工业企业内天然气（LNG）储罐消防水量计算的探讨

杨升辉，付庆，陆棋

（1.杭州杭氧化医工程有限公司，浙江杭州310014；2.浙江省化工研究院有限公司，浙江杭州310023）

工业企业内天然气（LNG）储罐消防水量计算的探讨

杨升辉1，付庆2，陆棋1

（1.杭州杭氧化医工程有限公司，浙江杭州310014；2.浙江省化工研究院有限公司，浙江杭州310023）

概述了如何选用相应规范进行工业企业内LNG储罐消防给水计算，如何合理布置固定喷淋装置以合理减少消防用水量、降低建设成本。

天然气储罐；消防给水；固定喷淋装置；水量计算

0　引言

液化天然气（Liquid Natural Gas简称LNG）：主要由甲烷组成的液体流体，并且包含少量的乙烷、丙烷、氮和其他成分。它的爆炸浓度为5%～15%，属甲类危险品。但它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性相对较高。

目前，在我国工业企业越来越广泛地运用LNG作为原料、燃料等，同时也通过加压、汽化转变为压缩天然气（CNG），再加注到汽车储瓶内，作为汽车环保燃料使用。

因此，许多工业企业在原有厂区内设置LNG储罐，但往往是这些企业很多都是老厂扩建，临时增设。而LNG储罐的消防给水要求比较高，事故时需要大量水进行冷却，火灾持续时间达6 h，一般消防水池都要超过1000 m3，基本上增加LNG储罐就需要将原来的消防给水系统重新设计建设，费用高，难度比大型企业新建项目大。

本文重点探讨工业企业天然气（LNG）储罐消防设计对应规范的选用及消防用水量的计算。

1　现行标准规范适应性

作为消防给水设计，国家制定的相关规范多而杂，如何正确使用规范，更加符合LNG储罐消防要求至关重要，不仅能增加安全性，还能降低建设成本。

根据《消防给水及消火栓系统技术规程》GB 50974-2014第1.0.2条规定，本规范适用于新建、扩建、改建的工业、民用、市政等建设工程的消防给水及消火栓系统的设计、施工、验收和维护管理。但是该规范没有对LNG储罐的消防冷却水强度，喷射时间进行规定。只有第3.4.1条提及石油天然气工程工艺装置的消防给水设计流量，应符合现行国家规范标准《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004的有关规定。

本文讨论的是液化天然气使用企业的LNG储罐消防，并没有天然气工程工艺装置。根据《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004第1.0.2条规定，本规范适用于新建、改建、扩建的陆上油气田工程、管道站场工程和海洋油气田陆上终端工程的防火设计。所以不能套用《石油天然气工程设计防火规范》。

那么能否套用《消防给水及消火栓系统技术规程》GB 50974-2014第3.4.5条液化烃储罐消防给水设计的规定呢？可以看一下3.4.5条的条文说明：液化烃是在15℃时，蒸气压大于0.1 MPa的烃类液体及其他类似的液体，不包括液化天然气。所以牵涉LNG储罐的消防均不能使用《消防给水及消火栓系统技术规程》。

其实我国对天然气专门编制了一本规范《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006。

根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006第1.0.2条规定，本规范适用于向城市、乡镇或居民点供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户作燃料用的新建、扩建或改建的城镇燃气工程设计。所以有关LNG储罐的消防给水设计应参照该规范规定。

2　消防水量计算

（以某天然气使用企业设计2个100 m3的LNG储罐消防水量计算为例）

LNG储罐消防水量主要是用于对着火罐及相邻罐的冷却用，而非灭火用。根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006第9.5.1条规定，液化天然气储罐消防水量应按其储罐固定喷淋装置和水枪用水量之和计算，储罐总容积超过50 m3或单罐容积超过20 m3的液化天然气储罐应设置固定喷淋装置。喷淋装置的供水强度不应小于0.15 L/（s·m2），着火罐的保护面积按其全面积计算，距着火罐直径1.5倍范围内的储罐按其表面积一半计算。

本设计的100m3LNG储罐直径为3.74m，长度为20.5m。

按圆柱体计算侧表面为S侧=πDL=3.14× 3.74×20.5=240.75m2。

按球体计算上下底表面为S底=4πr2=4×3.14 ×1.872=43.92m2。

得罐体表面积为S表=S侧+S底=285m2。

着火罐喷淋装置消防冷却水流量为Q固= 0.15×285=43L/s。

相邻罐喷淋装置消防冷却水流量为Q固= 0.5×43=21.5 L/s。

注：如果未对储罐喷淋装置进行左右分开布置，相邻罐喷淋装置消防冷却水流量应按着火罐喷淋装置消防冷却水流量计算。

本罐区LNG总容积为200m3，但单罐容积为100m3，根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006表9.5.1规定，水枪用水量为30 L/s。

故本储罐区计算的总消防冷却水量为Q消= 43+21.5+30=95 L/s。

根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006第9.5.2条规定，LNG立式储罐固定喷淋装置应在罐体上部和罐顶均匀分布。消防水泵的选型及消防水池容积的计算不应按照套规范的计算值来确定，应根据各喷头的布置选型来确定实际用水量，其值应大于计算值。

本次侧壁冷却喷头选用ZSTMB-60/120型水幕喷头（流量系数K=60，喷射角度为120°），分三层布置，每层围绕储罐均布8个，喷头距管壁300mm，保证每个喷头都能喷洒到储罐壁。储罐顶部均匀布置ZSTK-15（流量系数K=80）开式洒水喷头4个，溅水盘离罐顶350mm，以保证储罐顶部均能被保护到。

按储罐顶部最高喷头工作压力0.3 MPa来确定水泵扬程、流量及消防水池的大小。

注：根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006第8.10.7条规定，储罐固定喷水冷却装置出口的供水压力不应小于0.2 MPa，而不是喷头的最小工作压力。

根据喷头流量公式q=K（10×P）0.5得：

Q实际=Q顶+Q侧=52.5 L/s，大于计算值43 L/ s，满足规范要求。

根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006第9.5.3条规定，本罐区总容积虽然小于220m3，但是单罐容积大于50m3，消防水池的容量应按火灾持续时间6 h计算确定。

注：根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014第4.3.6条规定，消防水池大于1000m3时，应设置能独立使用的两座消防水池，每座消防水池应设置独立的出水管，并应设置满足最低有效水位的连通管。

小型移动灭火器设备设置对初期火灾控制非常有效，而且操作简单，成本低。LNG罐区灭火器配置最小级别应根据《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006第9.5.6条规定，每个灭火器的保护半径应根据《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005确定，其他不得低于《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005进行配置。

本罐区设置两具8 kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器和两台35 kg推车式磷酸铵盐干粉灭火器。

3　小结

LNG罐区的消防给水设计主要牵涉的规范有《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006、《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014及《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005。需要我们从三本规范中找出相关条文，逐一比对，从严选用，切不可胡乱套用。水量计算值应根据各喷头相应工况下流量相加所得，否则消防水池的有效容积将不能保证6 h火灾持续时间内的用量。尽可能将固定喷水装置分成两个独立的系统，以合理减少消防冷却用水量，降低企业建设成本。

［1］GB 50183-2004，石油天然气工程设计防火规范［S］.

［2］GB 50028-2006，城镇燃气设计规范［S］.

［3］GB 50974-2014，消防给水及消火栓系统技术规范［S］.

［4］GB 50140-2005，建筑灭火器配置设计规范［S］.

［5］GB 50016-2014，建筑设计防火规范［S］.

［6］GB 50084-2005，自动喷水灭火系统设计规范［S］.

［7］GB50160-2008，石油化工企业设计防火规范［S］.

索尔维为明尼苏达橡塑公司颁发许可

全球领先的特种聚合物供应商索尔维给位于中国江苏省苏州的Quadion LLC（即Minnesota Rubber and Plastics，明尼苏达橡塑公司）颁发许可，将其作为索尔维超高性能聚合物TorlonR聚酰胺酰亚胺（PAI）的认证注塑生产商。这也是全球精密组件及高级制造方案领先设计及供应商明尼苏达橡塑公司从索尔维获得的第二份认证。2015年，该公司在美国威斯康辛里弗福尔斯工厂获得了类似的许可。TorlonRPAI是索尔维特种聚合物产品组合中性能最高的热塑性塑料之一，兼具热固性聚酰亚胺出色的性能以及热塑性塑料熔融加工的优势。索尔维的TorlonRPAI产品线包括在干态和润滑环境下具有无与伦比的耐磨损性能的多种牌号。TorlonRPAI产品系列在高达275℃的温度下能够保持业内最优异的韧度、强度及刚性。TorlonRPAI产品系列还具有出色的抗蠕变性、极低的线性热膨胀系数和卓越的耐磨损、耐化学性能。该材料的优异性能使之非常适合加工成以塑代钢的耐久型承重精密组件如汽车密封环、传动止推垫圈、球形接头插座、精密注塑成型齿轮、转向系统滑动元件。

（来源：http://www.solvay.cn/zh/media/press_releases/20160908-Minn-RP-Torlon-Certification.htm l）

Discussion on the Calculation of FireW ater Consum ption of Natural Gas(LNG)Storage Tanks in Industrial Enterprises

YANG Sheng-hui，FU Qing，LU Qi
（1.Hangzhou Hangyang Chemical&Medical Engineering Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310014，China；2.Zhejiang Chemical Industry Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou，Hangzhou，Zhejiang 310023，China）

This article outlined how to choose the appropriate specifications for industrial enterprises to calculate the LNG tank storage of firewater，and how to arrange the fixed fire sprinkler to reduce reasonable water consumption，and lower construction costs.

natural gas storage tank；fire water supply；fixed sprinkler；water quantity calculation

1006-4184（2016）9-0042-03

2016-06-28

杨升辉(1984-)，男，汉族，浙江湖州人，工程师，主要从事化工厂给水排水工程、消防工程设计。E-mail：512716561@qq.com。