賀慧寧，孫 晨

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

某天然氣公司液化調(diào)峰儲氣設施項目的生產(chǎn)規(guī)模為：處理煤層氣量為30×104Nm3/d；液化天燃氣產(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)設施包括：凈化液化裝置區(qū)、壓縮機房、LNG罐區(qū)、LNG充裝臺、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。

本文針對以上生產(chǎn)裝置及公用工程進行消防設計及措施介紹，其中重點介紹5000m3LNG罐區(qū)的消防設計。

1 總體消防設計

本項目貫徹“預防為主，防消結合”的方針。同一時間發(fā)生火災次數(shù)為一次。

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

表1 各建構筑物(裝置區(qū))消防系統(tǒng)設置表

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)消防設計

2.1 LNG儲罐介紹

儲存壓力： 0.015～0.020MPa

儲存溫度：-164℃

儲罐大?。害?2×19.48

有效容積：5000m3

儲罐設計參數(shù)屬“全冷凍式低溫常壓儲罐”。

2.2 LNG儲罐消防設計

根據(jù)《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》(GB50183)，LNG罐區(qū)需要采取以下消防措施：(1)LNG儲罐設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)，并與低溫探測報警裝置聯(lián)鎖。(3)儲罐安全閥出口設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算按照GB50183第8.5.5條，罐頂冷取水供給強度4L/(m·min)，罐壁冷取水供給強度2L/(m·min)，計算儲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。

儲罐水噴淋系統(tǒng)的啟動采用如下方式：探測器探測到火災信號后，傳輸信號給控制室，火災信號確認后，打開閥門室內(nèi)相應的雨淋報警閥，控制室直接啟動消防主泵或由報警閥上的壓力開關自動啟動消防主泵，從而開啟水噴霧系統(tǒng)，對罐體進行降溫冷卻，保護罐體。此外，控制閥也具有手動開啟功能。

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儲罐區(qū)周圍設置4臺固定式消防水炮，消防水炮的進口壓力為1.0MPa，其額定流量為30L/s，其噴嘴為直流-噴霧噴嘴。消防水炮手動操作，水平回轉角度大于180°俯仰角為-50°～+80°。

2.2.3 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)

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

LNG儲罐區(qū)集液池、裝車區(qū)集液池、液化工藝裝置區(qū)集液池分別設置固定式高倍數(shù)泡沫發(fā)生器，罐區(qū)另外設置兩臺移動式高倍數(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、負壓比例混合器、高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器、泡沫液儲罐及導泡筒等組成。

根據(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50151第6.3.5條：泡沫混合液的供給強度不宜小于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%，進水壓力1.0MPa。根據(jù)泡沫連續(xù)供給的時間不小于40min，可計算一次滅火時間內(nèi)需要的泡沫液量為：

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

另外設置兩臺移動式高倍數(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泡沫儲罐。

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)具有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。當LNG集液池的低溫探測器探測到有LNG泄漏到集液池后，由火災報警控制盤聯(lián)鎖控制啟動閥門室內(nèi)的雨淋閥和泡沫液控制閥，從而啟動高倍數(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，本設計在儲罐罐頂通向大氣的安全閥出口設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。本系統(tǒng)采用ZFP500 型干粉滅火裝置1套，紅外三頻報警系統(tǒng)組成自動滅火系統(tǒng)。裝置動力源為氮氣瓶，一旦發(fā)生火災，通過控制器(也可人工按下電源按鈕)使電源通過控制線路，使氮氣瓶釋放氮氣，推動干粉，通過管道，噴頭將干粉噴出，撲滅火災。本裝置由500kg干粉干粉儲罐、啟動瓶、氮氣瓶組、減壓閥、輸粉機構(管道、每個安全閥出口設四個干粉噴頭)、電控柜等組成。系統(tǒng)采用自動控制方式、手動控制和應急操作三種控制方式。

3 廠區(qū)通用消防設施

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，火災持續(xù)時間為6h，一次火災時間內(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，鋼筋混凝土結構。消防水池分為可獨立使用的兩座。消防泵為自灌式引水，消防泵選用三臺消防電泵，消防電泵參數(shù)為Q=100L/S，H=100m，N=160kW，兩用一備。設全自動消防穩(wěn)壓設備一套，穩(wěn)壓泵兩臺，一用一備，穩(wěn)壓泵參數(shù)為Q=5L/S，H=110m，N=11kW。穩(wěn)壓設備配隔膜式穩(wěn)壓罐一臺，有效調(diào)節(jié)容積V=450L。

消防泵的具有控制室遠程手動/自動啟動、消防泵控制柜就地啟動、報警閥上的壓力開關啟動和消防泵出口主管壓力開關啟動等多種啟動方式。

3.2 室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)

本項目室外消防環(huán)網(wǎng)管道由DN300的管道構成，室外消火栓選用公稱直徑DN100的出口消火栓，每個消火栓帶2個DN65的消防水帶接口及1個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，離被保護的設備距離至少為15m。室外消火栓采用防凍型，閥體上的自動泄水閥埋設于冰凍線以下。

3.3 滅火器配置

本設計除以上消防設施外，還根據(jù)建筑物的危險等級及火災種類的不同，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及零星火災。

3.4 其它消防措施

為了保證生產(chǎn)安全，廠內(nèi)設有兼職消防隊員，并定期進行消防知識學習和消防培訓，增強消防防火意識，提高撲滅火災能力。

4 結束語

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。作為一個全球爭奪的熱門能源商品，LNG儲罐的消防安全也不容忽視。本文以某5000m3LNG儲罐的消防設計為例，介紹了LNG儲罐的固定噴淋系統(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)的設計。隨著天然氣行業(yè)的快速發(fā)展，未來必將出現(xiàn)更大儲量的LNG儲罐，也將對LNG儲罐的消防安全提出更高的要求。