浅谈LNG罐区消防设计

摘要：分析了LNG的特点，根据国家现行的相关设计防火规范，提出了LNG储罐区消防设计方案。

关键词：LNG 消防设计安全措施

中图分类号： TU998.1 文献标识码： A 文章编号：

1 LNG性质与特点

LNG—液化天然气的缩写，LNG是将气态天然气深冷至-162℃以下制得的液态天然气，是以甲烷为主并含有乙烷、丙烷等的混合物。天然气主要来源于气田和油井伴生气，通常是作为燃料使用。由于其液化储运技术要求较高，所以国内一直是近距离管道输送，资源浪费严重。发达国家很早就将天然气进行液化储运，应用于生活、工业、汽车燃气等各个行业。

LNG一旦从储罐或管道泄漏，一小部分立即急剧气化成蒸汽，剩下的泄漏到地面，沸腾气化后与周围的空气混合成冷蒸汽雾，在空气中冷凝形成白烟，再稀释受热后以空气形成爆炸性混合物。形成的混合物遇到点火源，可能引发火灾及爆炸。

LNG泄漏形成的冷气体在初期比周围空气浓度大，易形成云层或层流。泄漏的LNG气化量取决于土壤、大气的热量供给，刚泄漏时气化率很高，一段时间以后趋于一个常数，这时泄漏的LNG就会在地面上形成液流。若无维护设施，则泄漏的LNG就会沿地面扩散，遇到点火源可以引发火灾。

2 LNG储罐特点

LNG储罐分为低温常压储罐和低温带压储罐，通常采用双层真空绝热结构，真空层间充填珠光砂。LNG储罐这种真空绝热结构可以控制大气环境下日蒸发率。即使储罐真空破坏，只要外罐顶部以下未破裂，超过100mm厚的珠光砂绝热层也能提供有效的隔冷保护，使储罐内LNG不会迅速气化。因此，当LNG罐区发生火灾时，及时切断LNG储罐液相出料口并迅速打开喷淋水管对储罐壁及下部进出料阀组进行喷淋保护，只要储罐不破裂就不会引起LNG大量泄漏。

3 消防设计

消防设计的原则就是以防为主，防消结合。第一是防止火灾发生，在生产区设置多个可燃气体报警探头，并和储罐液相出口紧急切断阀联锁，一旦发现泄漏紧急切断阀可立即关闭，防止LNG大量泄出；第二是一旦发生火灾能自救，消灭初期火灾，控制较大火灾，防止火灾扩大，给消防队前来灭火争取时间。

3.1主要防火设计规范

《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004

《泡沫灭火系统设计规范》GB50151-2010

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-2008

《建筑灭火器配置设计规范》 GB50140-2005

《液化天然气（LNG）生产、储运和装运》 GB/T20368-2006

由于LNG厂站建设在我国刚刚兴起，故2004年底以前已的规范中尚没有专门针对LNG厂站设计的专业规范或章节，仅在《石油天然气工程设计防火规范》中有关于全冷冻式液化烃储罐(LNG储罐属于此类储罐)的消防要求。2004年11月4日的《石油天然气工程设计防火规范》中新增加了第十章液化天然气站场，对LNG站场布置及消防要求甚高，适用于大中型以上LNG站场。

3.2总平面布局

总平面布置参照《石油天然气工程设计防火规范》有关要求执行。

在满足工艺流程的前提下，应合理布置储存区，综合考虑防火间距、消防车道及防火防爆要求。

3.3工艺装置

装置均设计成密闭系统，在控制的操作条件下使被加工的物料保持在由设备和管道组成的密闭系统内。在装置的进出口总管上设置紧急切断阀，以杜绝引起火灾爆炸的可能性。

3.4安全措施

3.4.1储罐安全措施

在储罐的液相管上设紧急切断阀，每个储罐两个，以便在装置发生意外时切断储罐与外界的通道，防止储罐内的LNG泄漏。

储罐内罐设安全放空阀，连通火炬；外罐设泄压设施，放空气体引至高点排放。

3.4.2管道安全措施

在液相管道的两个切断阀之间设置安全阀，一旦两个切断阀关闭，管道内的液体受热气化时，安全阀自动起跳，以防超压造成事故。

气相总管上设紧急放空装置，一旦有误操作或设备超压，安全阀起跳，以保护气相管道的安全。

3.4.3泄漏处置措施

根据LNG的特殊性质，LNG的泄漏处置是最重要的设施。《液化天然气（LNG）生产、储运和装运》明确提出：LNG储罐周围设置防护堤，高度1米，储罐与防护堤的间距按照储罐液位高度减去防护堤高度计算。在储罐防火堤内设置LNG导流沟和集液池，以防泄漏的LNG接触其他储罐基础。集液池内的LNG均应采取可靠的保护措施，使其安全气化，避免造成危险。 LNG储罐防护堤、拦蓄墙和排水系统必须采用压实土、混凝土、金属等耐低温材料建造。

3.5电气仪表

3.5.1火灾探测及DCS联动系统

DCS为自动监视控制系统，有异常发生时及时报警并通过ESD(紧急停车)快速切断使各部设备处于安全状态。在储罐区可能产生天然气泄漏的区域均设置可燃气体浓度监测报警装置，在储罐的适当部位安装火灾探测器；在控制室设有集中报警控制系统，一旦有气体泄漏或发生火灾，能够及早发现并采取措施。

3.5.2 电气设备及电缆

电气设计严格执行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》要求。电气设备和灯具均满足相应的防爆级别，电缆沟进行防火封堵并采用阻燃性电缆。

3.5.3 消防用电及通讯

应确保站内的消防用电及通讯设施。消防控制系统、消防水泵、气压给水设备等主要用电设备应有备用电源(双电源供电或采用备用发电设备)；站内控制中心应设外线报警电话或与消防队直通的专线电话。

3.6消防设施

消防系统的设计均严格按照《石油天然气工程设计防火规范》有关要求并参照国外的先进经验执行。

3.6.1消防给水系统

对于大中型LNG站场的LNG罐区消防给水系统由消防泵房、消防水罐、消防管道及消火栓、消防水炮以及喷淋系统等组成。站内按一次火灾计算，LNG储罐所需消防用水量最大，火灾延续时间应按为6h计算。

站内设置环状消防水管网，管网上设置地上式消火栓。罐区周围设置固定式消防水炮及消火栓。

消防泵房内除按照站区所需消防用水量要求设置主备用泵外，另设一套消防稳压系统，平时用来维持管网的恒压状态(0.7MPa)，火灾时自动启动消防水泵，达到0.8～0.9MPa。

3.6.2 泡沫系统

为了有效地控制泄漏的LNG流淌火灾，站内设置了高倍数泡沫保护系统。采用高倍数泡沫发生器和3％的高倍数泡沫液，发泡倍数应为300～500。主要用来覆盖保护储罐区事故集液池内的LNG，使其安全气化，避免产生危险。

3.6.3喷淋系统

大中型LNG站场的LNG罐区根据《石油天然气工程设计防火规范》中第十章规定，LNG储罐设置固定消防喷淋系统。储罐喷头应按储罐全表面积布置，储罐支撑、阀门、液位计等均设置喷头保护。每个储罐供水竖管为两条，均匀布置。LNG储罐控制阀设置在防火堤外且距罐壁大于15m。

3.7 灭火对策

(1) 切断气源，控制泄漏。如不能有效控制堵住泄漏，可允许泄漏气体稳定燃烧，防止大量气体扩散造成二次危害。

(2)对着火罐及邻近罐和设备进行冷却保护，固定式冷却设备失效时应迅速采用消防水泡等移动式设备进行冷却，避免储罐设备受热超压造成更大灾害。

(3) 要控制泄漏出的LNG流淌，可筑堤堵截或挖导向沟，将LNG引至事故集液池等安全地带，然后用高倍数泡沫覆盖，使其安全气化，避免燃烧扩大。

(4)初起小火可利用现场配置的移动式灭火器材进行扑救，火势较大时应立即报警，调动大型消防车辆灭火。

4 结论

在目前我国没有LNG站消防设计规范的情况下，参照《石油天然气工程设计防火规范》的有关要求及国外的先进经验进行的上述设计，基本能够满足LNG罐区的消防安全要求，各种设备得到了最大程度的保护，为LNG站的安全运行提供了有力的保障，实践证明是行之有效的。

参考文献

1.《石油天然气工程设计防火规范》 GB50183-2004

2.敬加强液化天然气技术问答北京化学出本社 2007