LNG站場防火間距及安全性分析

杜 斌

（四川嵐強(qiáng)石油天然氣工程勘察設(shè)計有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

LNG（液化天然氣）站場在我國的發(fā)展起步較晚，但是隨著技術(shù)體系的不斷成熟，LNG站場的規(guī)模和數(shù)量也在不斷增加。與此同時，受到多方面因素影響，LNG站場火災(zāi)事故、爆炸事故的發(fā)生頻次也在逐漸增加。

1 LNG站場火災(zāi)的主要影響因素

1.1 環(huán)境風(fēng)速影響

環(huán)境風(fēng)速主要影響火焰特征參數(shù)（包括火焰長度、火焰傾斜角以及火焰拖曳比）以及火焰的熱輻射分布。為了更加深入地分析不同風(fēng)速下以上參數(shù)的變化趨勢，采用驗證后的CFD模型，對不同風(fēng)速下的池火災(zāi)事故場景進(jìn)行分析。同時，根據(jù)我國《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50183—2004）中關(guān)于LNG站場周圍建筑紅線的熱輻射強(qiáng)度要求，即不得超過4kW/m2。隨著環(huán)境風(fēng)速的逐漸增大，火焰的傾斜角越大，而火焰長度成減小的趨勢。當(dāng)風(fēng)速大于3 m/s時，風(fēng)速對火焰長度的影響減弱，火焰長度的減小量逐漸降低。并且隨著風(fēng)速的增大，火焰下風(fēng)向的拖曳距離越大，且二者近似成線性相關(guān)。同時，隨著風(fēng)速的增大，火焰逐漸貼近地面，從而使下風(fēng)向的熱輻射強(qiáng)度值增大。但由于火焰長度也逐漸減小，較大風(fēng)速也會帶走大量熱量，導(dǎo)致地面設(shè)施的安全間距的增量逐漸降低，甚至出現(xiàn)負(fù)增長。

1.2 站場直徑影響

在LNG戰(zhàn)場建設(shè)過程中，通常情況下，都會根據(jù)LNG站場的應(yīng)用等級來確定站場等級和站場直徑。經(jīng)過數(shù)據(jù)檢測分析可得，火焰的長度會隨著站場直徑的增加而增長，但是與環(huán)境風(fēng)速變化規(guī)律類似，在站場直徑達(dá)到一定程度時，火焰長度即使處于增大的狀態(tài)，但是整體火焰長度的增量開始逐漸變小。造成該現(xiàn)象的主要原因在于站場直徑的增大，會降低火焰燃燒時所需要的空氣總量，燃燒的充足條件是可燃物、氧氣和著火點。由于空氣供給量不足，導(dǎo)致LNG站場液化天然氣的燃燒情況會出現(xiàn)不完全燃燒的情況，同時會隨著直徑的加大而加深。由于LNG處于不完全燃燒的狀態(tài)，那么燃燒時所產(chǎn)生的黑煙會集中聚集在火焰燃燒的表面，從而限制了熱輻射傳播效率對此。在此背景下，LNG站場的安全間距增量也會降低，設(shè)置會出現(xiàn)負(fù)向增長的情況。

2 LNG站場防火間距的設(shè)計原則

2.1 與居住區(qū)域間距離

LNG站場所處位置與居住區(qū)之間并不會間隔太遠(yuǎn)的距離，這樣可以便于居民獲取液化天然氣，有利于此類能源應(yīng)用模式的推廣。但是LNG站場與居住區(qū)域之間的距離需要進(jìn)行嚴(yán)格管控，將其控制在臨界值以內(nèi)，以臨界值作為LNG站場建筑設(shè)計過程的建筑紅線，從而確保居住區(qū)域的應(yīng)用安全性。另外，在設(shè)計該區(qū)域防火間距時，技術(shù)人員還需要對輻射熱流情況進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)反饋得出的輻射熱流曲線變化情況，來確定區(qū)域結(jié)構(gòu)的應(yīng)用位置，將區(qū)域面積控制在合理范圍內(nèi)，在確保居民生活需求的基礎(chǔ)上，提升LNG站場應(yīng)用的安全性[1]。

2.2 LNG空氣濃度控制

LNG站場在應(yīng)用過程中，由于人為操作不當(dāng)或者設(shè)備本身性能的影響，有時也會發(fā)生液化天然氣滲漏事件，如果空氣中液化天然氣濃度過高，那么在遇到明火時，很容易發(fā)生火災(zāi)或者爆炸事故。因此，在對LNG站場防火間距進(jìn)行控制時，還需要對液化天然氣蒸汽的濃度進(jìn)行實時監(jiān)督，防止空氣中此類氣體濃度過高，預(yù)埋下較為嚴(yán)重的安全隱患。另外，在正常使用過程中，也會發(fā)生液化天然氣氣化的情況，從而增加了空氣中天然氣蒸汽的濃度。就此類情況，企業(yè)可以設(shè)置一個檢測儀器，對濃度變化情況進(jìn)行實時檢測，只要濃度維持在40%以內(nèi)，便不會有燃燒爆炸的危險。

3 提高LNG站場應(yīng)用安全性的方法

3.1 優(yōu)化站場的應(yīng)用布局

通過優(yōu)化站場的應(yīng)用布局，可以將LNG與其他危險物品進(jìn)行隔離，在提高燃燒效率的同時，降低危險事故的發(fā)生概率。例如，某企業(yè)在對LNG站場基本布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，結(jié)合設(shè)計階段與運(yùn)行階段所采用事故場景分析結(jié)果，以及對防火間距的綜合評價結(jié)果、LNG戰(zhàn)場擬建區(qū)域內(nèi)部交通分布情況、消防設(shè)施所處位置等內(nèi)容，對站場的基本布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，具體內(nèi)容如下：首先，對重要區(qū)域和圍堰區(qū)之間的距離進(jìn)行合理管控，如檢測儀表控制室、綜合應(yīng)用控制室、消防泵房等，可以將間距進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)大，減輕事故發(fā)生時所帶來的負(fù)面影響。其次，對儀器設(shè)備本身熱輻射能力進(jìn)行控制，降低圍堰熱輻射對周邊設(shè)施的輻射強(qiáng)度值，減少負(fù)面影響。最后，對防火間距進(jìn)行適當(dāng)控制，將其控制在合理范圍內(nèi)，提高LNG站場運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.2 縮小LNG站場圍堰面積

通過縮小LNG站場圍堰面積，能夠有效降低熱輻射對周圍環(huán)境的影響性。在具體應(yīng)用過程中，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有資料信息，如國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)防火間距要求、道路交通分布情況、站場經(jīng)濟(jì)性價值、消防設(shè)施間距等。根據(jù)所獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)來調(diào)控LNG站場圍堰面積，可以將圍堰高度進(jìn)行調(diào)整，使其高度與存儲罐直徑基本保持一致，也可以將罐體改為雙容罐，減輕罐體的應(yīng)用壓力和熱輻射范圍。同時在縮減LNG站場圍堰面積時，技術(shù)人員為了減少熱輻射影響，可以對罐體直徑進(jìn)行控制，起到緩解熱輻射壓力的作用。另外，雙容罐結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，還可以減輕后續(xù)的工作壓力，即使出現(xiàn)了罐體泄漏事故，也可以縮小影響范圍，降低罐體泄露對周圍設(shè)施帶來的負(fù)面影響。

3.3 設(shè)置噴射水幕

通過設(shè)置射水幕，不僅可以起到控制火勢的作用，而且可以阻擋天然氣蒸汽蔓延，提高火災(zāi)事故爆發(fā)后的滅火效率。例如，在設(shè)置噴射水幕時，結(jié)合區(qū)域風(fēng)向變化規(guī)律，在LNG站場圍堰與其他應(yīng)用設(shè)施之間設(shè)置噴射水幕，如果此時突發(fā)火災(zāi)，水幕可以起到?jīng)_散天然氣，降低空氣中液化天然氣濃度的作用。除此之外，還在其他結(jié)構(gòu)位置設(shè)置噴射水幕，此類水幕在平時應(yīng)用過程中可以起到提升空氣濕度，降低熱輻射的作用。

3.4 加強(qiáng)安全意識培訓(xùn)

通過加強(qiáng)安全意識培訓(xùn)，一方面，可以提升企業(yè)人員的操作水平，減少人為操作失誤的發(fā)生概率；另一方面，能夠約束企業(yè)人員的操作行為，降低安全風(fēng)險的發(fā)生概率。例如，根據(jù)LNG站場的實際規(guī)模和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用等級，對企業(yè)人員進(jìn)行定期培訓(xùn)。定期培訓(xùn)內(nèi)容主要包括安全責(zé)任意識、最新應(yīng)用理論、實踐操作理論知識等，安全責(zé)任意識與最新應(yīng)用理論培訓(xùn)可以幫助操作人員養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，在工作過程中約束自身的操作行為。實踐操作培訓(xùn)主要針對LNG站場各個儀器設(shè)備的操作方法，在完成培訓(xùn)后，企業(yè)也需要對所有參與人員進(jìn)行測試，根據(jù)評測結(jié)果來決定后期培訓(xùn)課程內(nèi)容，從而有效提升所有參訓(xùn)人員的綜合能力水平。另外，企業(yè)還需要在LNG站場擺放比較明顯的警示標(biāo)志，提醒來往人員禁止使用明火，以降低外部因素導(dǎo)致的火災(zāi)事故。

4 結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化站場的應(yīng)用布局可以提升LNG站場的安全等級，縮小LNG站場圍堰面積可以阻擋火災(zāi)的蔓延，設(shè)置噴射水幕可以減緩火災(zāi)的蔓延速度，加強(qiáng)安全意識培訓(xùn)可以降低人為操作失誤帶來的安全風(fēng)險。針對LNG站場在應(yīng)用過程中可能發(fā)生的安全事故，提前制定相應(yīng)的預(yù)防措施，對降低站場火災(zāi)發(fā)生概率，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展有著積極的意義。