大型LNG 接收站及码头的消防系统设计方案.pdf

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1、8 C HE MI CA 1 E NG I N E E R I N G D E S I G N 化 工设 计 2 0 0 2，1 2(6)大 型 L NG 接 收 站及 码 头 的 消 防 系统 设 计 方 案 1概 述 邹喜权 中国成达化学工 程公司 成都6 1 0 0 4 1 摘 要 分析大型 L N G接收站及码头的火灾危险性，提出了 L N G接收站及码头消防设计方案。关键词 液化天然气(L N G)接收站码头消防设施 液化 天然 气(简 称 L NG)是 一 种高 效、清 洁 的能源，一般在 常压、低温下储存和运输，储 存温 度一般约 为 一1 6 2 (2。为优化我 国的能源结构，

2、改善环境污染 日益 严 重的状 况，补充东南沿海地 区能源供应，我国 拟 在东 南沿海地 区适量进 口 L N G，建设 L NG接 收站、码头及城市燃气工程 等项 目。世 界上 多个 国家的 L NG工 程成 功、安 全 的运行 记 录为 我 国 建设 L NG项 目提供 了很好 的经验。鉴于 目前在 我 国尚无建设 大型 L N G项 目的 经验，也没有专门适用于 L N G生产、贮存和使 用方面 的消 防标 准、规范，笔者结合在参与编制 广东 L NG项 目可行 性研 究报 告 中的经验，提 出 了大型 L NG接 收站 和码 头 的消 防设计方 案，供 大 家 参 考。2 接 收 站及

3、 码 头 组成 L NG接收站 的规模都很大，如福建 L NG项 目接 收 站 一 期 最 大 用 量 为 3 2 4 9 3 k t a。广 东 L NG项 目接 收 站 一 期 建 设 规 模 为 3 0 0 0 k t a。L NG接 收站一般 由 L NG储罐 区、工艺 区(包括 外输 系统、再冷凝器及蒸发气 压缩 机厂房、开架 式海水 气化器、备用 的浸没燃烧式气化器及外 输 气计 量装置 等)、公用 设施 区(包括供 排水、主 配电、中控、空 压及 氮气储 存 等)、厂前 区(包 括各种辅助设 施)等组成。L NG码 头主要 由运 输 船 泊位及 工 作船 泊 位 组成。L NG码

4、 头运 输船 泊位 的规模 一 般按 可停 靠 l 3 6 1 6万 船考 虑。本文 中所 涉及 的 L NG储罐 为全 容式钢筋 混 凝土储罐，这种储罐有两层罐壁，内层 为钢制罐 壁，外层 为钢筋混凝土罐壁，顶盖也 是钢筋混凝 土，该罐 体 的 优 点 是 能 够 有 效 地 防 止 罐 内 的 L NG泄漏。罐 区共 有 两个 直径 为 8 2 m、高 度 为 3 8 5 m 的 L NG储罐。3接收站及码头的火灾 炸危险性分析 3 1 L NG的组分及特性 L NG的组分及特性见表 l和表 2。表 1 L NG组分 分 子量 沸 点，贮 存温度，液态 比重 气态(空气为 1)气体体积，2

5、 O 液体体积 燃点(在空气中)，下 限 爆 炸极限(气相)上 限 毒性 腐蚀 性 l 7 9l 8 一l 6 O 4 一l 62 0 4 5 65 O 6 2 6l 1 6 4 9 3 6 6 5(V)1 3 1 7(V)无 无 3 2 L N G的火灾爆炸危险性 L NG的低 温、易 挥发 及 天然 气 的 易燃 易爆 特性，以及生产 过 程 中的高压，使 L NG接 收站 及相关设 施、管 线 中存在 比较 大 的 火 灾爆 炸 危 邹 喜权：工程 师，1 9 9 3年 毕业 于南京 化工 大学安全 工程专 业。一直从 事安全 设计工作。联 系 电话：(0 2 8)8 5 5 8 2 1

6、 3 32 1 3 6。维普资讯 http:/ 邹喜 权大型 L N G接 收 站及 码 头的 消防 系统设计 方 案 9 险。L NG储存、输送 及 使 用 的火 灾 危 险性 为 甲 A类。L NG一旦从 储 罐 或 管道 泄漏，一 小部 分立 即急剧气化成蒸气，剩 下的泄漏到地面，沸腾气 化后与周 围的空气 混合 成冷蒸气雾，在空气 中冷 凝形成 白烟，再 稀释受热后与空气形成爆炸性 混 合物。这种爆 炸性混合物若遇 到点火 源，便 可能 引发 火灾甚 至爆炸。L NG泄漏后 形 成 的冷 气体 在 初期 比周 围空 气浓 度大，易形 成 云层 或层 流。泄漏 的 L NG的 气化 量取

7、 决于土壤、大气 的热 量供 给，刚泄漏时 气化率很高，一段 时间以后趋 近于一 个常数，这 时泄 漏的 L NG就会 在地 面上 形成一 种 液流，若 无 围护设 施，泄 漏 的 L NG 就会沿 地 面扩散，一 旦遇到点火源则 可能引发火灾。事故状态 时，设 备 的安 全 释 放 设 施 排 放 的 L NG遇到点火源，也 可能引发火灾。4适用的标准规范 由于 L NG项 目在 我 国 尚属 首建，因此，现 在我 国 尚无 大型 L NG项 目建设 和生 产 的经验 也 没有专 门适用 于 L NG生 产、贮存 和使 用 方面 的消防标 准、规范。接收站 和码头 的消 防设计 只 能参 照

8、 国内相关设计规范 的规定，同时参考使 用 国际通用 的一些标 准。采用 国内标准规 范包括：(1)石 油 化 工 企 业 设 计 防 火 规 范 GB 5 0 1 6 09 2(1 9 9 9年版)；(2)建 筑 设 计 防火 规 范 GI 3 J 1 68 7 (2 0 0 1年版)；(3)建筑 灭火器配置设计规范GB J 1 4 0 9 0(1 9 9 7年版)；(4)石 油化 工企业 可燃 气体和有 毒气体检 测 报警设计规范S H 3 0 6 31 9 9 9：(5)高倍 数、中倍 数泡 沫灭 火 系统 设计 规 范GB 5 0 1 9 69 3：(6)火 灾 自动 报 警 系 统设

9、 计 规 范 GB 5 01 1 6 9 8；(7)水喷雾 灭火 系统设计 规范GB 5 0 2 1 9 9 5；参照采 用的国际通 用的标准包括：(1)F P A 5 9 A L NG生产储存 和运输 标 准；(2)E N1 4 7 3 L NG设备 与安装 ；(3)NF P A 1 1 A 中、高倍 数 泡 沫 消防 系 统；(4)NF P A 1 5 固定式水 喷雾灭火 系统；(5)NF P A 1 7 干粉 消防系统。5适 用 的灭 火剂 L NG是一种 深 冷物 料，其 泄 漏 引 起 的火 灾 多数 为气体火 灾，因此 扑 救 L NG及 天 然气火 灾 一般选用 B C类 干粉

10、灭火 剂。水一 般不 用 于扑 救 气体火灾，如把 常温 的水 喷射 到深 冷 的 L NG上 将加剧其挥发 而带来更 大的危险。而 高倍数 泡沫 一般用于 扑救 L NG 的 流淌 火 灾 及 控 制 L NG 的 挥发。喷雾水 主要 用于冷却设备、阀门及控制火 灾 的蔓延。因此，L NG接 收站 及码 头 消 防 系统 选 用 的 灭火 剂主要包括：喷雾 水：冷 却 设 备、阀 门及 控 制 火 灾 的蔓 延。B C类干粉：扑救 L NG及天然气火灾。高倍数 泡沫：控制 L NG挥 发及流淌火灾。6消 防 系统设 计 方 案 L NG接 收站 及码 头设 置 的消 防 系统 主要 包 括：

11、消 防站、高压 海 水 消 防 系 统、干 粉灭 火 系 统、高倍数 泡沫 灭火系统、消 防冷却水 系统、水 幕系统、灭火器和火灾 自动报警 系统 等。6 1 消 防站 L NG接收 站及 码 头 一般 临 海建 设，远离 城 市，没有可 以依托 的城市 消 防站及 企业 消 防站。另外，考 虑到 消 防 自救 的原 则，L NG 接 收站 应 考 虑设 置企业 消防站，其 规模按小型普通 消防站 设 置。消 防站 内配备 1辆抢 险救援 车、1辆 干粉 一泡 沫联用 消防车、1辆 急救车。同时配备一 些 消防装 备，如消 防 队 员个 人 防护 装 备、破拆 工 具、通讯工具等。(8)装 卸

12、油品码头设计 防火规范J T J 2 3 7 6 2 9 9。消防拖船一般利用码 头附近的消防拖船。消防水量的确定 L N G接收站和码头一般邻近建设，因此同 维普资讯 http:/ 1 0 C HE MI C A L E N GI N E E RI N G DE S I GN 一时间的火灾次数按 1 次计。L NG接 收站及 码 头 的消 防水 量 由其 两 者 的 最大消防用水量确定。接 收站 内及码 头各 区域 所 需 的消防水 量见表 3。表 3 消防水量一览表 由表 3可知，接收站和码头消 防用水量最 大 的区域 为码 头，其消 防水量 为 1 0 8 2 m3 h。因此，接 收站和

13、码 头的消 防水量按 l 1 0 0 m3 h设计。由于本文中所涉及的 L NG储罐为全容式钢 筋混凝土储罐，其外层为钢筋混凝土罐壁，顶盖 也采用钢筋混凝土，因此对于罐壁及罐顶均不考 虑设 置消防 冷却水 系统，仅是对 罐 顶 的钢 结构、管道、仪表 阀门、安全 阀或其它 阀门设 置消防冷 却 水 系 统。6 3消 防 水 源 由于 L NG接收 站一般 建 在海边，利用 海水 消防，可 以降低对淡水储备 量的苛刻要求，还可 以不受消 防用水 时间的限制。平时消防水 管 网用 淡水保压，消 防时海 水 消防泵 启动 向管 网供水，消防后用淡水 冲洗 管网，然后用淡水保压。为 了保证消 防水 系

14、统的可靠性，需要对该系 统进行 定期 测 试。当接 收站 或 码头 有 小 型 火灾 时，不希望启动海水 消防泵，因此一般在接收站 内设置 1 个消防水罐，其容积为消防测试泵供水 一个小时的量。该消防水罐的淡水仅用于小型火 灾 的扑救、消防系统 的试验及消 防管 网的清洗。6 4消 防 泵 消防泵 系统 一般包 括海水消 防泵、消防测试 泵 及 稳 压 泵。根据消 防用水量 的需要，设 置 3台海水 消防 泵，2开 l备。其 中 l台 电动 泵，2台 柴 油泵。每 台 泵 的 流 量 为5 5 0 m3 h，设 计 压 力 为 1 5 2M Pa。-接收站 内设 置 1台淡水消 防测试泵，采用

15、 电 动 泵，其 流 量 为5 5 0 m3 h，设 计 压 力 为 1 5 2M Pa。接收站 内设置 2台稳压泵，l开 l备，电动 驱 动。每 台 泵 的 流 量 为 5 7 m3 h，设 计 压 力 为 1 5 2M Pa。6 5 消 防水管 网系统 接收站和码 头一般 共 同设置 l套高 压海水 消 防管网 系统。接 收 站 内消 防水 管 网 形 成环 状 布 置，消防水 主管 直 径 为 D N4 0 0，一 般 采用 埋 地 敷 设。根 据 装 卸 油 品 码 头 防 火 设 计 规 范 (J T J 2 3 7 9 9)第 6 2 1 2条 的规定，引桥 式 码 头 在 引桥或

16、引堤上设 置的消 防供 水管，可采用单 根 消防供 水主管。因此码头 的消防供水一般采用 单 根供 水管，主管直 径为 DN4 0 0。由于采用海 水消防，f!j 此应考虑消 防水 管 网 及设 备的防海水腐蚀措施。6 6室外 消火栓 接收站和码 头 的室外消火栓选用公称直 径 为 1 5 0 mm(6 )的 3出 口湿式消 火栓，每个 消火栓 带 2个 8 0 mm(3”)的 消 防 水 带 接 口及 1个 1 5 0 mm(6 )消防水泵接 口。室外 消火 栓均沿道 路布置，间距不大于 6 0 m。每个室外消 火栓均 配置 一个 室外 消 火栓 箱，其安装位置距 消火 栓不 大于 5 m。

17、每个 室外 消 火 栓箱 内一般配置 2根 8 0 ram(3 )3 0 m 消 防水 带(带快速接 口)，2支 1 9 mm 直流一 喷雾水枪，2个备用 的 8 0 ram(3 )快 速 接 口用垫 圈 和 1个 消火栓扳手。6 7消防水炮 接收站和码头一般设置有两种消 防水 炮，包 括 固定式消防水炮和远控 消防水炮。6 7 1 固定式 消防水炮 接收站 的工艺 区和蒸发气压缩机 区 内设 置固 维普资讯 http:/ 邹喜权大型 L NG接 收站及 码 头的 消防 系统设计 方案 定式 消防水炮，设 置 目的是 为 了保 护 处理 L NG 或 天 然 气 的 设 备。消 防 水 炮 的

18、 进 口 压 力 为 0 6 8 MP a 时，其 额 定 流 量 为1 9 0 0 L mi n (1 1 4 m3 h)，其喷嘴为直流一 喷雾两用喷嘴。消 防 炮 为手动操作，其水平 回转角度 为 3 6 0。，俯仰 角 为 一l 5。+7 5。6 7 2 远控消 防水炮 在码头设置 2个高架远控 消防水炮，消防水 炮设 置 在 高架炮 塔 上，设 置 目的是 为 向着 火 的 L G船提供 消防 冷却 水。消 防水炮 的进 口压 力 为0 7 MP a 时，其 额 定 流 量 为3 6 0 0 L mi n (2 1 6 m3 h)，其喷嘴为直流一 喷雾 两用 喷嘴。远 控 消防水炮 可

19、在码 头控制室遥控操作。6 8固定式水 喷雾系统 码头高架消防水炮的炮塔、从码头到栈桥 的 紧 急 疏 散 通 道、码 头 甲 板 上 的 阀 门 汇 集 区、L NG罐 顶 的 钢结 构、管 道、仪表 阀 门、安全 阀 或其它 阀门需要设 置固定式水 喷雾 系统。各水 喷 雾系统 的喷雾强 度均选用 1 0 2 L mi n m2。所有水喷雾 系统均 为 自动控制，同时具有 遥 控和就地控制 的功 能。火灾 探测器 探测 到火 灾信 号后，传输信号 至火灾报 警控制盘，通 过火灾报 警控制 盘的联锁 控制信号启 动雨淋阀，从而开启 水喷雾 系统。6 9 码头前沿水幕 系统 根 据 装 卸 油

20、 品 码 头 防 火 设 计 规 范 (J T J 2 3 7 9 9)第 6 2 9、6 2 1 0条 的规定，在码 头装卸臂前沿设置一套水幕系统，水幕系统的喷 水强 度为 1-2 0 L s m。水幕 系统 采用 自动控制，同时具有遥控和就 地控制功 能。火灾探测器探测到火灾信号后，传 输信号 至火灾报警 控制盘，通过火灾报警 控制盘 联锁控制 信号启 动雨淋 阀，从而开启水幕系统。6 1 0 高倍数 泡沫灭火 系统 码头、L NG罐 区和工艺 装 置区 的 L NG事故 收集池均需要设置高倍数泡沫灭火 系统。高倍数泡沫灭 火系统 的设 置 目的是控制泄漏 到 L NG收集池内的 L NG

21、的挥发及发生流淌 火灾。设计泡沫混合液供给强度为 7 L ra i n m 2，泡沫混 合液供给时间为 4 0 mi n。泡沫原液选用 3 的高倍 数泡沫原液。选用发泡倍数为 3 0 0-5 0 0 倍的高倍 数泡沫发生器，其额定流量为 4 L s。高倍数 泡沫灭火 系统采 用 自动控制方式。每 个 L NG收集池设 置至少 3个低温 探测 器，当有 2个低温探测器探测到有 L NG泄漏 到收 集池后，或火焰探测器探测到火灾信号后，由火 灾报警控 制盘联锁控制启动雨淋 阀，从而启动高倍 数泡沫 灭 火系统，向收集池 内喷射泡沫混合 液。6 1 1固定式 干粉 灭火 系统 L NG储罐罐顶 的释

22、放 阀处设 置 固定 式 干 粉 灭火 系统，用 于扑救该处 的火灾。码头上也设 置 1套干粉灭火装置，用 于扑救此处 的气 体火灾。系统采用 自动控制 方式。系统设 置 1 0 0 的 备用量。6 1 2灭 火 器 码头、L NG 罐 区及 工 艺 装 置 区 内配 置 8 k g B C类手 提式干粉灭火器；危险 的重 要 场所，如 B OG 压缩 机 房、码 头 等，增设 5 0 k g B C类推 车式 干粉灭火器。在仪表 电气设备 房 间配 置 7 k g手 提式 二 氧 化碳 和 2 5 k g推车式二 氧化碳灭 火器。6 1 3 火灾报警系统 接收 站和码 头设 置 1套火灾报警

23、 系统，火灾 报警系统 由控制盘、探测器及手动报警按钮 等组 成。控制盘主要包括设 置在主控 室的火 灾报 警主 控盘；设置在消防站 内的火灾报警复示 盘；设置 在码头控制室的火灾报警 区域控 制盘；设 置在 每 一幢建筑物 内的火灾报警 区域显示盘。探测器主要包括可燃气体探测器、泄漏探测 器(低 温探 测 器)、火 焰 探 测 器、感 温探 测 器、早期感烟探测器(VE S D A)等。7结语 我 国 目前 尚缺 乏 L NG接 收站及码 头 的建设 经验，相应 的配 套规 范也 比较 缺乏，另 一方 面，由于 L NG储罐罐 型选择 不 一样，其 消防水 量也 有很 大 的差 别。因此，L NG接 收 站及 码 头 的 消 防系统设计方案应 由当地消 防部 门组织 有关专家 进行论证，以使消防系统的设计更可靠、经济和 适用。(收稿 日期2 0 0 20 61 7)维普资讯 http:/