LNG工厂事故水池的设计探讨

关鹏程　程玉排

摘 要：结合工程实例，介绍了事故污水的形成及收集，分析了事故水池在LNG工厂中的重要性及事故水池容积的计算方法。

关键词：LNG工厂；事故水池；容积；计算

1. 前言

为防范天然气工厂在发生事故或事故处理过程中，因物料泄漏所产生的可燃、有害液体对周边水环境造成污染和危害，应在天然气工厂设置事故水池，收集事故状态下的废液。本文以工程实例来探讨LNG工厂中事故水池的设计。

2. 项目简况

2012年，我院设计渭南卤阳湖某LNG调峰站项目。项目分两期建设，一、二期设计规模均为日处理原料气30×104m3，设计只考虑一期。

项目采用氮甲基二乙醇胺（MDEA）溶液脱CO2、分子筛脱水、专用吸附剂脱汞等工艺，将天然气所含杂质脱除至设计指标。采用混合制冷工艺将天然气液化。

项目总图分区：LNG罐区、装车区、工艺装置区、生产辅助区、生活区。

3. 设计事故水池的必要性

LNG工厂的废水可能含有MDEA、导热油及其他烃类物质。当发生火灾、爆炸、泄漏事故时，若不能有效收集，会对环境造成负面影响，尤其是地表水环境。

事故废水收集池（简称事故水池）是地表水环境风险防范措施的一个重要组成部分。主要作用是在事故状态下，对短时间内产生的大量废水起缓存作用，确保废水在事故状态下处于受控状态，防止对江河湖海和地下水的污染。其形式可以是围堰、集水池、其他排水构筑物、专用事故水池等。

4. LNG工厂事故污水的形成与收集

在火灾事故状态下，LNG工厂产生废水的区域主要有LNG罐区、工艺装置区、装车区。事故废水主要由事故废液、消防废水、事故期间雨水等组成。

（1）LNG罐区

罐区布置两座5000m3LNG储罐。LNG无毒、无腐蚀性。发生火灾时，储罐喷淋装置启动喷水冷却，同时罐区周围的水枪（水炮）、高倍数泡沫发生器也向罐区内喷水和泡沫，防止火灾蔓延。在此过程如有降雨，则与消防水产生同样效果。

罐区四周设有围堰，可收集事故状态下罐区内产生的事故废液、消防废水及雨水。根据相关规范计算，消防水量为3636m?。

（2）工艺装置区

此区域发生火灾时，可能产生的废液为消防废水、事故期间雨水、泄漏的介质。

装置区设计雨水、事故污水收集切换系统。正常情况时，开启雨水排水系统阀门，雨水经水封井隔离后排至厂外市政管网。事故状况时，雨水排水系统阀门关闭，开启事故污水收集管网阀门，污水收集至事故水池。事故结束后对事故废水进行检测，如水质满足污水排放标准，排至厂外市政污水系统。如污染物超标，则集中外运处理。工艺装置区消防水量根据相关规范计算为486m?。

（3）装车区

装车区布置3台装车臂。发生火灾时，启动装车区周围的水枪（水炮）、高倍数泡沫发生器向槽车喷水和泡沫，防止火灾蔓延。其消防水量经计算为500m?。装车区周围设有导液沟和集液池，用于收集事故状态下产生的废液。

5. 事故水池容積的确定

事故水池的有效容积应不小于厂内最大一次事故排水量。事故污水一般以消防事故水量最大，消防事故污水量按设计火灾延续时间内使用的各种消防设施用水量确定。根据《水体污染防控紧急措施设计导则》，事故储存设施的总有效容积计算公式为：

V = （V1+ V2- V3）max + V4+ V5

V1—收集系统范围内发生事故的1个罐组或1套装置的物料量，储存相同物料的罐组按1个最大储罐计，装置物料量按存留最大物料量的1台反应器或中间储罐计，单位 m?；

V2—发生事故的储罐或装置的消防用水量，单位 m?；

V3—发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量，单位 m?；

V4—发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，单位 m?；

V5—发生事故时可能进入该收集系统的降雨量，单位为m?；V5=10q·F（q为降雨强度，按平均日降雨量计，单位为mm；qa=qa/n，qa为年平均降雨量，单位为mm，n为年平均降雨天数）；F为必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，单位为ha。

根据公式，本项目的事故水池的容积计算如下：

（1）LNG罐区：消防水大量用于冷却受到火灾热辐射的储罐、设备或可能以其他方式加剧液化天然气火灾的任何被火灾吞灭的结构，以减少火灾升级和降低设备的危险，不会受到化学污染。如果向罐区喷水或（下雨），则-162℃的LNG会从常温的水中汲取大量热量加速气化，而水也会凝结成霜，甚至结冰，LNG和水在围堰内几乎不能同时以液态形式存在。火灾事故状态下，罐区产生的事故废水按公式计算，结果如下：

公式中V1为LNG储罐容积5000m?，火灾状态下不计入；V2为3636m?；V3、V4均为0 m?； V5为760 m?（按围堰内一次暴雨降雨量100mm计算）。

V事故池=V总- V现有（V现有：围堰内有效容积6470 m?）

经计算：V事故池=3636+760-6470= - 2074 m?。

储罐区围堰对最终消防废水完全可以起到缓冲作用，不需再增加事故水池容积。

（2）工艺装置区：发生火灾或爆炸等事故时产生的事故废液，按事故时一次火灾消防用水量、事故期降雨量、泄漏的化学物料（按50 m?考虑）计算。火灾事故状态下，产生的事故废水：

公式中V1为一个最大冷剂储罐50m?（利用罐区围堰收集，容积不计入事故池）；V2为486m?（按雨天工艺装置区最大连续3小时消防水量计算）；V3为0 m?； V4为50m?； V5为560m?（按装置区内一次暴雨降雨量100mm计算）。

经计算：V事故池=1096 m?。

（3）装车区：消防水用途与罐区一致，但用量较小，与工艺装置区基本一致，不再重复计算。

经综合考虑，项目设一座有效容积1200m?的事故水池，用以收集装置区或装车区的事故废水。

6. 结语

项目按照相关规定设置应急事故水池，保证事故时能有效的接纳装置事故废水，避免其进入水体，造成污染。事故水池设计时严格按照国家规范及行业规定，合理计算容积，降低企业投资成本，使企业运行后更安全、更环保。