可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置

本发明属于储罐火灾模拟演练，具体是一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置。

背景技术：

1、随着全球经济的迅猛发展以及能源行业自身战略需求，化工园区储罐的单罐容积和数量不断攀升，罐区规模不断扩大，但这也提高了化工园区储罐的火灾危险性。一旦发生储罐火灾事故，极易导致火势蔓延，造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。因此，不断提高储罐火灾的灭火能力和应对能力是非常重要的。

2、目前，储罐消防安全也得到了各地消防部门的重视，各地消防部门往往通过定期演练不断提高灭火能力和应对能力，以确保能高效、安全的应对储罐火灾灭火。实际储罐火灾演练的形式一般有两种，一种是小规模演练，即利用特殊材料制成小型储罐，小型储罐具有与真实储罐相似的形状特征，从而模拟储罐火灾的情景，进行小规模的模拟灭火演练；另一种是较大规模演练，这种演练形式通常在专用训练场地或真实化工园区进行，往往采用不点火或小范围点火的形式模拟真实储罐场景下的灭火演练。虽然常规储罐火灾演练方式能够在一定程度上起到增强实战能力、提高安全意识的作用，但仍存在一些缺陷与不足。例如现有的储罐火灾演练缺乏火灾场景的真实感，小规模演练或大规模不点火演练场景无法完全模拟火灾的复杂性和紧迫性；此外，传统储罐火灾演练会消耗大量人力物力财力，造成大量油品与水资源的浪费。

3、目前，针对储罐火灾模拟演练装置，已有部分学者进行了相关的开发。李营等人设计开发了一种基于场模拟技术的气体火焰控制方法(授权公告号cn113350729b)，该方法通过预先设置出气单元阵列组合，调节出气单元尺寸参数，采用燃气真火的形式模拟传统消防训练的火源。王佩等人设计开发了一种用于火灾模拟训练系统的燃烧装置(授权公告号cn115779326b)，该装置通过气体燃料系统供给燃料，利用气体喷射火模拟油品储罐火，从而对火灾模拟中的热释放速率和温度等参数进行分析。付靖春等人设计开发了一种液化气储罐真火训练模拟装置(授权公告号cn204596218)，该装置通过在储罐顶部、中部和底部分别设置气体燃烧器，模拟储罐顶部、中部和底部发生火灾的场景。陆守祥等人设计开发了一种内浮顶储罐真火模拟演练装置(授权公告号cn207441057u)，该装置在固定的内浮顶结构上设置水浴燃烧器，通过外部燃气供给系统提供气源，并且由点火机构提供稳定的点火源，模拟内浮顶储罐火灾。付靖春等人设计开发了一种储罐真火训练模拟装置(授权公告号cn204204305n)，该装置通过在储罐顶部设置注满水的托盘，并在托盘底部均匀布置燃烧器喷嘴，喷嘴喷出燃气和助燃气后形成混合气并均匀通过水面，经点火器点燃后即可模拟储罐罐顶全表面火灾。高继峰等人设计开发了一种大型储罐罐顶全液面火灾模拟装置(申请公布号cn109817076a)，该装置在储罐罐顶中心设置圆柱形靶材，并通过常温水管道和液态丙烷管道将常温水和液态丙烷先后喷射至圆柱形靶材的柱面并沿着圆柱形靶材柱面流下，液态丙烷在流动过程中接触常温水并不断气化，随后采用点火装置点火，模拟储罐罐顶发生的全液面火灾。课题组前期设计开发了一种模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置(授权公告号cn115290645b)，该装置采用供气装置提供可燃气体，并通过透明圆筒和升降平台组成的侧壁模拟装置模拟不同侧壁高度下储罐油池火的燃烧行为。课题组前期还设计开发了一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置(授权公告号cn115792084b)，该装置通过改变储罐内部不燃液层高度并从底部通入可燃气体，研究储罐火灾的灭火过程及复燃过程。

4、通过对已有技术的调研分析可以得出，现有的火灾模拟演练装置存在以下问题。一方面，现有的模拟演练装置大多采用气体火作为燃料模拟实际储罐火灾，其燃烧特性和内部流场与实际液体储罐火灾存在明显不同，从而会影响泡沫的灭火效果，无法很好地模拟储罐火的灭火过程；另一方面，现有的储罐火模拟装置大多只能模拟储罐固定位置处发生的火灾(如储罐顶部、储罐中部、储罐底部以及储罐内浮顶位置处)，无法实现液位高度的调节。因此，亟需研发一款可实现液位高度连续变化的储罐全液面火灾灭火演练装置。

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，本发明提出一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述装置采用液体燃料，可模拟在不同液位高度的储罐全液面燃烧过程，并表征所需的状态信息，同时节省了大量的资源，提升救援人员应对不同燃烧条件下储罐火灾的应对能力，为储罐火灾消防模拟演练技术支持。

2、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，包括：储罐系统，所述储罐系统为上部敞口的罐体，内部承载有水层，所述水层高度可调；浮盘系统，所述浮盘系统漂浮在所述水层上，内部盛有油品，所述浮盘系统可随所述水层高度变化而上下浮动；点火装置，所述点火装置固定于所述浮盘系统内，用于点燃油品；供给装置，所述供给装置可向所述储罐系统内部供给所述水层，也可向所述浮盘系统内部供给油品；限位装置，所述限位装置用于配合所述水层水位共同限制所述浮盘系统位置，可有效防止所述盘体倾覆事故的发生；冷却装置，所述冷却装置呈环形，分布于所述储罐系统罐口外部，用于喷射冷却水幕对罐壁进行冷却；灭火装置，所述灭火装置用于向所述浮盘系统内部喷射泡沫；监测装置，所述监测装置用于监测所述灭火演练装置的燃烧过程和泡沫灭火过程，还用于记录过程中的火焰状态参数变化；控制装置，所述控制装置可智能控制所述灭火演练装置的注水、注油、点火、灭火等过程。

3、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述储罐系统还包括走线口、缓冲装置、检修人孔、检修楼梯；所述走线口位于所述罐体侧壁处，所述罐体内部线路通过所述走线口与外界所述控制装置连接；所述缓冲装置均匀布置在所述罐体底部，用于在所述水层排空时支撑所述浮盘系统，防止所述浮盘系统对所述罐体底部的撞击破坏；所述检修人孔位于所述罐体下部，呈圆孔状，检修人员可通过所述检修人孔进入所述罐体内部进行检修和维护作业，所述检修楼梯固定于所述罐体上部边缘处，便于人员进入所述盘体顶部进行检修维护作业。

4、可选地，所述罐体为金属材质，具体储罐大小及罐壁高度根据实际模拟演练需求决定，这里不做具体限制。

5、有利地，所述检修人孔处宜采取表面强化措施，提高表面的疲劳强度，防止侧壁因应力集中造成的破坏。

6、有利地，所述走线口附近应采用防水材料填充，防止所述罐体内部液体发生泄漏。

7、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述浮盘系统包括盘体、输油口、所述盘体位于所述罐体内部，所述盘体漂浮在所述水层上，可随所述水层高度变化而上下浮动；所述油层位于所述盘体内部，用于模拟储罐火灾事故场景中的燃料表面；所述输油口位于所述盘体底部中心位置，与所述盘体连接，用于向所述盘体内提供油品。

8、有利地，所述盘体直径大小应略小于所述罐体，宜满足所述盘体在所述罐体内部上升下降自由，这里不做具体限制。

9、可选地，所述盘体内部的油品可为消防演练中常用的正庚烷等，这里不做具体限制。

10、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述点火装置包括点火器、连接线路，所述点火器固定于所述盘体侧壁处，部分浸没于所述油层中，用于点燃油品，油品被点燃后向所述罐体敞口一侧形成火焰，模拟储罐全液面火灾；所述连接线路一端与所述点火器连接，另一端经过所述罐体内部，通过所述走线口与外界所述控制装置连接。

11、可选地，所述点火器宜为电热丝点火器，所述电热丝点火器作用后持续对油品加热，直至引燃油品。

12、有利地，若单个所述点火器无法满足点火要求，可设置多个所述点火器共同点火。

13、有利地，所述连接线路宜采用防护套管进行保护，以保护所述连接线路的正常功能。

14、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述供给装置包括水层供给装置，所述水层供给装置包括蓄水池、供给管路、水泵、质量流量计、供水阀门，所述蓄水池用于储存所述罐体内部需要的水源；所述供水管路一端与所述蓄水池连接，一端与所述罐体连接；所述水泵、所述质量流量计和所述供水阀门均设置于所述供水管路上，所述水泵用于将水源输送至所述罐体内部，所述质量流量计用于控制水源的输送量，从而确定所述罐体内部的具体液位高度，所述供水阀门用于开启或关闭所述供水管路。

15、有利地，所述水层供给装置可在演练结束后将所述水层重新抽出至所述蓄水池中，以实现所述水层的循环利用。

16、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述供给装置还包括油层供给装置，所述油层供给装置包括油品储存池、供油管路、供油软管、输油泵、油品质量流量计、供油阀门，所述油品储存池用于储存油品；所述供油管路一端与油品储存池连接，一端穿过所述罐体与所述供油软管连接；所述供油软管位于所述罐体内部，一端与所述供油管路连接，一端与所述输油口连接；所述输油泵、所述油品质量流量计、所述供油阀门均设置于所述供油管路上，所述输油泵用于将油品输送至所述盘体内部，所述质量流量计用于记录油品的输送量，所述供油阀门用于开启或关闭所述供油管路。

17、有利地，所述供油软管的长度应有一定冗余，以满足所述盘体上下浮动的需求。

18、有利地，所述油层供给装置也可在演练结束后将所述盘体内部的燃烧产物排出，实现对所述盘体的清理。

19、根据本发明实施例的的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述限位装置包括固定装置、伸缩装置；所述固定装置从高到低对称焊接在所述罐体内部；所述伸缩装置包括储存容器和伸缩杆，所述储存容器对称焊接在所述盘体侧壁处，所述伸缩杆在所述储存容器内，可在所述伸缩装置作用时从所述储存容器中伸出；所述伸缩装置作用后，与所述固定装置相互配合，共同限定所述盘体的垂直运动，起到限位作用与保护作用。

20、有利地，所述固定装置的具体数量取决于所述罐体的大小与灭火演练的实战需求，这里不做具体限制。

21、有利地，所述限位装置需要与所述储罐系统内部水位共同配合对所述盘体起到限位效果，当调节所述罐体内部所述水层到达一定水位后，所述伸缩装置作用，即所述伸缩杆从所述储存容器中伸出，此时所述伸缩杆位于上下两个所述固定装置之间，当水位再次发生变化后，所述盘体可继续随水位的变化而上下移动，但最高随水位浮动至上部的所述固定装置处，最低随所述水位下降至下部的所述固定装置处，实现在灭火演练过程中对所述盘体位置的限定。

22、有利地，所述限位装置还可以防止在灭火演练过程中由于所述盘体上部载荷增加发生的沉盘现象。

23、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述冷却装置包括冷却水储存池、冷却水管路、冷却水支管、冷却喷头、冷却水泵、启闭阀、所述冷却水储存池用于存储冷却水源；所述冷却水管路一端与所述冷却水储存池连接，一端与所述冷却水支管连接；所述冷却水支管呈环状分别焊接在所述罐体顶部；所述冷却喷头等距连接在各个冷却水支管上，用于喷射冷却水幕冷却所述罐体；所述冷却水泵用于输送冷却水源；所述启闭阀用于控制所述冷却水支管的开启或关闭。

24、有利地，所述冷却水支管的具体大小、形状应满足所述罐体的形状要求，这里不做具体限制。

25、有利地，所述冷却水支管数量宜为四个，每个所述冷却水支管负责所述罐壁1/4区域的冷却。

26、有利地，所述启闭阀可控制各个所述冷却水支管的供水，使各冷却水支管的冷却水释放相互独立，可模拟在灭火演练过程中所述冷却水支管全部释放冷却水，模拟罐壁在均匀冷却下的力学行为；所述启闭阀也可在灭火演练过程中使某些所述冷却水支管不释放冷却水，模拟罐壁在不均匀冷却下的力学行为。

27、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述灭火装置包括法兰接口、移动泡沫灭火装置，所述法兰接口用于连接外界泡沫液制备装置，为所述移动泡沫灭火装置提供泡沫；所述移动泡沫灭火装置用于向所述罐体内部喷射泡沫，模拟储罐火灾的灭火过程。

28、有利地，所述移动泡沫灭火装置的数量取决于具体灭火演练规模，这里不做具体限制。

29、有利地，所述移动泡沫灭火装置可从不同位置、不同角度向所述罐体内部喷射泡沫。

30、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述监测装置包括摄像装置、温度测量装置，所述摄像装置用于拍摄所述模拟演练装置的燃烧情况及灭火情况；所述温度测量装置包括固定杆、热电偶、热电偶线路，所述固定杆焊接于所述罐体底部边缘处，位于所述罐体与所述盘体之间，用于固定所述热电偶；所述热电偶可在所述固定杆上移动，以测量不同位置处的火焰温度，所述热电偶线路通过所述走线口将所述热电偶与所述控制装置连接。

31、可选地，所述热电偶的数量与布置位置取决于灭火演练的实际需求，这里不作具体限制。

32、有利地，所述热电偶线路宜采用防护套管进行保护，保护所述热电偶线路的正常功能。

33、根据本发明实施例的一种可调节液位高度的储罐全表面火灾灭火演练装置，所述控制装置可实时接收所述点火装置、所述供给装置、所述限位装置、所述冷却装置、所述灭火装置、所述监测装置的数据，并对灭火演练中的点火、水层和燃料供给、盘体限位、罐壁冷却、消防灭火等过程进行智能精确控制。

34、有利地，所述控制装置可以控制所述点火装置的点火过程；所述控制装置还可以控制所述水层的供给与排出；所述控制装置还可以实时控制所述罐体内部所述水层水量；所述控制装置还可以控制所述盘体内部油品的供给与燃烧产物的排出；所述控制装置还可以控制所述灭火装置的灭火位置、角度；所述控制装置还可以控制所述冷却装置的开启与关闭；所述控制装置还可以记录所述监测装置的监测数据。

35、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。