的过饱和液化产物导出到所述产物收集容器。

在一些实施例中，在所述闪蒸容器内部设有分子聚结结构，用于提高所述闪蒸容器的闪蒸性能。

在一些实施例中，所述喷射缓冲容器包括聚结容器，所述聚结容器的聚结产物出口通过液相疏导管路与所述产物收集容器进行接驳。

在一些实施例中，所述蓄能引射装置还包括：压力变送器和氧气浓度监测器，所述压力变送器和所述氧气浓度监测器设置在能够表征所述喷射缓冲容器、所述闪蒸容器、所述蓄能容器、所述付料容器和所述收料容器的至少一种内气体压力变量和氧气浓度变量的部位，并与所述压缩机组和用于控制所述引射器组件的射流进口、引流进口和混流出口的气体流量的控制阀信号连接。

在一些实施例中，所述蓄能引射装置还包括：

介质输入阀，与所述喷射缓冲容器连通，且与所述蓄能引射装置之外的消防介质源和/或惰封介质源连通，被配置为将所述消防介质源提供的气体型消防介质和/或所述惰封介质源提供的气态惰封介质输入到所述喷射缓冲容器，并经所述压缩机组出力输出。

在一些实施例中，所述蓄能引射装置还包括：

蓄电池组，与所述压缩机组适配连接，被配置为向所述压缩机组提供不间断的离网电力；和

电池管理系统，与所述蓄电池组适配连接，用于管理所述蓄电池组的充放电时机。

在本公开的一个方面，提供一种基于前述蓄能引射装置的循环惰封系统，包括：

前述的蓄能引射装置；和

催化氧化组件，设置在所述蓄能引射装置的引射器组件的引流进口与所述收料容器的呼气口之间的管路上，被配置为使来自所述收料容器的气体中的部分相际传质产物与氧气发生催化氧化反应，以使进入所述引射器组件的引流进口的气体中的氧气含量不超过设计值。

在一些实施例中，所述催化氧化组件包括光催化氧化设备。

在一些实施例中，所述循环惰封系统还包括：

管路阻火器件，串联设置在所述催化氧化组件的气体输入侧的接驳管路或所述蓄能容器和所述付料容器的气体进口侧之间的接驳管路上。

在本公开的一个方面，提供一种基于前述循环惰封系统的qhse储运方法，包括：

当付料容器向收料容器输入液态物料，且所述收料容器呼出气体时，使蓄能容器内的气态惰封介质输出至引射器组件的射流进口，通过所述气态惰封介质的引射作用将来自所述收料容器的气体经过催化氧化组件的催化氧化反应后，被吸入所述引射器组件的引流进口；

通过所述气态惰封介质在所述引射器组件的内部，对经过催化氧化反应后的气体进行引射、分散、混合、稀释、冷却和加速，并喷射至所述喷射缓冲容器；

通过所述压缩机组出力，将所述喷射缓冲容器中的气体充装到所述蓄能容器；

再将所述蓄能容器中的一部分气态惰封介质输出到所述引射器组件的射流进口，以实现循环引射回路的持续运行，直至所述收料容器内的气体压力符合设计范围；并将所述蓄能容器中的另一部分气态惰封介质输送至付料容器，直至所述付料容器内的气体压力符合设计范围。

在一些实施例中，所述蓄能引射装置还包括介质输入阀，与所述喷射缓冲容器连通，且与所述蓄能引射装置之外的惰封介质源连通；

所述qhse储运方法还包括：

开启所述介质输入阀，通过所述压缩机组将来自所述惰封介质源的气态惰封介质吸入所述喷射缓冲容器，并充装到所述蓄能容器。

在一些实施例中，所述蓄能引射装置还包括介质输入阀，与所述喷射缓冲容器连通，且与所述蓄能引射装置之外的消防介质源连通；

所述qhse储运方法还包括：

在接收到消防警报指令时，开启所述介质输入阀，通过所述压缩机组将来自所述消防介质源的气体型消防介质吸入所述喷射缓冲容器，并由所述压缩机组出力充装到所述蓄能容器；

将所述蓄能容器内的气体型消防介质向所述付料容器的气相空间强制输送，直至消防警报指令消除。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开蓄能引射装置的一些实施例的结构示意图；

图2是根据本公开循环惰封系统的一些实施例的结构示意图；

图3是根据本公开qhse储运方法的一些实施例的流程示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以采用许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

发明人在持续研究中发现：在循环惰封系统的一些应用场景(例如在加油站为汽车油箱加油的场景)中，有必要对收料容器呼出的气体(例如汽车油箱的油气混合物)对于诸如汽车油箱、舰船油柜等无组织排放类容器，无法在实施呼气收集的第一环节穿越爆炸极限，形成安全隐患。

有鉴于此，本公开实施例提供一种蓄能引射装置、循环惰封系统及qhse储运方法，能够消除安全隐患，提高系统安全性。

如图1所示，为根据本公开蓄能引射装置的一些实施例的结构示意图。参考图1，在一些实施例中，蓄能引射装置包括：压缩机组8、蓄能容器10和引射收气单元，所述引射收气单元包括引射器组件12和喷射缓冲容器3。压缩机组8的排气口与所述蓄能容器10的工质充装口止回式连通，所述喷射缓冲容器3与所述压缩机组8的进气口止回式连通。

所述蓄能容器10向所述引射器组件12的射流进口输送作为动力气体的气态惰封介质，并向所述蓄能引射装置之外的付料容器b输送作为平衡用气的气态惰封介质。所述引射器组件12的引流进口吸入所述蓄能引射装置之外的收料容器a呼出的气体(以下简称呼气)，所述引射器组件12的混流喷口止回式连通所述喷射缓冲容器3。

在一些实施例所应用的场景(例如加油站场景)中，收料容器a为在加油站加油的车辆(例如机动车、农用或工程机械车辆等)的油箱，付料容器b为加油站内的油罐等。在另一些实施例所应用的场景中，收料容器a还可以为船舶、火车或飞行器的油箱，付料容器b为油罐车或加油船等。

在这些场景中，付料容器b可以为存储散装液态物料的容器，例如燃油罐等，并可通过管路将物料输入收料容器a。而收料容器a向外呼出的气体则为含有物料的相际传质产物的气体，例如油气混合物。蓄能容器10所提供的气态惰封介质可以为采用窒息式消防方法所应用的气体型消防介质，例如氮气、二氧化碳、七氟丙烷等等。

在一些实施例中，压缩机组8可包括一台或多台工艺压缩机，多台工艺压缩机可并联或独立设置，用于对装置的循环回路内的流体做功。蓄能容器10可包括一个或多个压力容器，多个压力容器可并联和或独立接驳设置。喷射缓冲容器可包括压力容器、常压容器或可承受一定负压的真空罐。引射器组件可包括一个或多个引射器，多个引射器可并联设置。引射器可以为一次或二次喷射结构。

引射收气单元与所述压缩机组8和所述蓄能容器10形成蓄能引射循环回路，并被配置为通过所述蓄能容器10输出的气态惰封介质作为动力气体对所述收料容器a呼出的气体进行引射、分散、混合、稀释、冷却和加速，以使所述收料容器a和所述付料容器b的气体压力均符合设计范围。

对于收料容器a排出的气体有毒或易燃的情形，在蓄能容器10向引射器组件12的射流进口输入气态惰封介质时，能够在引射器组件内形成抽吸收料容器a内气体的负压作用，并且进入引射器组件12的气态惰封介质能够对引射器组件12从引流进口吸入的气体实现引射、分散、混合、稀释、冷却和加速的多重作用。

通过气态惰封介质对收料容器a呼出的气体(例如油气混合物)的分散混合作用，使得油气混合物中的分子团更加分散，并对该气体形成惰化稀释作用，进一步降低氧气浓度，从而消除燃爆风险，进而有效地消除安全隐患，提高系统安全性。

此外，通过流速较高的气态惰封介质的引射作用，能够提高呼气流向喷射缓冲容器3的喷射速度。当呼气在进入引射器组件12时的温度与进入引射器组件的载冷气态惰封介质进行混合时，还能够实现对所述呼气的冷却作用。

如图2所示，为根据本公开循环惰封系统的一些实施例的结构示意图。参考图2，在一些实施例中，循环惰封系统包括前述的蓄能引射装置和催化氧化组件14。催化氧化组件14设置在所述蓄能引射装置的引射器组件12的引流进口与所述收料容器a的呼气口之间的管路上，被配置为使来自所述收料容器a的气体中的部分相际传质产物与氧气发生催化氧化反应，以使进入所述引射器组件12的引流进口的气体中的氧气含量不超过设计值。

在本实施例中，催化氧化组件14通过对呼气中的相际传质产物的催化氧化作用，有效地降低进入引流进口的气体的氧气含量，使其不超过设计值，从而安全穿越爆炸极限。在一些实施例中，催化氧化组件为内部充填有催化氧化材料的、具有输入和输出接口的腔型结构体。在一些实施例中，催化氧化组件14包括光催化氧化设备，能够利用紫外光源的照射使收料容器a呼出的气体中的氧气与部分相际传质产物发生光化学反应。

由于催化氧化组件14的运行需要一定的启动温度，且催化氧化过程也会生产反应热，为了避免载热气体进入压缩机组，造成安全隐患，本实施例在运行过程中通过引射器组件的载冷的气态惰封介质对呼气进行引射、分散、混合、稀释、冷却和加速，通过与该排气的热交换实现对流经气体的冷却作用，从而进一步消除安全隐患。

参考图2，在一些实施例中，所述压缩机组8的排气口通过蓄能单元阀9与所述蓄能容器10的工质充装口止回式连通，所述喷射缓冲容器3通过稳压止回阀4与所述压缩机组8的进气口连通。所述蓄能容器10通过引射单元阀13与所述引射器组件12的射流进口连通，并通过循环惰封阀11与所述付料容器b连通。引射单元阀13和循环惰封阀11能够对蓄能容器10排出的气态惰封介质的流量进行控制。循环惰封阀11能够根据付料容器b内气相空间的压力开闭或调整流量，以使得付料容器b的气体压力保持在设计范围内。在一些实施例中，引射单元阀13还能够对气态惰封介质起到节流降压降温的作用。

引射器组件12的引流进口通过来气控制阀15与所述收料容器a的气相空间逆向连通，所述引射器组件12的混流喷口通过喷射止回阀2与所述喷射缓冲容器3止回式连通。来气控制阀15能够与引射单元阀13联动，根据收料容器a内气相空间的压力进行开闭或流量调整，以使得收料容器a的气体压力保持在设计范围内。

对于喷射缓冲容器收集的油气混合物来说，还可通过气液分离组件对油气混合物中的挥发性有机物进行过滤或汲取，实现回收再利用。具体地，气液分离组件可设置在所述压缩机组8的进气侧和/或排气侧，被配置为将流经自身的混合气体中的可凝结物质分离、液化并导出。

参考图2，在一些实施例中，气液分离组件包括：闪蒸容器6和产物收集容器16。所述闪蒸容器6通过净化单元阀5与所述压缩机组8的排气侧逆向连通，并通过净气控制阀7与所述蓄能容器10背压式连通。净化单元阀5、闪蒸容器6和净气控制阀7可共同形成与蓄能单元9并联的支路。

在图2中，闪蒸容器6通过液相疏导管路与所述产物收集容器16进行接驳，并被配置为对来自所述压缩机组8的混合气体进行闪蒸净化，通过所述净气控制阀7向所述蓄能容器10背压式充装净化后的气体，并将闪蒸净化得到的过饱和液化产物导出到所述产物收集容器16。

在一些实施例中，为了提高闪蒸容器的闪蒸性能，可在所述闪蒸容器6内部设置分子聚结结构，例如迷宫结构等，通过该结构能够有效地提高油气混合物中油雾或油滴的分离效果，以确保装置及系统安全。。

在另一些实施例中，所述喷射缓冲容器3可包括分子聚结容器，所述分子聚结容器的聚结产物出口通过液相疏导管路与所述产物收集容器16进行接驳，以实现有效的气液分离作用，并通过产物收集容器回收分离后的液态聚结产物。

为了使蓄能引射装置更加自动化智能化，在一些实施例中，蓄能引射装置还包括：压力变送器和氧气浓度监测器。所述压力变送器和所述氧气浓度监测器设置在能够表征所述喷射缓冲容器3、所述闪蒸容器6、所述蓄能容器10、所述付料容器b和所述收料容器a的至少一种内气体压力变量和氧气浓度变量的部位，并与所述压缩机组8和用于控制所述引射器组件12的射流进口、引流进口和混流出口的气体流量的控制阀信号连接。这样，当压力变送器/氧气浓度检测器检测到其设置位置的压力/氧气含量变化到一定程度时，能够将变送信号或检测信号发送给压缩机组或者控制阀，以便控制压缩机组和/或控制阀的启闭和开度控制，从而使得对应的容器内气相空间的压力/氧气浓度符合设计值，进而实现蓄能引射循环回路的持续循环，并提高系统安全性。

参考图2，在一些实施例中，蓄能引射装置还包括：与所述喷射缓冲容器3连通的介质输入阀1。介质输入阀1可以与所述蓄能引射装置之外的消防介质源c和/或惰封介质源d连通，被配置为将所述消防介质源c提供的气体型消防介质和/或所述惰封介质源d提供的气态惰封介质输入到所述喷射缓冲容器3，并经所述压缩机组8出力输出。

消防介质源c能够在需要进行消防的情境下，通过介质输入阀1向喷射缓冲容器3提供气体型消防介质。具体来说，在接收到消防警报指令时，开启所述介质输入阀1，通过所述压缩机组8将来自所述消防介质源c的气体型消防介质吸入所述喷射缓冲容器3，并充装到所述蓄能容器10。然后，将所述蓄能容器10内的气体型消防介质通过压缩机组8的驱动作用下向所述付料容器b或开放空间的失火处强制输送消防介质，直至消防警报指令消除。

惰封介质源d能够向引射收气单元、压缩机组8和蓄能容器10等形成的蓄能引射循环回路内注入和补充气态惰封介质。具体来说，在开启所述介质输入阀1后，可通过所述压缩机组8将来自所述惰封介质源d的气态惰封介质吸入所述喷射缓冲容器3，并经压缩机组8充装到所述蓄能容器10。

当蓄能引射装置所在地点发生火灾、爆炸等情况时，存在一定的断电概率，为了确保循环惰封系统的持续运转，在一些实施例中，蓄能引射装置还包括：蓄电池组和电池管理系统。蓄电池组与所述压缩机组8适配连接，被配置为向所述压缩机组8提供不间断的离网电力。电池管理系统与所述蓄电池组适配连接，用于管理所述蓄电池组的充放电时机。通过蓄电池组对压缩机组、控制阀等设备的供电，可使得循环惰封系统持续运转，并实现消防功能，提高系统的安全性和稳定性。

另一方面，在一些特别场景(例如野战等军用场景)下，蓄电池组可以代替发电机来提供蓄能引射装置和循环惰封系统的运行动力。电池管理系统可通过对蓄电池组的充放电时机的管理，有效地利用波谷电价的差异，降低系统运行成本。

本公开上述蓄能引射装置的各实施例可独立使用，或者应用于本公开循环惰封系统的实施例。在本公开循环惰封系统的一些实施例中，循环惰封系统还可以包括管路阻火器件。管路阻火器件包括阻稳态爆轰型、阻非稳态爆轰型和\或多功能型阻火器，可用于循环惰封系统内容器、管路等的安全防护。参考图2，管路阻火器件可串联设置在所述催化氧化组件14的气体输入侧的接驳管路或所述蓄能容器和所述付料容器b之间的接驳管路上。在上述循环惰封系统的实施例的基础上，本公开还提供了基于前述循环惰封系统的qhse储运方法的多个实施例。如图3所示，为根据本公开qhse储运方法的一些实施例的流程示意图。参考图3，在一些实施例中，qhse储运方法包括步骤100到步骤400。在步骤100中，当付料容器b向收料容器a输入液态物料，且所述收料容器a呼出气体时，使蓄能容器10内的气态惰封介质输出至引射器组件12的射流进口，通过所述气态惰封介质的引射作用将来自所述收料容器a的气体经过催化氧化组件14的催化氧化反应后，被吸入所述引射器组件12的引流进口。

在步骤200中，通过所述气态惰封介质在所述引射器组件12的内部对经过催化氧化反应后的气体进行引射、分散、混合、稀释、冷却和加速，并喷射至所述喷射缓冲容器3。

在步骤300中，通过所述压缩机组8出力，将所述喷射缓冲容器3中的气体充装到所述蓄能容器10。

在步骤400中，再将所述蓄能容器10中的一部分气态惰封介质输出到所述引射器组件12的射流进口，以实现循环引射回路的持续运行，直至所述收料容器a内的气体压力符合设计范围；并将所述蓄能容器10中的另一部分气态惰封介质输送至付料容器b，直至所述付料容器b内的气体压力符合设计范围。

参考图2，在一些实施例中，蓄能引射装置还包括介质输入阀1，与所述喷射缓冲容器3连通，且与所述蓄能引射装置之外的惰封介质源d连通。相应地，所述qhse储运方法还包括：开启所述介质输入阀1，通过所述压缩机组8将来自所述惰封介质源d的气态惰封介质吸入所述喷射缓冲容器3，并充装到所述蓄能容器10。

在图2中，所述蓄能引射装置还可以包括介质输入阀1，与所述喷射缓冲容器3连通，且与所述蓄能引射装置之外的消防介质源c连通。相应地，所述qhse储运方法还可包括：在接收到消防警报指令时，开启所述介质输入阀1，通过所述压缩机组8将来自所述消防介质源c的气体型消防介质吸入所述喷射缓冲容器3，并由压缩机组出力充装到所述蓄能容器10；将所述蓄能容器10内的气体型消防介质向所述付料容器b的气相空间强制输送，直至消防警报指令消除。

本说明书中多个实施例采用递进的方式描述，各实施例的重点有所不同，而各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于方法实施例而言，由于其整体以及涉及的步骤与装置及系统实施例中的内容存在对应关系，因此描述的比较简单，相关之处参见装置及系统实施例的部分说明即可。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。