5000m3液化天然氣儲(chǔ)氣項(xiàng)目消防設(shè)計(jì)

賀慧寧，孫 晨

(1.中國空分工程有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司，浙江 杭州 310000)

某天然氣公司液化調(diào)峰儲(chǔ)氣設(shè)施項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模為：處理煤層氣量為30×104Nm3/d；液化天燃?xì)猱a(chǎn)量為6.346×104t/a；LNG 貯存容量為 5000m3。

(1)生產(chǎn)裝置及輔助生產(chǎn)設(shè)施包括：凈化液化裝置區(qū)、壓縮機(jī)房、LNG罐區(qū)、LNG充裝臺(tái)、火炬系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助樓、門衛(wèi)及開票間。

(2)公用工程系統(tǒng)包括：鍋爐房、變配電站、控制樓、空壓制氮站、循環(huán)及消防供水站、消防水池、事故池。

本文針對(duì)以上生產(chǎn)裝置及公用工程進(jìn)行消防設(shè)計(jì)及措施介紹，其中重點(diǎn)介紹5000m3LNG罐區(qū)的消防設(shè)計(jì)。

1 總體消防設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針。同一時(shí)間發(fā)生火災(zāi)次數(shù)為一次。

項(xiàng)目主要的消防設(shè)施有室內(nèi)消火栓、室外消火栓、室外消防水炮、滅火器等。項(xiàng)目各建構(gòu)筑物(裝置區(qū))消防系統(tǒng)設(shè)置見表1。

表1 各建構(gòu)筑物(裝置區(qū))消防系統(tǒng)設(shè)置表

注：室內(nèi)消火栓○；室外消火栓●；滅火器▲；泡沫※；水炮◎；固定噴淋△；固定干粉★

2 LNG罐區(qū)消防設(shè)計(jì)

2.1 LNG儲(chǔ)罐介紹

儲(chǔ)存壓力： 0.015～0.020MPa

儲(chǔ)存溫度：-164℃

儲(chǔ)罐大小：φ22×19.48

有效容積：5000m3

儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參數(shù)屬“全冷凍式低溫常壓儲(chǔ)罐”。

2.2 LNG儲(chǔ)罐消防設(shè)計(jì)

根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50183)，LNG罐區(qū)需要采取以下消防措施：(1)LNG儲(chǔ)罐設(shè)置固定式水噴淋系統(tǒng)和輔助水槍(水炮)；(2)罐區(qū)集液池設(shè)置固定式全淹沒高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，并與低溫探測報(bào)警裝置聯(lián)鎖。(3)儲(chǔ)罐安全閥出口設(shè)置固定干粉滅火系統(tǒng)。

2.2.1 固定噴淋系統(tǒng)

固定式消防冷卻水量的計(jì)算按照GB50183第8.5.5條，罐頂冷取水供給強(qiáng)度4L/(m·min)，罐壁冷取水供給強(qiáng)度2L/(m·min)，計(jì)算儲(chǔ)罐所需冷卻用水量為71L/s。

固定水噴淋采用ZSTWB霧化噴頭，三層布置，噴頭距離罐壁距離為650mm。

儲(chǔ)罐水噴淋系統(tǒng)的啟動(dòng)采用如下方式：探測器探測到火災(zāi)信號(hào)后，傳輸信號(hào)給控制室，火災(zāi)信號(hào)確認(rèn)后，打開閥門室內(nèi)相應(yīng)的雨淋報(bào)警閥，控制室直接啟動(dòng)消防主泵或由報(bào)警閥上的壓力開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)消防主泵，從而開啟水噴霧系統(tǒng)，對(duì)罐體進(jìn)行降溫冷卻，保護(hù)罐體。此外，控制閥也具有手動(dòng)開啟功能。

固定水噴淋系統(tǒng)管道采用內(nèi)外熱鍍鋅鋼管，溝槽或螺紋連接。

2.2.2 輔助水槍(水炮)

輔助水槍(水炮)消防用水量按照GB50183第8.5.6條，用水量為45L/s。

LNG儲(chǔ)罐區(qū)周圍設(shè)置4臺(tái)固定式消防水炮，消防水炮的進(jìn)口壓力為1.0MPa，其額定流量為30L/s，其噴嘴為直流-噴霧噴嘴。消防水炮手動(dòng)操作，水平回轉(zhuǎn)角度大于180°俯仰角為-50°～+80°。

2.2.3 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)

液化天然氣廠站設(shè)置高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)有兩個(gè)目的：一是當(dāng)液化天然氣泄漏尚未著火時(shí)，用高倍數(shù)泡沫將其蓋住，可阻止蒸氣云的形成；二是當(dāng)著火后，覆蓋高倍數(shù)泡沫控制火災(zāi)，降低輻射熱，以保護(hù)其他相鄰設(shè)施[1]。

LNG儲(chǔ)罐區(qū)集液池、裝車區(qū)集液池、液化工藝裝置區(qū)集液池分別設(shè)置固定式高倍數(shù)泡沫發(fā)生器，罐區(qū)另外設(shè)置兩臺(tái)移動(dòng)式高倍數(shù)泡沫發(fā)生器以防止LNG流淌。

固定式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)由消防水泵、負(fù)壓比例混合器、高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器、泡沫液儲(chǔ)罐及導(dǎo)泡筒等組成。

根據(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50151第6.3.5條：泡沫混合液的供給強(qiáng)度不宜小于7.2L/(min·m2)， LNG罐區(qū)集液池面積為32 m2，所需的強(qiáng)度為7.2L/(min·m2)×32m2=230.4L/min，配置泡沫滅火裝置的泡沫混合液流量為240L/min，發(fā)泡倍數(shù)為500倍，混合比為3%，進(jìn)水壓力1.0MPa。根據(jù)泡沫連續(xù)供給的時(shí)間不小于40min，可計(jì)算一次滅火時(shí)間內(nèi)需要的泡沫液量為：

240L/min×3%×40min=288 L，配置500L高倍數(shù)泡沫儲(chǔ)罐，并相應(yīng)配置泡沫發(fā)生器及導(dǎo)泡筒。

另外設(shè)置兩臺(tái)移動(dòng)式高倍數(shù)泡沫滅火裝置，泡沫混合液流量為240L/min，發(fā)泡倍數(shù)為500倍，配置200L泡沫儲(chǔ)罐。

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)具有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和應(yīng)急操作三種控制方式。當(dāng)LNG集液池的低溫探測器探測到有LNG泄漏到集液池后，由火災(zāi)報(bào)警控制盤聯(lián)鎖控制啟動(dòng)閥門室內(nèi)的雨淋閥和泡沫液控制閥，從而啟動(dòng)高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，向集液池內(nèi)噴放泡沫。

2.2.4 固定干粉滅火系統(tǒng)

根據(jù)GB50183第10.4.7條，本設(shè)計(jì)在儲(chǔ)罐罐頂通向大氣的安全閥出口設(shè)置一套固定干粉滅火系統(tǒng)，用于撲滅安全閥出口處的火災(zāi)。本系統(tǒng)采用ZFP500 型干粉滅火裝置1套，紅外三頻報(bào)警系統(tǒng)組成自動(dòng)滅火系統(tǒng)。裝置動(dòng)力源為氮?dú)馄?，一旦發(fā)生火災(zāi)，通過控制器(也可人工按下電源按鈕)使電源通過控制線路，使氮?dú)馄酷尫诺獨(dú)猓苿?dòng)干粉，通過管道，噴頭將干粉噴出，撲滅火災(zāi)。本裝置由500kg干粉干粉儲(chǔ)罐、啟動(dòng)瓶、氮?dú)馄拷M、減壓閥、輸粉機(jī)構(gòu)(管道、每個(gè)安全閥出口設(shè)四個(gè)干粉噴頭)、電控柜等組成。系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式、手動(dòng)控制和應(yīng)急操作三種控制方式。

3 廠區(qū)通用消防設(shè)施

3.1 消防水池及泵房

根據(jù)GB50183第10.4.5條，罐區(qū)消防需要考慮56L/s的余量。

根據(jù)GB50183第8.5.7條，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間為6h，一次火災(zāi)時(shí)間內(nèi)所需的總消防水量為：

(71L/s+45L/s+156L/s)×6h×3600/1000+4L/ s×40 ×60/1000=3724.8m3

本廠消防水池有效容積為3800m3，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。消防水池分為可獨(dú)立使用的兩座。消防泵為自灌式引水，消防泵選用三臺(tái)消防電泵，消防電泵參數(shù)為Q=100L/S，H=100m，N=160kW，兩用一備。設(shè)全自動(dòng)消防穩(wěn)壓設(shè)備一套，穩(wěn)壓泵兩臺(tái)，一用一備，穩(wěn)壓泵參數(shù)為Q=5L/S，H=110m，N=11kW。穩(wěn)壓設(shè)備配隔膜式穩(wěn)壓罐一臺(tái)，有效調(diào)節(jié)容積V=450L。

消防泵的具有控制室遠(yuǎn)程手動(dòng)/自動(dòng)啟動(dòng)、消防泵控制柜就地啟動(dòng)、報(bào)警閥上的壓力開關(guān)啟動(dòng)和消防泵出口主管壓力開關(guān)啟動(dòng)等多種啟動(dòng)方式。

3.2 室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)

本項(xiàng)目室外消防環(huán)網(wǎng)管道由DN300的管道構(gòu)成，室外消火栓選用公稱直徑DN100的出口消火栓，每個(gè)消火栓帶2個(gè)DN65的消防水帶接口及1個(gè)DN100的消防車接口。室外消火栓均沿道路布置，其大口徑出水口面向道路。

消火栓距路面邊不大于2m，距建筑物外墻不小于5m，離被保護(hù)的設(shè)備距離至少為15m。室外消火栓采用防凍型，閥體上的自動(dòng)泄水閥埋設(shè)于冰凍線以下。

3.3 滅火器配置

本設(shè)計(jì)除以上消防設(shè)施外，還根據(jù)建筑物的危險(xiǎn)等級(jí)及火災(zāi)種類的不同，按規(guī)范要求分別配置一定數(shù)量的推車式及手提式滅火器，以保證撲救初期火災(zāi)及零星火災(zāi)。

3.4 其它消防措施

為了保證生產(chǎn)安全，廠內(nèi)設(shè)有兼職消防隊(duì)員，并定期進(jìn)行消防知識(shí)學(xué)習(xí)和消防培訓(xùn)，增強(qiáng)消防防火意識(shí)，提高撲滅火災(zāi)能力。

4 結(jié)束語

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將LNG列為首選燃料，天然氣在能源供應(yīng)中的比例迅速增加。液化天然氣正以每年約12%的高速增長，成為全球增長最迅猛的能源行業(yè)之一。作為一個(gè)全球爭奪的熱門能源商品，LNG儲(chǔ)罐的消防安全也不容忽視。本文以某5000m3LNG儲(chǔ)罐的消防設(shè)計(jì)為例，介紹了LNG儲(chǔ)罐的固定噴淋系統(tǒng)、消防炮系統(tǒng)、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、固定干粉滅火系統(tǒng)以及滅火器等輔助滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。隨著天然氣行業(yè)的快速發(fā)展，未來必將出現(xiàn)更大儲(chǔ)量的LNG儲(chǔ)罐，也將對(duì)LNG儲(chǔ)罐的消防安全提出更高的要求。