LNG接收站消防系统设计浅析

摘要：通过对所执行LNG项目中储罐采用单包容双壁金属罐的结构形式，结合LNG物理化学性质及其火灾危险性，针对目前国内已建大型LNG项目多采用全包容罐体，设计已趋成熟。而此项目为单包容罐体，国内相关设计甚少。总结此项目LNG接收站消防系统设计方案。

关键词：液化天然气（LNG）单包容储罐 火灾 消防系统

Abstract: Through the implementation of LNG projects in the tank using single inclusive double wall structure of metal can form, combined with LNG physical chemical properties and fire risk, in view of the current domestic has built large-scale LNG projects with total containment tank, the design has been matured. This project is a single inclusion body, little domestic design. This paper summed up the project LNG receiving station fire system design.

Key words: liquefied natural gas ( LNG ); single containment tank; fire; fire protection system

中图分类号 :TU998.1 文献标识码： A 文章编号：

引言

近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。相对于国外天然气资源，我国的天然气资源是也比较丰富。截至2008年底，我国已探明天然气地质储量63.36亿立方米，可采储量为38.69亿立方米，资源探明率仅为11.34%，尚有待探明资源量近50万亿立方米，勘探潜力巨大。然而目前天然气产量远远小于需求，供需缺口越来越大。尽管还没有形成规模，但是LNG的特点决定LNG发展非常迅速。可以预见，在未来10-20年的时间内，LNG将成为我国天然气市场的主力军。但对于LNG大型接收站的消防系统设计，目前虽然有国标GB/T20368-2006《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》，和GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》、GB50028-2006《城镇燃气设计规范》以及相关设计手册，但均没有对于LNG储罐的消防系统设计做详细规定。鉴于目前我国在建和已建的大型LNG项目的实际情况基本是全防罐，而且日趋成熟。因此本文就参与设计的某LNG接收站储罐为单防罐的消防系统设计给予论述和总结。

概述

1.1 LNG储罐一般设计为单防罐、全防罐。

1.1.1单防罐

带隔热层的单壁储罐或由内罐和外罐组成的储罐。其内罐能适应储存低温冷冻液体的要求，外罐主要是支撑和保护隔热层，并能承受气体吹扫的压力，但不能储存内罐泄漏的低温冷冻液体。

1.1.2全防罐

由内罐和外罐组成的储罐。其内罐和外罐都能适应储存低温冷冻液体，内外罐之间的距离为1~2m，罐顶由由外罐支撑，在正常操作条件下内罐储存低温冷冻液体，外罐既能储存冷冻液体，又能限制内罐泄漏液体所产生的气体排放。

接收站组成

设计的LNG接收站为本项目二期，设置两个80000 m3的常压低温、吊顶单包容双壁金属罐（单防罐）、LNG接收站系统、LNG储运系统、蒸发气处理系统、LNG/NG的输出系统、计量及分析单元、LNG槽车装车系统、火炬系统及配套的公用工程系统。

LNG使用码头已经在一期LPG项目中完工。

LNG组成、物理化学性质及火灾爆炸危险性

3.1 LNG组成及各组分的基本性质见表3-1。

3.2 LNG的物理化学特性

LNG的火灾危险性类别为甲类。液化天然气的组成绝大部分是甲烷，天然气经过低温液化后即得到液化天然气。液化天然气的储存温度约-162℃。

液化天然气具有低温、易挥发和易燃易爆的特性。人体接触低温的液化天然气易引起冻伤。泄漏的液化天然气很容易挥发，天然气与空气的混合物具有爆炸性。

天然气是一种无色无味、易燃易爆、比空气轻、窒息性的气体。空气中天然气浓度过高时，人可因缺氧而头疼、呼吸困难，甚至昏迷、窒息而死。由于天然气易燃、易爆且为窒息性气体，当其与空气的混合物达到一定浓度并遇到火源后，就有燃烧爆炸危险；而当其泄漏到操作环境中时，会造成窒息危害。

液化天然气储存、输送及气化过程中的主要危害因素是火灾/爆炸，次要危害包括低温危害、噪声危害、毒性及窒息危害、触电及机械伤害、落水淹溺等。同时由于项目所处的地理环境还存在自然灾害的影响。

3.3 液化天然气处理过程中的火灾爆炸危险性

液化天然气、储存、气化及输送过程中和天然气输送过程存在的主要泄漏事故包括：

1）液化天然气卸船、储存、气化及输送过程中和天然气输送过程存在的主要泄漏事故包括：

2）LNG卸船作业过程中卸船臂发生的泄漏；

3）BOG压缩机、高压输送泵、再冷凝器、气化器、计量站、高压外输管线等设备设施发生的泄漏；

4）LNG/NG管道上阀门、法兰及丝扣等发生的泄漏；

5）取样、化验等辅助作业过程中发生的泄漏；

6）接收站设备设施检修过程中发生的泄漏事故等等

LNG属易燃、易爆物质，火灾爆炸危险性大；火焰温度高、辐射热强；易形成大面积火灾；具有复燃、复爆性。LNG和空气混合，当浓度达到爆炸极限时，如遇明火就会发生爆炸，这是LNG事故中危害与损失最大的一种；如果未达到爆炸下限，遇明火则会发生燃烧。

由于LNG是低温深冷储存，所以它的泄漏一般与液化烃有所不同。LNG一旦从储罐或管道中泄漏，一小部分立即急剧气化成蒸气，剩下的泄漏到地面，沸腾气化后与周围的空气混合成冷蒸气雾，在空气中冷凝形成白烟，再稀释受热后与空气形成爆炸混合物，如果遇到火源，将引发火灾或爆炸。

LNG泄漏冷气体在初期比周围空气浓度大，易形成云层或层流。气化量取决于土壤、大气的热量供给，刚泄漏时气化率很高，一段时间后趋近于一个常数，这时的LNG泄漏到地面上会形成一种液流。若无围护设施，泄漏的LNG就会沿着地面扩散，如果遇到火源，将引发火灾。

事故状态时设备的安全释放设施排放的液化天然气遇到点火源，也可能引发火灾。

本工程消防灭火方案

LNG装卸码头、蒸发气处理系统、LNG/NG的输出系统、计量及分析单元、LNG槽车装车系统、火炬系统及配套的公用工程系统的消防系统设计在国内已建LNG工程项目中已经广泛应用，这里就不在赘述。

根据液化天然气的特性，本项目对于单防罐的消防系统做一详细阐述，本系统设置了包括消防水系统、高倍数泡沫灭火系统、干粉灭火系统、灭火器、火灾报警系统、可燃气体探测系统等消防设施，LNG罐区设置的消防设施如下：