5000m3液化天然气储气项目消防设计

贺慧宁，孙 晨

(1.中国空分工程有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江省天正设计工程有限公司，浙江 杭州 310000)

某天然气公司液化调峰储气设施项目的生产规模为：处理煤层气量为30×104Nm3/d；液化天燃气产量为6.346×104t/a；LNG 贮存容量为 5000m3。

(1)生产装置及辅助生产设施包括：净化液化装置区、压缩机房、LNG罐区、LNG充装台、火炬系统、生产辅助楼、门卫及开票间。

(2)公用工程系统包括：锅炉房、变配电站、控制楼、空压制氮站、循环及消防供水站、消防水池、事故池。

本文针对以上生产装置及公用工程进行消防设计及措施介绍，其中重点介绍5000m3LNG罐区的消防设计。

1 总体消防设计

本项目贯彻“预防为主，防消结合”的方针。同一时间发生火灾次数为一次。

项目主要的消防设施有室内消火栓、室外消火栓、室外消防水炮、灭火器等。项目各建构筑物(装置区)消防系统设置见表1。

表1 各建构筑物(装置区)消防系统设置表

注：室内消火栓○；室外消火栓●；灭火器▲；泡沫※；水炮◎；固定喷淋△；固定干粉★

2 LNG罐区消防设计

2.1 LNG储罐介绍

储存压力： 0.015～0.020MPa

储存温度：-164℃

储罐大小：φ22×19.48

有效容积：5000m3

储罐设计参数属“全冷冻式低温常压储罐”。

2.2 LNG储罐消防设计

根据《石油天然气工程设计防火规范》(GB50183)，LNG罐区需要采取以下消防措施：(1)LNG储罐设置固定式水喷淋系统和辅助水枪(水炮)；(2)罐区集液池设置固定式全淹没高倍数泡沫灭火系统，并与低温探测报警装置联锁。(3)储罐安全阀出口设置固定干粉灭火系统。

2.2.1 固定喷淋系统

固定式消防冷却水量的计算按照GB50183第8.5.5条，罐顶冷取水供给强度4L/(m·min)，罐壁冷取水供给强度2L/(m·min)，计算储罐所需冷却用水量为71L/s。

固定水喷淋采用ZSTWB雾化喷头，三层布置，喷头距离罐壁距离为650mm。

储罐水喷淋系统的启动采用如下方式：探测器探测到火灾信号后，传输信号给控制室，火灾信号确认后，打开阀门室内相应的雨淋报警阀，控制室直接启动消防主泵或由报警阀上的压力开关自动启动消防主泵，从而开启水喷雾系统，对罐体进行降温冷却，保护罐体。此外，控制阀也具有手动开启功能。

固定水喷淋系统管道采用内外热镀锌钢管，沟槽或螺纹连接。

2.2.2 辅助水枪(水炮)

辅助水枪(水炮)消防用水量按照GB50183第8.5.6条，用水量为45L/s。

LNG储罐区周围设置4台固定式消防水炮，消防水炮的进口压力为1.0MPa，其额定流量为30L/s，其喷嘴为直流-喷雾喷嘴。消防水炮手动操作，水平回转角度大于180°俯仰角为-50°～+80°。

2.2.3 高倍数泡沫灭火系统

液化天然气厂站设置高倍数泡沫灭火系统有两个目的：一是当液化天然气泄漏尚未着火时，用高倍数泡沫将其盖住，可阻止蒸气云的形成；二是当着火后，覆盖高倍数泡沫控制火灾，降低辐射热，以保护其他相邻设施[1]。

LNG储罐区集液池、装车区集液池、液化工艺装置区集液池分别设置固定式高倍数泡沫发生器，罐区另外设置两台移动式高倍数泡沫发生器以防止LNG流淌。

固定式高倍数泡沫灭火系统由消防水泵、负压比例混合器、高倍数泡沫产生器、泡沫液储罐及导泡筒等组成。

根据《泡沫灭火系统设计规范》GB50151第6.3.5条：泡沫混合液的供给强度不宜小于7.2L/(min·m2)， LNG罐区集液池面积为32 m2，所需的强度为7.2L/(min·m2)×32m2=230.4L/min，配置泡沫灭火装置的泡沫混合液流量为240L/min，发泡倍数为500倍，混合比为3%，进水压力1.0MPa。根据泡沫连续供给的时间不小于40min，可计算一次灭火时间内需要的泡沫液量为：

240L/min×3%×40min=288 L，配置500L高倍数泡沫储罐，并相应配置泡沫发生器及导泡筒。

另外设置两台移动式高倍数泡沫灭火装置，泡沫混合液流量为240L/min，发泡倍数为500倍，配置200L泡沫储罐。

高倍数泡沫灭火系统具有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。当LNG集液池的低温探测器探测到有LNG泄漏到集液池后，由火灾报警控制盘联锁控制启动阀门室内的雨淋阀和泡沫液控制阀，从而启动高倍数泡沫灭火系统，向集液池内喷放泡沫。

2.2.4 固定干粉灭火系统

根据GB50183第10.4.7条，本设计在储罐罐顶通向大气的安全阀出口设置一套固定干粉灭火系统，用于扑灭安全阀出口处的火灾。本系统采用ZFP500 型干粉灭火装置1套，红外三频报警系统组成自动灭火系统。装置动力源为氮气瓶，一旦发生火灾，通过控制器(也可人工按下电源按钮)使电源通过控制线路，使氮气瓶释放氮气，推动干粉，通过管道，喷头将干粉喷出，扑灭火灾。本装置由500kg干粉干粉储罐、启动瓶、氮气瓶组、减压阀、输粉机构(管道、每个安全阀出口设四个干粉喷头)、电控柜等组成。系统采用自动控制方式、手动控制和应急操作三种控制方式。

3 厂区通用消防设施

3.1 消防水池及泵房

根据GB50183第10.4.5条，罐区消防需要考虑56L/s的余量。

根据GB50183第8.5.7条，火灾持续时间为6h，一次火灾时间内所需的总消防水量为：

(71L/s+45L/s+156L/s)×6h×3600/1000+4L/ s×40 ×60/1000=3724.8m3

本厂消防水池有效容积为3800m3，钢筋混凝土结构。消防水池分为可独立使用的两座。消防泵为自灌式引水，消防泵选用三台消防电泵，消防电泵参数为Q=100L/S，H=100m，N=160kW，两用一备。设全自动消防稳压设备一套，稳压泵两台，一用一备，稳压泵参数为Q=5L/S，H=110m，N=11kW。稳压设备配隔膜式稳压罐一台，有效调节容积V=450L。

消防泵的具有控制室远程手动/自动启动、消防泵控制柜就地启动、报警阀上的压力开关启动和消防泵出口主管压力开关启动等多种启动方式。

3.2 室内外消火栓系统

本项目室外消防环网管道由DN300的管道构成，室外消火栓选用公称直径DN100的出口消火栓，每个消火栓带2个DN65的消防水带接口及1个DN100的消防车接口。室外消火栓均沿道路布置，其大口径出水口面向道路。

消火栓距路面边不大于2m，距建筑物外墙不小于5m，离被保护的设备距离至少为15m。室外消火栓采用防冻型，阀体上的自动泄水阀埋设于冰冻线以下。

3.3 灭火器配置

本设计除以上消防设施外，还根据建筑物的危险等级及火灾种类的不同，按规范要求分别配置一定数量的推车式及手提式灭火器，以保证扑救初期火灾及零星火灾。

3.4 其它消防措施

为了保证生产安全，厂内设有兼职消防队员，并定期进行消防知识学习和消防培训，增强消防防火意识，提高扑灭火灾能力。

4 结束语

天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。作为一个全球争夺的热门能源商品，LNG储罐的消防安全也不容忽视。本文以某5000m3LNG储罐的消防设计为例，介绍了LNG储罐的固定喷淋系统、消防炮系统、高倍数泡沫灭火系统、固定干粉灭火系统以及灭火器等辅助灭火系统的设计。随着天然气行业的快速发展，未来必将出现更大储量的LNG储罐，也将对LNG储罐的消防安全提出更高的要求。