一种防火支柱及球罐

技术领域

本发明属于化工存储设备技术领域，具体涉及一种防火支柱及球罐。

背景技术

目前，随着响应国家“碳中和”能源革命，氢能源其具备清洁、高效等优势，氢能源有望成为能源新宠，如何制氢储氢成为一个新难题。而液氨介质，其储氢能力极高，100公斤液氨可以储氢17.8公斤。目前化工厂的制氨工艺已经相当成熟，液氨球罐的需求量也逐日增多，液氨、液化烃等介质的球罐在设置过程中，通常会对支柱提出设置耐火层的要求，现有技术中，对球罐支柱通常采用外部涂防火涂料方式，然而防火涂料虽能一定程度上被动抵御外部明火的灼烧，但仍然难以降低明火对球罐的威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低明火对存储设备威胁的防火支柱及球罐。

本发明第一方面提供了一种防火支柱，包括：

支柱本体，所述支柱本体围设形成内腔，所述内腔用于存储阻燃气体；

排气件，所述排气件设于所述支柱本体，所述排气件具有排气通孔，所述排气通孔连通所述内腔，所述排气件在外界环境温度大于安全阈值时导通所述排气通孔，以使所述阻燃气体喷出。

所述的防火支柱，其中，所述排气件包括管塞和易熔塞，所述管塞设于所述支柱本体，所述管塞设置有至少一个所述排气通孔，所述易熔塞封堵于所述排气通孔，在外界环境温度大于安全阈值时，所述易熔塞熔化。

所述的防火支柱，其中，所述排气通孔设置于所述管塞中间。

所述的防火支柱，其中，所述排气件还包括连接支柱本体的第一接管，所述第一接管设于所述排气件和所述支柱本体之间，所述第一接管设置有贯通孔，所述第一接管一端形成有安装槽，所述贯通孔的一端连通所述安装槽，另一端连通所述内腔，所述管塞设于所述安装槽，所述安装槽的直径大于所述贯通孔的直径。

所述的防火支柱，其中，所述第一接管包括贯通段和过渡段，所述过渡段位于所述贯通段背离所述支柱本体的一端，所述贯通段围设形成所述贯通孔，所述过渡段围设形成过渡腔，所述过渡腔连通所述贯通孔，所述过渡腔的直径大于所述贯通孔的直径，所述贯通段的长度大于所述过渡段的长度。

所述的防火支柱，其中，还包括第一截止阀，所述第一截止阀设置在所述支柱本体上并与所述内腔连通，所述第一截止阀用于通入所述阻燃气体。

所述的防火支柱，其中，还包括压力表，所述压力表安装在所述支柱本体上并与所述内腔连通，所述压力表用于检测所述内腔中所述阻燃气体的压力。

所述的防火支柱，其中，还包括三通管，所述三通管的第一端设置在所述支柱本体上并与所述内腔连通，第二端用于通入阻燃气体，第三端与所述压力表连通。

所述的防火支柱，其中，还包括第二截止阀，所述第二截止阀一端与所述三通管的第三端连通，另一端与所述压力表连通。

所述的防火支柱，其中，还包括第二接管，所述第二接管设于所述三通管和所述支柱本体之间；

所述防火支柱还包括支撑杆，所述支撑杆一端固定连接在所述三通管外表面上，另一端固定连接所述支柱本体。

所述的防火支柱，其中，还包括防火涂料层，所述防火涂料层设置在所述支柱本体的表面。

本发明的第二方面，还提供一种球罐，其中，包括罐体和至少一个如第一方面所述的任意一种防火支柱，所述防火支柱设于所述罐体的外壁。

本发明方案具有以下有益效果：

本发明在支柱本体围设的内腔中存储阻燃气体，并在支柱本体上设置排气件，该排气件在外界环境温度为常温时排气通孔封闭内腔，在外界环境温度大于安全阈值时通过排气通孔将内腔与外界导通，从而使得阻燃气体从内腔喷出至支柱本体周围，使支柱本体周围的阻燃气体浓度迅速升高，一定程度上阻断了可燃物与助燃物的接触，使得火势被控制或逐渐消灭，从而解除明火对球罐的威胁。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的一种防火支柱的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种防火支柱的排气件处结构示意图；

图3为本发明实施例所述的一种防火支柱的第一接管结构示意图；

图4为本发明实施例所述的一种防火支柱的管塞结构示意图。

附图标记说明：

1、支柱本体；11、内腔；

2、排气件；21、管塞；211、排气通孔；22、易熔塞；23、第一接管；231、贯通孔；232、安装槽；233、过渡腔；

3、第一截止阀；

4、压力表；41、第二截止阀；

5、三通管；51、第二接管；52、支撑杆；53、第三接管；54、法兰；55、压力表接头。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

第一方面，本发明提供一种防火支柱，如图1所示，一种防火支柱包括：

支柱本体1，其中支柱本体1围设形成内腔11，内腔11用于存储阻燃气体；

排气件2，其中排气件2设于支柱本体1，排气件2具有排气通孔211，排气通孔211连通内腔11，排气件2在外界环境温度大于安全阈值时导通排气通孔211，以使阻燃气体喷出。

本实施例中，如图1所示，防火支柱包括支柱本体1，支柱本体1内部中空并形成内腔11。内腔11中通过设置在支柱本体1上设有排气件2，排气件2通过排气通孔与内腔连通，并同时封闭内腔。

其中，当球罐的防火支柱遭受到明火的威胁时，防火支柱周围的环境温度会在明火的影响下升高，当环境温度升高到一定程度，超过设定的安全阈值时，排气件2使内腔11与外界导通，存储在内腔11中的阻燃气体通过排气件2从内腔11向外界喷出。此时防火支柱周围的阻燃气体浓度迅速升高，会一定程度上阻断可燃物与助燃物的接触，使得火势被控制或逐渐消灭，从而解除明火对球罐的威胁。

其中，阻燃气体可以是氮气，也可以是其他类型的阻燃气体，比如惰性气体，主要不与球罐内的介质发生反应即可。

其中，要实现排气件在外界环境温度大于安全阈值时导通，可在外界环境温度达到一定阈值时，排气件主动或被动地解除对内腔的封闭效果。

具体来说，本发明提供了防火支柱的一种实施例，其结构示意图如图2、图3所示，其中排气件2包括管塞21和易熔塞22，管塞21设于支柱本体1，管塞21设置有至少一个排气通孔211，易熔塞22封堵于排气通孔211，在外界环境温度大于安全阈值时，易熔塞22熔化。

本实施例中，排气件2采用了管塞21结合易熔塞22的结构，其中易熔塞22可通过与管塞21的过盈配合封堵管塞21的排气通孔211。其中易熔塞22在外界环境温度达到一定阈值后会发生熔化现象，使易熔塞22对排气通孔211的封堵失效。基于此原理，排气件2能够在外界明火导致外界环境温度升高的情况下导通原本被封堵的排气通孔211，从而使存储在内腔11中的阻燃气体通过排气通孔211从内腔11向外界喷出。

其中，如图4所示，排气通孔211设置于管塞21中间，其可以是沿管塞21轴向延伸的直通孔。

其中，易熔塞22对应的外界环境温度的安全阈值可以设在70±5℃的范围。易熔塞22的材料可选择熔点在上述温度范围内的合金。

另外，本发明的防火支柱除了采用易熔塞，还可以采用一些其他类型的实施例，比如通过温度传感器结合机械结构(如电磁阀)触发排气件导通的方式来实现在外界环境温度达到阈值的情况下喷出阻燃气体的效果。

在前述实施例的基础上，如图2、图3所示，排气件2还包括连接支柱本体1的第一接管23，第一接管23设于排气件2和支柱本体1之间，第一接管23设置有贯通孔231，第一接管23一端形成有安装槽232，贯通孔231的一端连通安装槽232，另一端连通内腔11，管塞21设于安装槽232，安装槽232的直径大于贯通孔231的直径。

其中，第一接管23连通内腔11的一端可通过焊接的方式与支柱本体1连接，具体可以是对焊或承插焊，如图2所示，第一接管23采用承接焊的方式与支柱本体1连接。第一接管23的贯通孔231作为阻燃气体从内腔11喷出的通道，其远离内腔11的一端与管塞21连接。为了便于与管塞进行可拆卸的连接，第一接管23与管塞21连接的一端具有与管塞21匹配的安装槽232，其中安装槽232内可设有螺纹，安装槽232与管塞21可通过螺纹进行连接，具体可以是锥形螺纹(ZG)。

本实施例中，考虑到支柱本体1上形成围设内腔11的外壁12的厚度通常不大，管塞21与支柱本体1的可拆卸性和安装稳定性难以兼得，若采用可拆卸连接就难以稳定、牢固地安装在外壁12上，若将管塞21直接焊接在外壁12上则等于放弃了拆卸功能。因此本实施例中防火支柱采用第一接管23来连通排气件2和支柱本体1，其一端通过焊接方式连接到支柱本体1的外壁12上，另一端与管塞21螺纹连接，这样就能实现管塞21与支柱本体1之间的可拆卸性和连接稳定性的两者兼得。

一些实施例中，如图2、图3所示，第一接管23包括贯通段和过渡段，所述过渡段位于所述贯通段背离所述支柱本体1的一端，所述贯通段围设形成所述贯通孔231，所述过渡段围设形成过渡腔233，所述过渡腔233连通所述贯通孔231，所述过渡腔233的直径大于所述贯通孔231的直径，所述贯通段的长度大于所述过渡段的长度。

其中，由于第一接管23中用于排出气体的贯通孔231所需的内径尺寸不一定与实际使用的管塞21的尺寸相匹配，为了能够更方便地安装管塞21，使贯通孔231的大小与管塞21匹配，本实施例的第一接管23在与安装槽232连通的一侧形成过渡腔233，其中过渡腔233的内径大于贯通孔231的内径，第一接管23内过渡腔233的变径(即从贯通孔231一侧的较小内径过渡到安装槽232一侧的较大内径)可呈阶梯过渡。

一些实施例中，如图1所示，防火支柱还包括第一截止阀3，第一截止阀3设置在支柱本体1上并与内腔11连通，第一截止阀3用于通入阻燃气体。

其中，防火支柱除了排气件2外，还需要向内腔11输入阻燃气体的结构。第一截止阀3设置在支柱本体1上，其一端与内腔11连通，其另一端可与气体引入管临时连接。

当要输入阻燃气体时，第一截止阀3打开，气体引入管中的阻燃气体可通过阀门向内腔11输入；当内腔11中充满阻燃气体后，第一截止阀3关闭，之后可拆下气体引入管，完成对内腔中阻燃气体的输入流程。

一些实施例中，如图1所示，防火支柱还包括压力表4，压力表4安装在支柱本体1上并与内腔11连通，压力表4用于检测内腔11中阻燃气体的压力。

其中，发明人在实践中发现，内腔11中阻燃气体的压力会对防火支柱的功能造成影响，若阻燃气体压力过小，则防火支柱在排气时阻燃气体喷出较少，防火效果不足；若阻燃气体压力过大，则对支柱本体的结构强度要求高，制造成本也会相应增加。为了避免内腔11中阻燃气体的气压过大或过小，本实施例中选择在防火支柱中设置压力表4，在向内腔11中输入阻燃气体时将气压控制在一个合适的程度，以达到最佳的综合防火效果。

具体来说，当气体引入管通过第一截止阀3向内腔11输入阻燃气体时，压力表4对内腔11中阻燃气体的压力进行检测，并将气压数值对外显示。当压力表4上对应的气压数值达到防火支柱的设计要求时，控制第一截止阀3关闭，此时拆下气体引入管，完成对内腔中阻燃气体的输入流程。

其中，以阻燃气体选择氮气为例，内腔11中存储的氮气的气压可以控制到0.04MPa。

一种实施例中，如图1所示，防火支柱还包括第二截止阀41，第二截止阀41设于压力表4和支柱本体1之间。

其中，第二截止阀41可对压力表4连通至内腔11的管路进行开启和关闭的控制。考虑到压力表4的使用要求，在经过了一段时间后，可能需要对压力表4的功能进行检查，此时要先对压力表进行拆卸；然而在为了保证拆卸压力表4时的工作人员的安全性，本实施例采用在压力表4和支柱本体1之间安装一个第二截止阀41。

具体来说，当防火支柱在正常工作状态时，第二截止阀41处于常开状态，此时压力表4监测内腔11中的阻燃气体的气压数值并对外显示；当工作人员准备检查压力表4时，先将第二截止阀41关闭，再将压力表4拆卸下来，单独进行功能检查；当压力表4检查完毕后，工作人员将压力表4重新安装到第二截止阀41的对应位置，此时将第二截止阀41开启，压力表4进入正常工作状态，继续对内腔11中阻燃气体的气压进行监测，由此完成对压力表4的正常检查。

本实施例通过采用在压力表4和支柱本体1之间设置第二截止阀41，解决了本发明中防火支柱的压力表4不便于检查的问题，消除了拆卸压力表4时可能对工作人员的安全造成威胁的缺陷。

一些实施例中，如图1所示，防火支柱还包括三通管5，三通管5的第一端设置在支柱本体1上并与内腔11连通，第二端用于通入阻燃气体，第三端与压力表4连通。

其中，三通管5的第二端可与第一截止阀3的一端连接，第一截止阀3的另一端通过与气体引入管临时连接以通入阻燃气体。前述实施例中的第一截止阀3和压力表4可以分别使用独立的管路与防火支柱连接，也可以共用连通到防火支柱的内腔11的管路。为了便于压力表4对输入的阻燃气体的压力进行检测，本实施例中选择采用三通管5将第一截止阀3和压力表4连接到同一管路上，通过同一入口与内腔11连通。具体来说，三通管具有三个端口，第一端与内腔11连通，第二端与第一截止阀3连通，第三端与压力表4连通。根据安装时的实际情况，三通管的三个端口均可分别通过一定长度的延长管路与内腔11、第一截止阀3和压力表4连通。

一些实施例中，如图1所示，防火支柱还包括第二接管51，第二接管51设于三通管5和支柱本体1之间；

防火支柱还包括支撑杆52，支撑杆52一端固定连接在三通管5外表面上，另一端固定连接支柱本体1。

其中，在通过三通管5连接内腔11、第一截止阀3和压力表4的方案中，由于三通管5上连接了较多的负载，其容易产生应力集中，影响结构强度及疲劳寿命。为了降低局部应力的集中程度，本实施例中在防火支柱上设置了第二接管51以及支撑杆52，其中第二接管51连通三通管5及支柱本体1的内腔11，支撑杆52一端连接支柱本体1，另一端连接三通管5外表面，形成三角支撑结构，这样可以有效地为三通管5提供支撑，一定程度上降低局部应力的集中程度，延长三通管5的使用寿命。

一些实施例中，防火支柱还包括防火涂料层，防火涂料层设置在支柱本体1表面。

其中，防火支柱除了设置前文的排气件等结构来降低明火的威胁之外，还可结合支柱本体1表面的防火涂料层，进一步加强防火支柱结构的防火效果。

第二方面，本发明还提供一种球罐，包括罐体和至少一个第一方面实施例中任意一种防火支柱，所述防火支柱设于所述罐体的外壁。

其中，所述罐体的外壁是指球罐在实际应用中，本发明中的防火支柱可用于对防火要求较高的化工储罐，特别是支柱较长的球罐进行支撑。本发明利用支柱内围设形成的内腔空间，在内腔中存储阻燃气体并设置排气件，当明火开始对支柱造成威胁时，排气件通过满足一定的温度条件触发内腔与外界的连通并将阻燃气体排出至支柱周围，使支柱本体周围的阻燃气体浓度迅速升高，一定程度上阻断可燃物与助燃物的接触，使得火势被控制或逐渐消灭，从而解除明火对球罐的威胁。

为了更加清楚的阐述本发明的一种防火支柱，以下根据图1至图4对防火支柱的结构进行描述。

一种防火支柱，如图1所示，包括围设形成内腔11的支柱本体1，所述内腔11中存储有阻燃气体，所述支柱本体1上设有排气件2和充气件。

如图2至图4所示，其中所述排气件2包括管塞21和易熔塞22。支柱本体1与第一接管23连接，第一接管23与管塞21通过螺纹连接，管塞21中心具有排气通孔211，易熔塞22设于排气通孔211并将其封堵。第一接管23内部具有贯通孔231，贯通孔231一端与内腔11连通，另一端与管塞21连接。当易熔塞22熔化时，贯通孔231与排气通孔211连通并释放阻燃气体。

如图1所示，其中充气件包括第一截止阀3、第二截止阀41、压力表4以及将两者与支柱本体1连接的管路。所述管路包括第二接管51、三通管5、第三接管53、法兰54、压力表接头55，其中第二接管51的第一端与支柱本体连接并与内腔11连通，第二端连接三通管5的第一端；三通管5的第二端与第三接管53的第一端连接，第三端与压力表接头55的第一端连接；第三接管53的第二端与法兰54连接，法兰54与第一截止阀3连接；压力表接头55的第二端与第二截止阀41连接，第二截止阀41的另一端与压力表4连接。阻燃气体的输入流程如下：第一截止阀3与气体引入管临时连接，开启第一截止阀3和第二截止阀；根据防火支柱内对阻燃气体的压力设定要求，向防火支柱内通入阻燃气体，并通过压力表4显示防火支柱内的阻燃气体压力；当阻燃气体压力达到设定要求后，关闭第一截止阀3，拆卸气体引入管，让第二截止阀保持常开，此时阻燃气体的输入流程完成。其中第二截止阀仅在要对压力表4进行检查时关闭。

如图1所示，防火支柱还包括支撑杆52，支撑杆52的一端连接三通管5外表面，另一端连接支柱本体1，形成三角支撑结构。

其中，第一接管23和第二接管51分别与支柱本体1承插焊连接，三通管5分别与第二接管51、第三接管53和压力表接头55对接焊连接，第三接管53与法兰54对接焊连接，第一截止阀3与法兰54采用螺柱螺栓连接，压力表接头55与第二截止阀41采用螺纹式连接，管塞21与第一接管23螺纹连接，易熔塞22与管塞21过盈配合，支撑杆52两端分别与三通管5和支柱本体1焊接。

其中，第三接管53延长了三通管5与法兰54之间的距离，为法兰54安装紧固件提供了可操作空间。压力表接头55使三通管5与压力表4及第二截止阀41相贯通。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用作区分以方便描述，不对本发明实施例做方位上的限制，比如所述“上”在实际中可以是“下”、“左”、“右”等方位。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示例地”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。