热辐射和蒸汽云扩散范围对LNG接收站总图布置的影响分析

逄永健,刘园园

(1.中海油山东化学工程有限责任公司,山东 济南 250000；2.山东大学 控制科学与工程学院， 山东 济南 250061)

化工设计

热辐射和蒸汽云扩散范围对LNG接收站总图布置的影响分析

逄永健1,刘园园2

(1.中海油山东化学工程有限责任公司,山东 济南 250000；2.山东大学 控制科学与工程学院， 山东 济南 250061)

热辐射和蒸汽云扩散范围对LNG接收站总图布置影响较大，如果能提前预估两者的影响范围，将较大提高总图布置的合理性和可行性。

LNG接收站；热辐射；蒸汽云；火灾；爆炸

天然气作为一种清洁、高效的优质能源，已经成为低碳环保能源的主角。液化天然气(LNG)作为天然气能源中的重要组成部分，其需求量也在逐步增加。国家非常重视LNG产业的发展，中国海油、中国石油和中国石化相继在沿海地区建设和规划了多个LNG接收站，以缓解和补充部分地区天然气供给不足的困境。

由于LNG接收站的主要作用是接收、储存LNG，以及外运LNG和外输天然气，为满足上述功能，LNG接收站主要由LNG码头、储罐、气化器、BOG压缩机、火炬系统、LNG装车设施和配套的公用工程及办公设施组成。而火灾、爆炸是LNG接收站工艺过程存在的主要危险有害因素，因此合理规划布置LNG接收站内的各类设施是降低和避免LNG泄露对周边人员及设施危害的重要措施。

LNG接收站总图布置除考虑工艺流程顺畅，管线短捷、方便生产和检修作业等原则外，最重要考虑是满足防火、防爆等安全要求，体现在总图上是防火间距、热辐射、蒸汽云扩散范围三个主要因素。防火间距要求一般按照《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2015和《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》GB/T20368-2012中相关要求执行，比较容易确定。热辐射和蒸汽云扩散范围需要通过热辐射计算模型和气体扩散模型计算取得，一般是在总图方案已经基本确定的情况下，委托专业咨询公司模拟计算。而总图布置需要再根据计算模型和咨询公司给出的意见进行调整，这样就可能存在总图布置方案的较大改动，所以如果借鉴已有LNG接收站热辐射和蒸汽云扩散范围计算模型结果并结合实际情况进行分析，将降低总图布置方案做较大变动的可能性。

LNG接收站总图布置考虑的热辐射和蒸汽云扩散范围主要指LNG储罐围堰、LNG集液池、火炬系统。目前大型接收站内的储罐基本都采用全容罐，相当于没有储罐围堰，所以文中不考虑储罐围堰对总图布置的影响。本文主要分析LNG集液池和火炬系统的热辐射量和蒸汽云扩散范围对总图布置的影响。

根据某LNG接收站的火灾危害分析报告：风速按1.5m/s、2.5m/s、4m/s、5.5m/s四种条件，大气稳定度按D和F模拟计算；LNG集液池长宽各5米，火炬排放90t/h，即25kg/s，火炬高度34.8m。

1 LNG集液池火灾时的热辐射

按集液池全表面积进行火灾后果模拟，热辐射范围如表1：

表1 集液池火灾后果模拟热辐射范围(自收集池中心，单位m)

根据GB50183-2015第10.2.7条，在集液池内液化天然气引燃产生的热辐射量大于或等于4.73kW/m2、9kW/m2、15kW/m2、32kW/m2的界线以内，不应布置某些建构筑物已做出具体说明，在接收站总图布置时可参照表1确定集液池的位置。

如果办公楼、集中控制室、仪表控制间、维修车间、化验室和仓库等建筑物高程比集液池高，则可根据图1和图2范围适当缩小距离。

(X为水平方向，Y为垂直方向)

图2 风速5.5m/s集液池火灾热辐射范围(X为水平方向，Y为垂直方向)

2 LNG集液池的蒸汽云扩散范围

根据GB50183-2015第10.1.6条，蒸气云扩散隔离区是指空气中气体平均浓度不应超过甲烷爆炸下限的50%的区域，该区域内不应设置发生火灾时，影响火灾扑救或可能造成重大人身伤亡的重要设施，且蒸气云扩散隔离区边界不应超出站场围墙。该隔离区大小即蒸汽云扩散范围可在火灾危害分析报告查出，见表2。而不同浓度的蒸汽云扩散范围随着距离和高度的变化会有所不同，具体见图3。

表2 LNG集液池蒸汽云扩散模拟范围(自集液池中心，单位m)

图3 风速1.5F不同浓度蒸汽云扩散范围

通过图3可以看出，如果将上述的重要设施布置在高于集液池2.6米处，则蒸气云扩散隔离区对重要设施的影响将很小，也可以采用在重要设施和集液池之间设置高于2.6米的实体围墙，也能将影响降低，甚至可以不考虑与蒸气云扩散隔离区的距离。

3 火炬热辐射

在前面叙述的四种风速条件下，火炬燃烧热辐射影响范围逐渐增大，在5.5m/s风速条件下火炬燃烧热辐射分布如图4。

图4 风速5.5m/s火炬燃烧热辐射范围(X为水平方向，Y为垂直方向)

从图4中可以看出，6.31kW/m2热辐射等值线触及0m，影响范围至下风向55m，4.73 kW/m2热辐射等值线触及0m，影响范围至下风向75m，所以在布置LNG接收站火炬时可采取增加火炬高度以减少热辐射的影响，达到缩小与周边设施的距离，节约用地的目的。

4 结束语

总图布置方案一般需要经过与业主多次讨论并基本确定情况下，才进行热辐射和蒸汽云扩散分析，如果能借鉴已有LNG接收站的热辐射和蒸汽云扩散范围分析结果，并结合拟建的LNG接收站的具体情况，设计出的总图方案就可能避免在模拟分析后做出较大调整，也更加合理可行，对拟建设项目有着重要的实际意义。

[1] 中国石油天然气股份有限公司 ，中华人民共和国公安部.GB 50183-2015 石油天然气工程设计防火规范[S].北京: 中国计划出版社,2015.

[2] 全国石油天然气标准化技术委员会.GB/T 20368-2012 液化天然气(LNG)生产、储存和装运[S]. 北京:中国标准出版社,2012.

[3] 石油工业安全专业标准化技术委员会.SYT 6711-2008 液化天然气接收站安全技术规程[S]． 北京: 石油工业出版社，2008.

[4] 顾安忠． 液化天然气技术手册[M]． 北京: 机械工业出版社， 2009.

[5] 王 勇.中国石油唐山LNG项目站址技术评估与比选[J].天然气技术与经济.2014.8(3):53-55，64.

(本文文献格式：逄永健,刘园园.热辐射和蒸汽云扩散范围对LNG接收站总图布置的影响分析[J].山东化工，2016，45(12)：133-134，136.)

Effect of Heat Radiation and Vapor Cloud Diffusion Range to LNG General Layout Analysis

Pang Yongjian1, Liu Yuanyuan2

(1.CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.,Ltd.,Jinan 250000,China;2.School of Control Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061,China)

Heat radiation and vapor cloud diffusion range will give a greater impact to the general layout of LNG. If we can estimate the scope in advance, we will greatly improve the general layout rationality and feasibility.

liquefied natural gas receiving terminal; heat radiation; vapor cloud; fire disaster; explosion

2016-05-15

逄永健(1981—)，山东潍坊人，工程师，工程硕士学位，主要从事总图运输设计工作。

TE972

A

1008-021X(2016)12-0133-02