LNG站消防設(shè)計探討

1、LNG站消防設(shè)計探討摘要:目前我國尚無LNG站消防設(shè)計規(guī)范，筆者在新建LNG站消防設(shè)計審查中，學(xué)習(xí)、借鑒美國、日本等發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗，協(xié)助設(shè)計單位提出了可行的LNG站消防設(shè)計對策。1、概述LNG-液化天然氣的縮寫，按照美國國家標(biāo)準(zhǔn)NFPA59A定義為：一種基本上是由甲烷構(gòu)成的液態(tài)流體，含有微量的乙烷、丙烷、氮或通常在天然氣中存在的其他成分。天然氣主要來源于氣田和油井伴生氣，通常是作為燃料使用。由于其液化儲運技術(shù)要求較高，所以國內(nèi)一直是近距離管道輸送，資源浪費嚴(yán)重。發(fā)達(dá)國家很早就將天然氣進(jìn)行液化 儲運，應(yīng)用于生活、工業(yè)、汽車燃?xì)獾雀鱾€行業(yè)。 1999 年上海引進(jìn)法 國工藝技術(shù)建成了第一個LNG

2、站，作為城市燃?xì)獾膫溆脷庠础?000年 淄博引進(jìn)日本技術(shù)建設(shè)了 LNG氣化站，主要供應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)用氣。由于 目前我國未出臺LNG站消防設(shè)計規(guī)范，筆者結(jié)合淄博 LNG站消防設(shè)計 審查經(jīng)驗，提出一點淺見，供同行及設(shè)計人員參考。2、設(shè)計依據(jù)探討1、1 目前國內(nèi)相關(guān)規(guī)范1、石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范 （1999 年修訂版） GB50160-922、城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范 （1998 年版） GB50028-933、建筑設(shè)計防火規(guī)范 （1997年修訂版） GBJ16-874、建筑防雷設(shè)計規(guī)范 GB50057-945、爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范 GB50058-926、建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范 GBJ140-

3、907、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 GB50116-988、石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范 SH3004-19992、2 國外有關(guān)規(guī)范1、美國國家標(biāo)準(zhǔn) NFPA59A液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲存和裝卸標(biāo)準(zhǔn)（1996年版）2、日本部頒標(biāo)準(zhǔn) KHK4一般高壓瓦斯保安法則 （平成 6 年修訂版）2、3 適用規(guī)范探討由于目前國家尚未出臺LNG站消防設(shè)計規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)對以上列出的有關(guān)規(guī)范的適用性作如下分析：城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范（1998年版）（以下簡稱燃規(guī)）第 102條規(guī)定： 本規(guī)范適用于新建、 擴(kuò)建或改建的城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ毯脱b置設(shè)計。 另據(jù)燃 規(guī)名詞解釋，城鎮(zhèn)燃?xì)馐侵阜媳疽?guī)范燃?xì)赓|(zhì)量要求的，

4、供給居民 生活、公共建筑和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)作燃料用的，公用性質(zhì)的燃?xì)狻Ｒ话?包括天然氣、液化石油氣和人工煤氣。 燃規(guī)第六章對液化石油氣儲 運供應(yīng)做了明確規(guī)定，但對液化天然氣未作說明。石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范（1999 年修訂版）（以下簡稱石化規(guī)） 第 102 條規(guī)定：本規(guī)范適用于以石油、天然氣及其產(chǎn)品為原料的石油 化工新建、擴(kuò)建或改建工程的防火設(shè)計。 石化規(guī)對液化烴的儲運設(shè) 計做了明確規(guī)定。另據(jù)石化規(guī)名詞解釋，液化烴指的是15C時蒸汽壓大于0、1MPa的烴類液體及其他類似的液體。應(yīng)包括液化天然氣。 淄博新建 LNG 站屬液化天然氣氣化、供氣站，向周圍企業(yè)、居民提供 工業(yè)與民用天然氣，應(yīng)屬城鎮(zhèn)燃?xì)夥?/p>

5、圍，但燃規(guī)對液化天然氣儲 運供應(yīng)設(shè)計未作規(guī)定。本著無明確規(guī)范執(zhí)行相近規(guī)范的原則，可執(zhí)行石化規(guī)。該工程LNG儲罐儲存條件為0、3MPa （絕）、-145C，按 照燃規(guī)規(guī)定應(yīng)屬于 “半冷凍式儲罐 ”。但石化規(guī)把液化烴儲罐分 為兩類， “全壓力式儲罐 ”和“全冷凍式儲罐 ”，沒有 “半冷凍式儲罐 ”。為 此，設(shè)計組專門向石化規(guī)國家標(biāo)準(zhǔn)管理組進(jìn)行了請示，得到明確 答復(fù)： “液化烴半冷凍式儲罐可參照石化規(guī)對液化烴全壓力式儲罐 的要求進(jìn)行防火設(shè)計 ”。綜上所述，淄博新建LNG站工程的消防設(shè)計主要依據(jù)石化規(guī)有關(guān) 條款，其他專業(yè)規(guī)范均參照執(zhí)行。美國、日本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對LNG站的儲罐、電器儀表、工藝設(shè)施、安全消防均

6、作了詳細(xì)規(guī)定，雖不能作為設(shè) 計依據(jù)，但可以借鑒參考。3、災(zāi)危險性分析3、1LNG火災(zāi)危險性分析淄博的液化天然氣來源于中原油田，主要組分為（體積百分比V%）：甲烷 93.609；乙烷 4.1154；丙烷 1 . 1 973；其它組分（丁烷、 戊烷、氮、 二氧化碳等） 1.0783。物性參數(shù)：分子量：17.3;氣化溫度：-1623C；液相密度：447kg/m3;氣相密度0.772kg/Nm3 （標(biāo)方：15C、1個大氣壓）；液態(tài)/氣態(tài)膨脹系 數(shù)：612、5m3/m3 （155C）；燃點：650C;熱值：9260Kcal/Nm3;氣 化潛熱：121Kcal/kg;儲存條件：溫度 一145C ；壓力0、

7、3MPa （絕）。天然氣閃點為482632 C，與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸下限（V%）為3.66.5,爆炸上限（V%）為1317,最大爆炸壓力6.8Kg。 天然氣火災(zāi)有以下特點： 火災(zāi)爆炸危險性大； 火焰溫度高、 輻射熱強(qiáng)； 易形成大面積火災(zāi)；具有復(fù)燃、復(fù)爆性。3、2 主要設(shè)備火災(zāi)危險性3、2、1LNG儲罐LNG儲罐為100m3臥式真空粉末絕熱低溫儲罐，雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽材料為0Cr18Ni9 （不銹鋼，0代表含碳量不足1%, 18代表含鉻量為18%, 9 代表含鎳量為 9%）,其化學(xué)成分、含量與美國（ ASTM） 304 鋼以及 日本（JIS SUS304鋼的成分基本相同，外殼材料為 Q

8、235A （Q235A是 國內(nèi)型鋼的一種牌號，也叫 A3剛，國外又稱304L鋼材）。內(nèi)膽與外殼 之間填充珠光砂并抽真空絕熱，內(nèi)膽外面包一層彈性絕熱材料以防止 珠光砂沉積壓實造成的絕熱性能下降。其最大的危險在于絕熱性能下 降，因為 LNG 是低溫深冷儲存，一旦絕熱性能下降，儲罐壓力劇增， 會造成儲罐破裂事故。3、2、2 氣化器 氣化器有冬季使用的水浴式氣化器和其他季節(jié)使用的空浴式氣化器兩 種，其主要作用是 LNG 流經(jīng)氣化器換熱發(fā)生相變，轉(zhuǎn)化為氣體并提高 溫度，經(jīng)過調(diào)壓器調(diào)至0.4MPa (絕)后進(jìn)入管網(wǎng)，然后送給用戶。因 為進(jìn)入氣化器的是液化天然氣，在氣化之前一旦發(fā)生泄漏極易造成火 災(zāi)爆炸事故

9、。3、2、3B0G儲罐鋼制儲罐，用來儲存LNG儲罐罐頂蒸發(fā)氣體(Boiloffgas)。該罐主要用 來平衡LNG儲罐的壓力，一旦LNG儲罐溫度發(fā)生波動，氣化出的氣體 便進(jìn)入該罐。因此BOG儲罐應(yīng)有配套的液化回收系統(tǒng)或放空設(shè)施，避 免超壓造成泄漏事故。3、 3 工藝火災(zāi)危險性 本工藝裝置的火災(zāi)危險性為甲類， 裝置區(qū)內(nèi)的大部分區(qū)域為爆炸危險 1 區(qū)。工藝流程比較簡單， LNG 用槽車運至氣站后卸入儲罐，氣化、加臭、計量后進(jìn)入管網(wǎng)送給用戶。主要火災(zāi)危險有以下幾點： 3、3、1LNG運輸中的分層和渦旋問題LNG 是一種多組分混合物，溫度和組成的變化會引起密度變化，繼而 引起分層和渦旋，表面蒸發(fā)率劇增（

10、渦旋時的蒸發(fā)率比正常狀態(tài)要大20 倍），引起槽車內(nèi)壓力驟增造成泄漏事故， 1971 年意大利曾發(fā)生過 類似事故。3、3、2LNG泄漏問題由于LNG是低溫深冷儲存，所以它的泄漏與一般液化烴有所不同。LNG一旦從儲罐或管道中泄漏，一小部分立即急劇氣化成蒸氣，剩下的泄 漏到地面，沸騰氣化后與周圍的空氣混合成冷蒸氣霧，在空氣中冷凝 形成白煙，再稀釋受熱后與空氣形成爆炸性混合物。LNG 泄漏冷氣體在初期比周圍空氣濃度大，易形成云層或?qū)恿?。氣?量取決于土壤、大氣的熱量供給，剛泄漏時氣化率很高，一段時間后 趨近于一個常數(shù)，這時的LNG泄漏到地面上會形成一種液流。4、消防設(shè)計探討4、1 總平面布局站址選擇及

11、總平面布置均參照石化規(guī)有關(guān)要求執(zhí)行4、1 、 1 站址選擇站址應(yīng)處于全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，站內(nèi)應(yīng)平坦，通風(fēng)良好，便于LNG的擴(kuò)散。距離公共建筑及民用建筑均應(yīng)大于 120米（日本規(guī)范分別為 98.3 米和 65.6 米）。4、1、2 總圖布置 在滿足工藝流程的前提下，應(yīng)合理布置功能分區(qū)，儲存區(qū)、生產(chǎn)及輔 助區(qū)和辦公區(qū)應(yīng)分開設(shè)置。綜合考慮防火間距、消防車道及防火防爆 要求。1.54、2 建筑結(jié)構(gòu)（耐火等級） 站內(nèi)建構(gòu)物均應(yīng)按建筑設(shè)計防火規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，其耐火等級、層 數(shù)、長度、占地面積、防火間距、防爆及安全疏散均按規(guī)范要求進(jìn)行 設(shè)計；建構(gòu)筑物墻、樓板、柱、梁、吊頂?shù)倪x材和結(jié)構(gòu)均需滿足規(guī)范 規(guī)定的強(qiáng)度、耐火、防爆要求。建構(gòu)筑物及重要設(shè)備的聯(lián)合平臺，均 應(yīng)設(shè)置兩個以上的安全疏散口；生產(chǎn)裝置內(nèi)的承重鋼框架、支座、裙 座、管架等按規(guī)范要求涂覆耐火層保護(hù)，耐火層的耐火極限不低于 小時。由于 LNG 的特殊性質(zhì)，站內(nèi)建構(gòu)筑物及重要設(shè)備支架除應(yīng)滿足相應(yīng)的 耐火等級外，