□ 湯 霖 張守華

一、引言

隨著中國經(jīng)濟的快速增長，國內(nèi)能源市場面臨供應(yīng)不足的局面，能夠取代石油成為能源消費的主要是天然氣，包括便于運輸?shù)囊夯烊粴猓↙NG）。LNG是液化天然氣Liquefied Natural Gas的英文縮寫，主要成分是甲烷，其火災(zāi)危險性屬于甲A類。LNG無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1／600，LNG的重量僅為同體積水的45 %左右，閃電溫度為-188 ℃，沸點為-161 ℃。由于LNG泄露時的溫度很低，其周圍大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團”，LNG的低溫危險性能使相關(guān)設(shè)備脆性斷裂和遇冷收縮，從而損壞設(shè)備和低溫灼傷操作者。天然氣在空氣中百分含量在5 %～15 %（體積百分比），遇明火可產(chǎn)生爆燃。因此，必須防止可燃物、點火源、氧化劑（空氣）這三個因素同時存在。

地質(zhì)勘探出的天然氣通過制冷方法，將天然氣在大氣壓下冷卻至約-162 ℃的低溫下轉(zhuǎn)變成液態(tài)物質(zhì)，成為液化天然氣。液化天然氣海上運輸是在低溫（-163 ℃）條件下以專用船舶進行的，LNG船所運載的貨物具有溫度低、比重小、蒸發(fā)氣與空氣混合極易燃燒等特點，因此LNG海上運輸屬于危險品運輸。

二、工程概況

某公司根據(jù)對市場的調(diào)查研究，規(guī)劃近期年轉(zhuǎn)運量100萬t LNG，遠期考慮轉(zhuǎn)運量300 萬t～400 萬t LNG的規(guī)模，LNG液化廠年產(chǎn)量40萬t LNG，碼頭靠泊船型兼容1 000 m3～10 000 m3LNG運輸船型。LNG接收站工程包括：LNG接收碼頭，LNG接收站，LNG儲罐，LNG槽車轉(zhuǎn)運，LNG液化廠。布置LNG泊位2個，設(shè)計代表船型為10 000 m3（5 000 DWT），工作船泊位2個。根據(jù)港址所在位置的水域條件，LNG泊位結(jié)構(gòu)型式采用浮式碼頭方案，工作船泊位結(jié)構(gòu)型式為斜坡碼頭。其中LNG泊位碼頭岸線長度為343 m，工作船泊位碼頭岸線長度為180 m。

三、消防系統(tǒng)的選擇

首先根據(jù)碼頭所裝卸的物料和設(shè)計船舶的噸級來劃分碼頭的等級：碼頭裝卸單一貨種為液化天然氣，設(shè)計代表船型為5 000 DWT，屬于裝卸甲A類的一級碼頭。碼頭同時發(fā)生火災(zāi)次數(shù)按一次考慮。LNG碼頭所配備的消防設(shè)施，應(yīng)能滿足撲救碼頭火災(zāi)和輔助撲救停泊設(shè)計船型船舶火災(zāi)的要求。因此，本工程消防系統(tǒng)由固定式干粉滅火系統(tǒng)、固定式消防冷卻水系統(tǒng)及水幕隔斷系統(tǒng)組成。

（一）滅火系統(tǒng)——固定式干粉滅火

LNG泄露后很快汽化，形成的氣體火災(zāi)為立體火災(zāi)，因此，適用于平面火災(zāi)滅火的泡沫滅火系統(tǒng)，難以撲滅此類火災(zāi)，而應(yīng)采用的主要滅火劑是干粉。發(fā)生天然氣火災(zāi)后，首先必須盡快切斷氣源，隨后立即噴水冷卻。在確認氣源已斷絕后，方可噴射干粉滅火。若未切斷氣源即實行滅火，滅火后繼續(xù)泄露的氣體容易形成爆炸性混合氣，有發(fā)生爆炸的危險性。因此，在LNG碼頭配備干粉滅火系統(tǒng)是十分必要的。

（二）冷卻系統(tǒng)——固定式高壓水冷卻

固定式遠控消防水炮是液化天然氣碼頭的主要消防冷卻設(shè)施，在火災(zāi)發(fā)生時能對船舶的甲板面、LNG儲罐或碼頭工藝設(shè)施進行噴水冷卻。由于霧狀水與圓柱充實密集水流相比，具有更好的冷卻、窒息以及隔絕熱輻射的效果，對可燃氣體具有吹滅和乳化滅火的作用。因此，水炮配備直流—水霧兩用噴嘴。

碼頭消防水炮可與消防船或消拖兩用船協(xié)同工作以滿足覆蓋停泊設(shè)計船型的全船范圍和冷卻水量要求。因此?？看a頭的LNG船舶起火時，可由碼頭消防炮和消防船或消拖兩用船共同噴水冷卻，以保證船舶主甲板面和儲罐均能被冷卻。

起火船舶的冷卻水供給強度系參考現(xiàn)行國家標準《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50160—2008）確定的。6L/（min·m2）的冷卻水供給強度介于《裝卸油品碼頭防火設(shè)計規(guī)范》（JTJ 237—99）所規(guī)定的LNG船著火罐10 L/（min·m2）、鄰近罐5 L/（min·m2）兩者之間，主要理由如下：

與常溫壓力式液化石油氣船不同，液化天然氣船均采用全冷凍式儲罐，此類儲罐具有比較后的隔熱層，且安全設(shè)施齊全，因此，起火后需要的冷卻水量相對較少。

由于消防炮噴水無法抵達液化天然氣儲罐在甲板面以下的部分，因此規(guī)定僅需對甲板面以上的儲罐露出部分進行冷卻。

（三）隔斷系統(tǒng)——水幕隔斷

液化天然氣船舶發(fā)生火災(zāi)時，大量的輻射熱會使消防人員難以滅火作業(yè)，并會對碼頭上的工藝設(shè)施、消防設(shè)備造成損害，完善的水幕系統(tǒng)對隔絕熱輻射、保護碼頭設(shè)備有著十分重要的作用。因此，消防炮塔應(yīng)設(shè)置水幕系統(tǒng)保護炮塔本身，在操作平臺前沿另外設(shè)置一套水幕系統(tǒng)。水幕系統(tǒng)垂直方向覆蓋范圍應(yīng)從碼頭面至裝卸臂最高點，水平方向覆蓋范圍應(yīng)不小于工作平臺長度，才能確保水幕的隔斷效果。

四、消防方式的確定

根據(jù)上述對于消防系統(tǒng)的選擇，本工程消防設(shè)施應(yīng)包括遠控消防水炮系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)等固定式消防設(shè)施和消拖兩用船等可移動的消防設(shè)施。同時，碼頭前沿及消防炮塔設(shè)置水幕系統(tǒng)進行隔斷保護。

因此確定了本工程的消防方式：本工程若發(fā)生氣體火災(zāi)時，首先開啟2門水炮對船舶的甲板面、儲罐及裝卸臂進行冷卻，并開啟炮塔及平臺位置的兩套水幕系統(tǒng)進行隔斷，當氣源確認已關(guān)閉后，開啟1門干粉炮滅火。碼頭裝卸點設(shè)置事故泄漏池，泄漏池范圍內(nèi)設(shè)高倍數(shù)泡沫雨淋系統(tǒng)?；馂?zāi)時，根據(jù)事故泄漏池的檢測信號，雨淋閥自動開啟，系統(tǒng)噴射高倍數(shù)泡沫對事故泄漏池進行覆蓋。

五、消防設(shè)施的配置

LNG碼頭的消防設(shè)施由滅火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和隔斷系統(tǒng)組成。在發(fā)生火災(zāi)時，可以滅火、降溫、隔斷，防止火勢擴大，也可以在液化天然氣泄露時對氣云進行驅(qū)散，防止起火爆炸。同時，消防設(shè)施的配置必須以消防計算為基礎(chǔ)。

表1 消防用水量表

本工程按照停靠10 000 m3LNG船、單罐儲氣量為5 000 m3的設(shè)計船型，以1個著火罐、1個相鄰罐進行計算，消防用水量按消防水炮、水噴霧冷卻、高倍數(shù)泡沫、炮塔水幕、碼頭前沿水幕同時開啟確定。（用水量計算見表1）

LNG碼頭消防用水量為336 L／s，一次性消防用水量為6 025 m3。經(jīng)過消防計算后方能選定消防設(shè)施的各個參數(shù)，本工程的消防設(shè)施主要包括以下部分：

（一）消防炮塔

由于10 000 m3設(shè)計船型空載吃水1.47 m，型深為8.6 m，按設(shè)計高水位24.62 m（50年一遇高水位）考慮，LNG船空載時甲板面的高度為31.75 m。碼頭平臺標高為28 m，考慮到固定消防炮的俯仰角范圍為- 60 °～+ 70 °，設(shè)置10 m高的消防炮塔，以保證火災(zāi)發(fā)生時，消防炮噴射范圍能覆蓋整船。

每個LNG碼頭平臺上設(shè)置2座PT10型消防炮塔（自帶水幕系統(tǒng)），每座炮塔上設(shè)置：

1臺PSKY120固定式液動遙控水炮，水炮設(shè)計壓力1.2 MPa，設(shè)計流量120 L／s，設(shè)計射程90 m（按額定射程的90 %計）。消防水炮采用直流-噴霧可轉(zhuǎn)換噴頭，并具備有線控制和無線控制功能，同時采用液壓驅(qū)動，其液壓泵由電動機驅(qū)動。

1套ZFP2000干粉滅火裝置，采用電動控制。每套干粉裝置儲量2 t，采用氮氣瓶作為動力源；每套干粉滅火裝置配1臺干粉炮和2個干粉槍；干粉炮設(shè)計流量45 kg／s，射程45 m（按額定射程的90 %計），噴射時間不小于60 s。

（二）消防用房

在綜合用房內(nèi)設(shè)置消防控制室和泡沫間。在消防控制室內(nèi)設(shè)消防炮控制設(shè)備和閥門控制設(shè)備，能對消防炮及水幕系統(tǒng)進行遙控。在泡沫間內(nèi)設(shè)置一套泡沫比例混合裝置，配容積1m3壓力式泡沫罐，泡沫液采用3 %高倍數(shù)、耐低溫、耐煙型泡沫液，泡沫液儲量0.7 m3。同時設(shè)置高倍數(shù)泡沫發(fā)生器，根據(jù)事故泄漏池的檢測信號，自動開啟雨淋閥噴射高倍數(shù)泡沫對事故泄漏池進行覆蓋隔斷。

碼頭控制室和配電間是LNG碼頭的中樞和動力中心，一旦發(fā)生火災(zāi)將會印發(fā)較大損失，為保證安全，在碼頭消防控制室設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，同時設(shè)置七氟丙烷自動氣體滅火裝置1套，并在有人值班時將系統(tǒng)切換至手動狀態(tài)以策安全。

（三）水幕及水噴霧

操作平臺前沿設(shè)水幕，垂直方向可覆蓋碼頭面到裝卸臂頂點，水平方向覆蓋范圍不小于工作平臺長度。LNG掃線管消防采用水噴霧系統(tǒng)，設(shè)雨淋閥、霧化噴頭。

（四）低壓消防

在碼頭平臺、操作平臺以及引橋部分的消防水管上設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓及消火栓箱（包括：水槍、水帶等），用以撲滅零星固體火災(zāi)。

（五）滅火器

為撲救初起零星火災(zāi)，根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》的標準配置小型滅火器。LNG碼頭按嚴重危險級B、C類場所配置，工作船碼頭按中危險級B類場所配置滅火器。在碼頭平臺和操作平臺上設(shè)置手提式干粉滅火器和推車式干粉滅火器。

（六）消防船

消防船在撲救液化天然氣船舶、碼頭的火災(zāi)中，具有機動、靈活的優(yōu)點，能有效保護消防人員的安全，并且可以直接取用海水或江水，水源十分充足。因此，LNG碼頭配備消防船十分重要。

本碼頭在船舶靠泊作業(yè)期間，至少應(yīng)有兩艘消防船或消拖兩用船進行監(jiān)護，本工程新配備了2艘消拖兩用船，靠泊在工作船碼頭。新建的消防船或消拖兩用船的消防炮總流量、射程等對外消防性能應(yīng)達到第1類消防船的要求。參照國內(nèi)同類LNG碼頭自備的消拖船性能，消防炮流量666 L／s，壓力1.2 MPa，可滿足FIFI 1消防船的要求。并要求新配備的消拖兩用船設(shè)有大型干粉消防設(shè)備。

（七）配套設(shè)施

設(shè)防爆電動蝶閥控制消防炮和水幕。為減小在事故或消防中，化工品濺到人員皮膚上所引起的傷害，在碼頭平臺配有洗眼器。