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【摘要】本文对液化天然气站场所需要的消防设计进行简要介绍。
【关键词】液化天然气站场 水喷雾灭火系统 固定式干粉灭火系统 高倍数泡沫灭火系统
1 前言
用于储存液化天然气，并能处理、液化或气化天然气的站场称为液化天然气站场。
从20世纪90年代起，我国陆续建设液化天然气设施，积累了设计、建造和运行经验，还广泛收集和深入研究了国外有关的标准和规范，特编制了《石油天然气工程设计防火规范》，现就规范和工程项目浅谈一下液化天然气站场的消防系统。
2 泄漏、火灾及爆炸危险
在生产过程中，大量的液化天然气库存是该厂的主要火灾隐患。液化天然气闪点-175℃，自燃点595℃，其蒸汽在空气中的可燃范围5.3～14%。由于它具有低沸点-162℃，必须慎重考虑LNG造成的低温危害。甲烷沸点时其蒸汽比空气重，但随着温度的增加会变得更有活性，高于约-113℃，它比空气轻。
一些可预测危险如下：
2.1 泄漏
通常是由噪音或者因迅速汽化的制冷效果形成的雾或霜判定LNG的泄漏，发生泄漏的系统应尽快隔离并排出LNG。
2.2 蒸气云爆炸
气云的点燃可能导致闪火，并从点燃点传播回泄漏源点，仅在有相当程度的限制时，这样的闪火才会产生严重超压，例如在一个封闭的空间或在其他狭窄的地区。
2.3 池火灾
静止的或流动的LNG集液池可能引发池火灾，如果这样的池火灾发生时，首先应切断燃料供应（隔离泄漏），因此，应将切断阀设在含有易燃液体的压力容器附近，如果泄漏不能隔离，暴漏的厂房、管道和设备应保证冷却水的供应。
2.4 喷射火
气体增压泄漏时可能出现LNG喷射火，例如输出气体或管道气体。不必考虑切断法兰喷射火焰，因为不锈钢外壳提供了一个机械盾阻断了喷射。
3 火灾、泄漏和气体检测
为了及时、准确的探测和报告可燃气体的泄漏或火情，以便及时采取相应措施，以保护生产设施和人员的安全，在液化天然气罐顶设有可燃气体检测和火灾检测器，将信号传送至控制室的控制系统，并进行报警，以便由操作人员或由控制仪表采取必要措施（如进行消防喷淋，进行紧急停车程序等）
4 主动防火
根据国家标准，LNG储罐消防系统的消防设计应包括：固定水喷雾灭火系统、固定干粉灭火系统、高倍数泡沫灭火系统和手提式灭火器。
4.1 固定式水喷雾灭火系统
水喷雾系统的水流应尽可能均匀分布于暴露表面，这样受到辐射的设备的温度不会升高到无法接受的程度。
在以下LNG储罐顶部的特殊设备区应设置固定水喷雾灭火系统：泵组平台、泵回流平台、储罐进料阀、仪表平台。
根据国家规范要求罐顶水喷雾强度应为
20.4L/min.m2。
固定水喷雾灭火系统控制方式：自动控制、手动控制和应急操作。4.2 固定干粉灭火系统
每个LNG储罐每个安全阀出口（PSV）平台应设置独立的固定式干粉灭火系统。该系统包括干粉罐、氮气瓶、喷嘴、连接管、仪表及控制系统。
干粉灭火剂应为碳酸氢钠或碳酸氢钾，干粉灭火剂通过管道送至设备区终止于喷嘴供给区域范围。该系统应提供至少60秒的干粉排放量。
每个单元应有两个独立的干粉罐，并可以同时使用。一个干粉单元总能力至少为1000kg。干粉单元应在安全阀排放口安装固定式喷头。
干粉灭火单元应安装在LNG储罐顶部。
固定干粉灭火系统控制方式：自动启动和手动启动。连接的火灾探测器也能开启该系统。
4.3 固定式高倍数泡沫灭火系统
灭火泡沫可用来减少LNG集液池火的热辐射，辅助在事故中未燃烧的泄漏气体更安全的扩散，集液池应设置固定式高倍数泡沫灭火系统。
两个LNG储罐共用一个集液池，所以固定式高倍数泡沫灭火系统应安装在每一个集液池上。
每一个集液池都设有独立的泡沫单元，泡沫液配比方法应为管线式比例混合器，配常压泡沫液罐。泡沫混合液浓度为3%。
泡沫混合液贮藏罐容积应大于200%的必须泡沫液量。泡沫单元设就地开关，其位置应至少离集液池20m的安全的场所。
每个泡沫系统的开启应设置手动和就地控制开关。
此外，该系统应具有自动启动功能，每个LNG集液池中的3个溢流探测器有2 个有信号情况下自动开启。
4.4 推车式及手提式灭火器
对于初期的小规模溢流火灾，推车式和手提式干粉灭火器也是有效的，其应布置在LNG储罐周围的关键位置及罐顶。
5 被动防火
LNG接收站火灾与炼油厂和天然气处理厂类似，防止火灾和低温事故的最基本、最简单的方式就是防止泄漏。
如果产品泄漏无法避免，则必须保护好周边的设备和支撑结构，以免发生冷脆、火灾。
有一种附加的保护措施就是提高设备及其支撑结构的强度，使其能在火灾中维持其结构的完整性，另一种是遮蔽保护暴露于火灾中的基本操作系统。
LNG接收站还应采取一些措施，在其他保护措施生效或危害源被消除前，防止设备及其支撑结构因遭受低温或火灾而失效。
被动防护不能扑灭火灾，但能提供时间来施行消除危险源的其它措施，如堵住泄漏源、灭火、采取缓解措施诸如提供消防冷却水或增加热量以避免氢脆等。
被动防护的用量取决于事故的持续时间、构件的材料以及维护构件完整的重要性。
被动防火和防冻应原则上遵循油气行业的成熟做法。
5.1 支撑结构
对LNG罐顶泵平台钢框架、支架以及罐底钢管架按规范要求采取覆盖耐火层等耐火保护措施，使涂有耐火层的钢结构的耐火极限满足规范要求。
涂有防火涂料的构件，其耐火极限不应低于1.5h。为防止储罐基础结冰而危害混凝土基础，储罐基础采用承台架空方式。
5.2 电缆及气控管线
地下或周围可能敷设有电缆和气控管线的区域有高火灾隐患，另外，关键设备的电气、仪表控制系统也应受到防火保护，除非设计为火灾中失效也仍然安全。
如果用于启动应急装置的控制信号线可能接触到火，根据API 2218& 6.1.8，配线的耐火极限应到达30分钟，等价于UL1709的接线保护要求。
6 结束语
本文仅根据规范和实际工程项目简要介绍了液化天然气储罐的消防设施，还有许多问题未能涉及，有待同行在具体设计工作中作进一步的探讨。
【关键词】液化天然气站场 水喷雾灭火系统 固定式干粉灭火系统 高倍数泡沫灭火系统
1 前言
用于储存液化天然气，并能处理、液化或气化天然气的站场称为液化天然气站场。
从20世纪90年代起，我国陆续建设液化天然气设施，积累了设计、建造和运行经验，还广泛收集和深入研究了国外有关的标准和规范，特编制了《石油天然气工程设计防火规范》，现就规范和工程项目浅谈一下液化天然气站场的消防系统。
2 泄漏、火灾及爆炸危险
在生产过程中，大量的液化天然气库存是该厂的主要火灾隐患。液化天然气闪点-175℃，自燃点595℃，其蒸汽在空气中的可燃范围5.3～14%。由于它具有低沸点-162℃，必须慎重考虑LNG造成的低温危害。甲烷沸点时其蒸汽比空气重，但随着温度的增加会变得更有活性，高于约-113℃，它比空气轻。
一些可预测危险如下：
2.1 泄漏
通常是由噪音或者因迅速汽化的制冷效果形成的雾或霜判定LNG的泄漏，发生泄漏的系统应尽快隔离并排出LNG。
2.2 蒸气云爆炸
气云的点燃可能导致闪火，并从点燃点传播回泄漏源点，仅在有相当程度的限制时，这样的闪火才会产生严重超压，例如在一个封闭的空间或在其他狭窄的地区。
2.3 池火灾
静止的或流动的LNG集液池可能引发池火灾，如果这样的池火灾发生时，首先应切断燃料供应（隔离泄漏），因此，应将切断阀设在含有易燃液体的压力容器附近，如果泄漏不能隔离，暴漏的厂房、管道和设备应保证冷却水的供应。
2.4 喷射火
气体增压泄漏时可能出现LNG喷射火，例如输出气体或管道气体。不必考虑切断法兰喷射火焰，因为不锈钢外壳提供了一个机械盾阻断了喷射。
3 火灾、泄漏和气体检测
为了及时、准确的探测和报告可燃气体的泄漏或火情，以便及时采取相应措施，以保护生产设施和人员的安全，在液化天然气罐顶设有可燃气体检测和火灾检测器，将信号传送至控制室的控制系统，并进行报警，以便由操作人员或由控制仪表采取必要措施（如进行消防喷淋，进行紧急停车程序等）
4 主动防火
根据国家标准，LNG储罐消防系统的消防设计应包括：固定水喷雾灭火系统、固定干粉灭火系统、高倍数泡沫灭火系统和手提式灭火器。
4.1 固定式水喷雾灭火系统
水喷雾系统的水流应尽可能均匀分布于暴露表面，这样受到辐射的设备的温度不会升高到无法接受的程度。
在以下LNG储罐顶部的特殊设备区应设置固定水喷雾灭火系统：泵组平台、泵回流平台、储罐进料阀、仪表平台。
根据国家规范要求罐顶水喷雾强度应为
20.4L/min.m2。
固定水喷雾灭火系统控制方式：自动控制、手动控制和应急操作。4.2 固定干粉灭火系统
每个LNG储罐每个安全阀出口（PSV）平台应设置独立的固定式干粉灭火系统。该系统包括干粉罐、氮气瓶、喷嘴、连接管、仪表及控制系统。
干粉灭火剂应为碳酸氢钠或碳酸氢钾，干粉灭火剂通过管道送至设备区终止于喷嘴供给区域范围。该系统应提供至少60秒的干粉排放量。
每个单元应有两个独立的干粉罐，并可以同时使用。一个干粉单元总能力至少为1000kg。干粉单元应在安全阀排放口安装固定式喷头。
干粉灭火单元应安装在LNG储罐顶部。
固定干粉灭火系统控制方式：自动启动和手动启动。连接的火灾探测器也能开启该系统。
4.3 固定式高倍数泡沫灭火系统
灭火泡沫可用来减少LNG集液池火的热辐射，辅助在事故中未燃烧的泄漏气体更安全的扩散，集液池应设置固定式高倍数泡沫灭火系统。
两个LNG储罐共用一个集液池，所以固定式高倍数泡沫灭火系统应安装在每一个集液池上。
每一个集液池都设有独立的泡沫单元，泡沫液配比方法应为管线式比例混合器，配常压泡沫液罐。泡沫混合液浓度为3%。
泡沫混合液贮藏罐容积应大于200%的必须泡沫液量。泡沫单元设就地开关，其位置应至少离集液池20m的安全的场所。
每个泡沫系统的开启应设置手动和就地控制开关。
此外，该系统应具有自动启动功能，每个LNG集液池中的3个溢流探测器有2 个有信号情况下自动开启。
4.4 推车式及手提式灭火器
对于初期的小规模溢流火灾，推车式和手提式干粉灭火器也是有效的，其应布置在LNG储罐周围的关键位置及罐顶。
5 被动防火
LNG接收站火灾与炼油厂和天然气处理厂类似，防止火灾和低温事故的最基本、最简单的方式就是防止泄漏。
如果产品泄漏无法避免，则必须保护好周边的设备和支撑结构，以免发生冷脆、火灾。
有一种附加的保护措施就是提高设备及其支撑结构的强度，使其能在火灾中维持其结构的完整性，另一种是遮蔽保护暴露于火灾中的基本操作系统。
LNG接收站还应采取一些措施，在其他保护措施生效或危害源被消除前，防止设备及其支撑结构因遭受低温或火灾而失效。
被动防护不能扑灭火灾，但能提供时间来施行消除危险源的其它措施，如堵住泄漏源、灭火、采取缓解措施诸如提供消防冷却水或增加热量以避免氢脆等。
被动防护的用量取决于事故的持续时间、构件的材料以及维护构件完整的重要性。
被动防火和防冻应原则上遵循油气行业的成熟做法。
5.1 支撑结构
对LNG罐顶泵平台钢框架、支架以及罐底钢管架按规范要求采取覆盖耐火层等耐火保护措施，使涂有耐火层的钢结构的耐火极限满足规范要求。
涂有防火涂料的构件，其耐火极限不应低于1.5h。为防止储罐基础结冰而危害混凝土基础，储罐基础采用承台架空方式。
5.2 电缆及气控管线
地下或周围可能敷设有电缆和气控管线的区域有高火灾隐患，另外，关键设备的电气、仪表控制系统也应受到防火保护，除非设计为火灾中失效也仍然安全。
如果用于启动应急装置的控制信号线可能接触到火，根据API 2218& 6.1.8，配线的耐火极限应到达30分钟，等价于UL1709的接线保护要求。
6 结束语
本文仅根据规范和实际工程项目简要介绍了液化天然气储罐的消防设施，还有许多问题未能涉及，有待同行在具体设计工作中作进一步的探讨。