大牛地气田天然气脱水脱烃工程消防系统设计

张 迪，孙秀会，关晓龙

1.山东莱克工程设计有限公司，山东东营 257026

2.中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257026

大牛地气田天然气脱水脱烃工程消防系统设计

张 迪1，孙秀会1，关晓龙2

1.山东莱克工程设计有限公司，山东东营 257026

2.中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257026

以大牛地气田天然气脱水脱烃工程项目为依托，介绍了消防水源、消防水泵、消防稳压装置及消防环网等消防水系统的设计原则和方法，阐述了水喷雾灭火系统中设计参数取得的依据及安装布置的理念，并探讨了泡沫灭火系统及移动式干粉灭火系统的设计思路。天然气处理站场应该结合自身的实际情况，做好消防系统设计工作，不仅满足相关规范的要求，还应尽可能做到统筹兼顾、方便使用、经济合理。

天然气处理站；消防系统设计；水喷雾灭火；消防水系统；泡沫灭火

1 项目概况

大牛地气田新建脱水脱烃站，设计天然气处理规模为50亿Nm3/a，进气压力为2.0～4.5 MPa，主要采取注甲醇低温分离加轻油吸收工艺。气田来气经过脱水、脱烃处理后，由站内压缩机增压外输。

新建的脱水脱烃站包括：工艺装置区、储罐区、压缩机厂房、热媒炉区、装车区、辅助生产区等。储罐区新建2座650 m3轻油球罐、2座650 m3液化石油气球罐，总储量超过2 600 m3，属于二级站场。根据站内不同的消防对象，设置了临时高压消防冷却水系统、水喷雾灭火系统、泡沫灭火系统和移动式干粉灭火系统。大牛地气田建有一级消防站1座，距离该脱水脱烃站约30 km，能够作为本站消防外协力量。

2 消防水系统

新建脱水脱烃站的消防水系统采用临时高压消防给水系统，管道内充满水，由消防稳压装置将消防冷却水管网稳压在0.70～0.90 MPa。站内新建2座2 000 m3消防水罐、消防泵房、雨淋阀组间等，新建消防冷却水管网沿储罐区、工艺装置区道路成环状布置，管网设有消火栓、消防水炮。消防系统工艺流程见图1。

图1 消防系统工艺流程

2.1 消防水源

由于脱水脱烃站附近无市政供水管网可以依托，因此在站内打水源井2口。站内新建的2座2 000 m3消防水罐，用于储存消防用水，由2台水源井泵为消防水罐补充水。水源井出水量既要满足生产和生活用水量，同时满足消防补水时间≤96 h的要求。

消防水罐设有就地液位显示装置和低、高、高高液位报警装置，报警信号可传至中控室。

2.2 消防水泵

消防水泵排量根据站内一次最大火灾所需水量的100%设计，压力满足消防系统最不利点消防灭火需求。站内一次最大火灾需消防水量3 283 m3，消防供水强度156 L/s。

消防泵房内设置电动消防冷却水泵3台（Q=80 L/s，H=100 m，2用1备）。

消防冷却水泵可现场手动或控制室远程启动。消防任务结束后由消防管理人员现场手动关闭消防冷却水泵。消防冷却水泵出水管道设置压力传感器，当压力＜0.6 MPa时自动启动1台消防水泵（P-0702A）；当压力＜0.5 MPa时，自动启动2台消防水泵（P-0702A/B）。中控室接到火灾信号，由值班人员判断着火点，中控室自动启动或现场消防管理人员开启电动消防冷却水泵（P-0702A/B），进行消防冷却。如果其中1台电动消防冷却水泵在30 s内无法完成启动时，中控室显示“故障”，备用电动消防冷却水泵（P-0702C）自动启动。

2.3 消防稳压装置

消防泵房内设消防稳压装置1套（Q=5L/s，H=100 m）。

消防稳压装置用于保持消防主环管路压力，消防稳压泵的启停由出水管道的压力控制，当管网压力＜0.70 MPa时，稳压泵自动启动，当压力＞0.90 MPa时，自动停稳压泵。

2.4 消防环网

消防环网是站内消防水的主要通道，环网设截断阀隔离，保证管网在任意一处发生故障时，其他位置仍可以正常使用。

消防冷却水沿储罐区道路设DN300管网，工艺装置区道路设DN200管网，且成环状布置；压缩机房、装车区布设枝状管网，管网设有消火栓、固定消防水炮；站内还设有2座移动式消防水炮作为消防冷却的辅助手段。

3 水喷雾灭火系统

储罐区设水喷雾灭火系统。水喷雾灭火系统由消防水管网、雨淋阀组、过滤器和水雾喷头等组成，其作用是保护球罐在火灾高温下不破坏，并通过水的冷却作用使燃烧速度降低。

每座球罐的喷淋管道由2路管道供水，每路管道均设雨淋阀、Y型过滤器、减压阀、压力就地指示装置等，所有喷淋供水管道均接自站内消防主环状管网。根据不同球罐的喷淋需求开启不同雨淋阀，进行喷淋冷却。雨淋阀可现场手动或控制室远程启动；消防任务结束后，由消防管理人员现场手动进行雨淋阀关闭。

3.1 设计参数

在球罐水喷雾灭火系统的设计中，水雾喷头的选择与布置是难点，需要根据喷头的流量特性系数、雾化角、有效射程等因素综合考虑。

GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》要求，着火罐的喷水强度按整个罐体表面积计算，为9.0 L/（min·m2）；相邻罐（距着火罐直径1.5倍范围内）的喷水强度按罐体表面积1/2计算，为9.0 L/（min·m2）。根据球罐位置的间距，一罐着火，相邻罐仅为一座；辅助水量按60 L/s考虑；火灾延续时间按6 h考虑；消防管道供水压力为0.9～1.0 MPa。

根据GB 50219-2014《水喷雾灭火系统设计规范》要求，水雾喷头工作压力P为0.35 MPa，喷头雾化角α为120°，喷头距离球罐外壁距离h为0.60m，喷头距环管管段为100 mm。喷头选择ZSTW型开式中速水雾喷头。

3.2 布置安装

喷淋立管沿球罐立柱上罐，并对称敷设，可以将球面分成两个独立的喷淋区域，根据喷淋水量供水立管为DN150；分支管道与喷淋环管中间处连接，实现环管1/2处分流。

喷头选择ZSTW型开式中速水雾喷头，铜合金，G1/2 in（1 in=2.54 cm）外螺纹连接，安装角度指向球罐中心。为实现喷头在球罐表面的最大喷淋面积，设计选择矩形布置。设计中为满足喷淋环管上喷头对称布置的要求，可适当缩小喷头间距。为保护罐顶、罐底安全阀及仪表，特设喷头各4个。球罐下半球环管喷头向上倾斜，无法放空，可考虑在每段环管各增设一个向下喷头。球罐立管下端设法兰及截止阀放空，可根据需要打开排出管内残渣和积水。

4 泡沫灭火系统

泡沫灭火系统主要用于储罐区轻油球罐、装车区消防灭火。消防泡沫管道经泡沫比例混合装置发泡后，从新建消防泵房至储罐区、装车区以3%坡度埋地敷设，设有泡沫栓、固定泡沫炮。消防泡沫环网的最低处设有排水管道，消防灭火完成后能顺利排出环网内的泡沫混合液，减缓腐蚀。

4.1 消防泡沫泵

消防泵房内设电动消防泡沫泵2台（Q=32L/s，H=100m，1用1备）。

消防泡沫泵可现场手动或控制室远程启动；消防结束后，由消防管理人员现场手动关闭消防泡沫泵。

当着火区发出火灾报警时，中控室接到火灾信号，由值班人员判断着火点，中控室自动启动或现场消防管理人员开启消防泡沫泵（P-0703A）进行消防灭火。如果消防泡沫泵（P-0703A）在30 s内无法完成启动时，中控室故障显示，则消防泡沫泵（P-0703B）自动启动。

4.2 泡沫比例混合装置

消防泵房内设贮罐压力式泡沫比例混合装置1套，包含泡沫比例混合器1套（Q=8～48 L/s）、卧式泡沫原液罐1座（5.0 m3，附水成膜泡沫液）、泡沫液推车式电动隔膜泵1台（Q=5m3/h，H=10m）。泡沫混合比6%，泡沫供给时间20 min。

5 移动式干粉灭火系统

脱水脱烃站内按规范设有一定数量的手提式、推车式干粉灭火器，并在站内配1座移动式干粉灭火炮，辅助消防灭火。

6 消防系统防冻措施

大牛地气田位于毛乌素沙地与黄土高原的交接地带，属于温带干旱半干旱大陆性气候，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，最大冻土深度达148 cm。因此脱水脱烃站内消防系统需做好防冻措施：

（1）消防水罐设置离心玻璃棉保温层，厚80 mm，罐内设热水伴热盘管。

（2）消防冷却水管网敷设于冰冻线以下。

（3）室外地下式消火栓泄水口安装于冰冻线以下，入冬前必须将消火栓泄水口以上的水放空。

（4）消防水炮前设有截断阀，截断阀之后设有放空，消防任务结束后可将截断阀之后的水全部放掉。

（5）消防冷却水管网所有截断阀均设阀门井，阀门井配套保温井盖。

（6）球罐下半球环管增设垂直向下喷头，实现环管内喷淋水放空。

7 结束语

综上所述，对天然气处理站场来说，应结合自身的实际情况，做好消防系统设计工作，不仅满足相关规范的要求，还应尽可能做到统筹兼顾、方便使用、经济合理。随着生产的发展和技术的进步，还有更多消防设计理念需要探讨，使设计更加合理。

[1]GB 50183-2004，石油天然气工程设计防火规范[S].

[2]GB 50974-2004，消防给水及消火栓系统技术规范[S].

[3]GB 50219-2014，水喷雾灭火系统设计规范[S].

Fire system design of natural gas dehydration and hydrocarbon removal project in DaniudiGas Field

ZHANG Di1，SUN Xiuhui1，GUAN Xiaolong2
1.Shandong Laike Engineering Co.，Ltd，Dongying 257026，China
2.Sinopec Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Dongying 257026，China

Based on the naturalgas dehydration and hydrocarbon removalproject in DaniudiGas Field，this article introduces the design principle and method of fire system with respects to fire water supply，fire water pump，fire water pressure stabilizer and fire water ring network，illustrates the design parameters and installation of the fire water spraying system，and discusses the design thoughts of foam fire extinguishing system and mobile dry powder fire extinguishing system.Fire system design of natural gas station should not only meet the requirements of related codes，but also consider comprehensively convenient application and cost saving.

natural gas treatment station； fire system design； fire water spraying； fire water system； foam fire extinguishing

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.008

张 迪（1984-），男，山东东营人，工程师，2011年毕业于中国石油大学（华东）环境科学与工程专业，硕士，目前主要从事消防给排水及污水处理工作。Email：13305468708@163.com。

2017-03-24