国内首个浮式LNG项目消防给水系统设计

王 毅

海洋石油工程股份有限公司设计公司 天津 300451

天津LNG 项目作为国内首个浮式LNG 项目，肩负着为天津市供气的重任。为了能够加速供气，迅速占领天然气市场，项目采用租用FSRU 气化船汽化LNG 的方式。因此，本项目码头采用双泊位设计，可以同时满足停靠两艘26.5万m3的LNG 船舶装卸使用，消防水系统也可以保障两个泊位的正常使用。

1 消防水系统流程

消防供水系统主要由2个1万m3水罐、柴油消防泵、稳压泵、测试泵、码头消防炮、水幕、喷淋组成。整个消防水系统在正常情况下，主管压力通过两个隔膜式气压罐稳压在0.9MPa。当主管网压力上升至0.9MPa 时,延时15s,连锁停止稳压泵；主管网压力下降至0.7MPa 时,连锁开启主稳压泵,当延时20s 后系统压力不上升或主稳压泵故障时,启动备用稳压泵。当主管网压力下降至0.6MPa 或接到火灾信号时, 连锁启动电动测试泵,同时关闭稳压泵；如果当延时20s 后系统压力不上升，启动柴油消防泵；如此时停电或电动测试泵出现故障不能启动时,10s 后启动柴油消防泵。当接到码头区域火灾信号时,连锁启动柴油消防泵,同时关闭稳压泵，给码头消防炮供水，来满足码头消防的要求。

2 码头消防炮的设计

LNG 泊位等级按照最大靠泊26.6万m3的LNG 船进行设计，最小兼顾1万m3的LNG 船。FSRU 泊位等级按照靠泊8.43万～26.6万m3的LNG 船进行设计。LNG 泊位设计消防炮塔四座，其中两座单层炮塔，一座双层炮塔，一座登船梯炮塔（双层）；FSRU 泊位设消防炮塔四座，一座单层炮塔，两座双层炮塔，一座登船梯炮塔（双层）。本工程设单层炮塔三座，双层炮塔三座，登船梯炮塔两座。

本项目初次设计采用码头消防水炮覆盖全船的设计规定进行设计，导致目前消防系统的设计压力1.8MPa 过高，普通的消防栓无法承受，大大增加消防泵的购置成本及能耗指标。通过设计优化，根据JTS165- 5- 2009《液化天然气码头设计规范》要求，选用固定消防设施和消拖两用船协同工作的消防灭火方式进行设计。此设计旨在满足规范的前提下，减少项目初次投资。由于LNG 船上的储罐是密闭的，只有顶部接管法兰处可能会出现可燃气体泄漏。根据规范JTS165- 5- 20099.2.4.2 要求，要同时冷却3个罐，由于船甲板表面积很大，用1个水炮无法覆盖整个罐表面，如果仅有2个消防水炮不能满足要求，实际上至少需要3个，这与JTS165- 5- 2009 规范9.2.4 的要求有些不一致。此外，对于新型的膜式罐，很难准确判断单个罐的表面积。同时，LNG 船上也设置了消防设施，但对消防炮的水量要求中并未考虑。消防炮虽然有额定压力和额定流量的要求，但实际压力和流量是有工作曲线的。根据JTS165- 5- 2009 规范9.2.4.2 条算出所需的冷却消防水量后，取其50%的水量由码头的消防水炮保证即可。至于保护区域，规范没有规定码头的消防水炮要保护到哪里，所以码头消防水炮保护不到的，就可以要求海上消拖两用船等海上消防设施保证。

综上所述，消防水炮选型如见表1 所示。

表1 消防炮的选型

3 消防泵的选型

天津项目消防泵由柴油消防泵、稳压泵、测试泵组成。消防泵采用三个方案分别为：2 台电动消防泵+2 台柴油消防泵；3 台柴油消防泵；4 台柴油消防泵。

表2 消防泵的方案

方案一采用两台电动消防泵搭配两台柴油消防泵的形式，在技术上，当接收站停电，电动消防泵就不会工作，柴油消防泵工作的同时没有备用，这样增加了项目的风险，如果电动消防泵挂应急，那么，无形中增加应急发电机的负荷，同时应急发电机组的电压也从380v 上升至6kv，频率为60Hz。另外，接收站电制都是50Hz,也同样无法满足电动消防泵的要求。从经济上考虑：增加了一套消防泵，费用增加了大概25%。

方案三采用柴油消防泵三用一备的形式，首先在技术上和规范GB27898 中5.11.2 消防泵组配置比例不应超过两用一备相矛盾。经济上与方案二相比费用增加了20%。

故方案二作为在技术和经济上是最优的，被本项目采纳。虽然从泵的流量和扬程上看，此类消防泵在同类接收站上运用不是很多，但是技术比较成熟，国内厂家也有过供货业绩。

另外，本项目为了快速投产，采用淡水消防，并且兼顾项目远期，是国内接收站的首例。相比海水消防，节省了修建水池的土建工作量；消防泵采用卧式双吸入单级离心泵相比较立式长轴泵费用节省、安装维修方便；在管线和设备的材料选型上节省了很大一部分费用。

天津LNG 项目消防系统是项目的重中之重，肩负着项目验收和投产的重任，是项目安全生产的保障。作为国内LNG 接收站首例淡水消防，可以给类似工况的项目提供更为可靠的技术参考。

1 JTS165- 5- 2009《液化天然气码头设计规范》

2 GB27898- 2011《固定消防给水设备》

3 GB6245- 2006《消防泵性能要求和试验方法》