摘 要：結(jié)合GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB／T 20368—2012《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)》和GB／T 22724—2008《液化天然氣設(shè)備與安裝陸上裝置設(shè)計(jì)》5項(xiàng)規(guī)范，對城鎮(zhèn)LNG廠站的消防用水量、固定消防冷卻的設(shè)置、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)和干粉滅火系統(tǒng)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：液化天然氣； 廠站； 消防冷卻； 滅火設(shè)施； 高倍數(shù)泡沫滅火； 干粉滅火
Discussion on Fire Protection Design for LNG Station in Towns
Abstract：The fire protection water consunlption，fixed fire protection cooling layout，high-expansion foam fire extinguishing systems and dry-powder fire extinguishing systems of LNG stations in towns are discussed based on Code for Design of City Gas Engineering(GB 50028—2006)，Code for Fire Protection Design of Petroleum and Natural Gas Engineering(GB 50183—2004)，F(xiàn)ire Prevention Code of Petrochemical Enterprise Design(GB 50160—2008)，Production，Storage and Handling of Liquefied Natural Gas(GB／T 20368—2012)and Installation and Equipment for Liquefied Natural Gas-Design of Onshore Installations(GB／T 22724—2008)．
Keywords：1iquefied natural gas；station；fire protection cooling；fire extinguishing facility；high-expansion foam fire extinguishing；dry-powder fire extinguishing
1 概述
城鎮(zhèn)LNG廠站消防設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《燃規(guī)》)，但《燃規(guī)》中對于LNG廠站消防的篇幅較少，內(nèi)容不盡完善，國內(nèi)目前也尚未出臺專門針對LNG生產(chǎn)、儲存的消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[1]，給LNG廠站的消防設(shè)計(jì)帶來了一定的困難。
本文針對《燃規(guī)》中LNG廠站消防的部分條文，結(jié)合國內(nèi)與LNG消防相關(guān)的四項(xiàng)規(guī)范——GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱《石油規(guī)》)、GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱《石化規(guī)》)、GB／T 20368—2012《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)》(以下簡稱《生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)》，采用NFPA59A：2009)、GB／T 22724—2008《液化天然氣設(shè)備與安裝陸上裝置設(shè)計(jì)》(以下簡稱《設(shè)備與安裝》，等同BSEN 1473—1997)，分析實(shí)際工程中遇到的問題，對即將修訂的《燃規(guī)》提出筆者的建議，希望能使《燃規(guī)》的LNG消防部分更加完善，更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)。
2 消防用水量
①儲罐消防用水量
《燃規(guī)》第9．5．1條對LNG儲罐消防用水量作出了規(guī)定：“液化天然氣儲罐消防用水量應(yīng)按其儲罐固定噴淋裝置和水槍用水量之和計(jì)算”。對于水槍用水量，幾項(xiàng)規(guī)范的要求基本相同，設(shè)計(jì)中也沒有異議；而儲罐固定噴淋的水量大，對于供水強(qiáng)度的選取，設(shè)計(jì)人員間爭議較大，表1是不同規(guī)范中液化天然氣及液化石油氣儲罐噴淋水量的對比。
從表1可以看出，國內(nèi)規(guī)范中對LNG儲罐噴淋水量的規(guī)定參考了對LPG儲罐的要求，但從燃點(diǎn)、爆炸極限、氣體密度、熱輻射等幾個方面比較，LNG的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性低于LPG[2]。由于水既不能控制也不能撲滅LNG池火，LNG與水接觸后，還會加速其氣化，因此國外規(guī)范對消防用水量沒有硬性規(guī)定，要根據(jù)工程實(shí)際情況確定。
近些年，城鎮(zhèn)LNG廠站的儲存規(guī)模不斷擴(kuò)大，特別是子母罐的使用，使按《燃規(guī)》計(jì)算的儲罐噴淋水量很大。由于城鎮(zhèn)LNG廠站中使用的儲罐基本上采用雙層金屬罐的形式，內(nèi)外罐間填充珠光砂等絕熱材料，內(nèi)罐中的LNG不易受外界溫度影響[3]，因此《燃規(guī)》修訂時應(yīng)考慮對于城鎮(zhèn)LNG儲罐噴淋用水量是否可適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)，并可參考《石化規(guī)》，根據(jù)儲罐的不同形式，供水范圍、供水強(qiáng)度也區(qū)分對待。這樣在保證LNG儲罐消防安全的同時，也能降低城鎮(zhèn)LNG廠站的占地和造價，有利于LNG技術(shù)的發(fā)展。
②消防余量
《燃規(guī)》中沒有規(guī)定LNG廠站的消防余量，消防給水設(shè)計(jì)的母規(guī)范GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中也沒有消防余量的概念。但《石油規(guī)》第10．4．5條要求液化天然氣廠站的“固定消防水系統(tǒng)的消防水量應(yīng)以最大可能出現(xiàn)單一事故設(shè)計(jì)水量，并考慮200m3／h余量后確定”，《生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)》第12．4．2條規(guī)定消防余量為63L/s，《設(shè)備與安裝》中第13．2．3條規(guī)定消防余量為100L／s。對于城鎮(zhèn)LNG廠站的消防設(shè)計(jì)是否需考慮消防余量，消防余量如何選取，還望《燃規(guī)》修訂時能給予明確。
3 固定消防冷卻的設(shè)置
《燃規(guī)》第9．5．2條規(guī)定：“液化天然氣立式儲罐固定噴淋裝置應(yīng)在罐體上部和罐頂均勻分布”。對此條文，筆者的理解為：LNG儲罐頂部存在氣體層，容易受到外界溫度影響，火災(zāi)時需要冷卻降溫；另外，LNG的主要成分是甲烷，相對分子質(zhì)量小，燃燒時儲罐不會出現(xiàn)碳沉積的現(xiàn)象，噴淋冷卻水可形成水膜后沿罐壁流下，對罐壁也有一定冷卻作用。但問題是儲罐噴淋用水量是按罐體全表面積計(jì)算的，并沒有區(qū)分罐頂和罐壁，且供水強(qiáng)度較大。因此，只在罐頂及上部布置噴淋，是沒辦法保證規(guī)范對罐體中下部的冷卻水供水強(qiáng)度要求的；由于整個罐體的冷卻水量都要由上部的噴霧頭分配，使得環(huán)管噴霧頭布置過密，或不得不選用非常規(guī)的大流量系數(shù)噴霧頭。
固定消防水炮在城鎮(zhèn)LNG廠站內(nèi)已經(jīng)非常普遍，但《燃規(guī)》中并沒有相關(guān)規(guī)定，許多設(shè)計(jì)人員將其與室外消火栓一并歸為水槍用水，這是不恰當(dāng)?shù)??！度家?guī)》第9．5．1條規(guī)定，當(dāng)儲罐總?cè)莘e≤200m3且單罐容積≤50m3時，水槍用水量為20L／s；當(dāng)儲罐總?cè)莘e>200m3或單罐容積>50m3時，水槍用水量為30L／s。而單臺消防水炮的出水量一般為30～50L／s，如按水槍用水分配水量，滿足1臺消防水炮都比較困難。
從美國《石油化工廠防火手冊》介紹的火災(zāi)案例來看，水炮能起到冷卻作用，且操作靈活，采用開花形式可對罐壁全面冷卻，直流形式可對重點(diǎn)部位集中冷卻。因此，《石化規(guī)》將固定式水炮和噴淋環(huán)管都作為對罐壁冷卻的固定消防冷卻設(shè)施。綜上所述，噴淋環(huán)管加固定消防炮的冷卻形式適合于LNG廠站，儲罐罐頂和上部由固定噴霧頭保護(hù)，儲罐中下部由消防水炮保護(hù)，固定噴霧頭與消防水炮共同分配儲罐固定冷卻用水量。
4 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)
《燃規(guī)》第9．1．1條規(guī)定液化天然氣總儲存容積不大于2000m3的供應(yīng)站為適用范圍，未提及高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)?！妒鸵?guī)》中第10．4．6條規(guī)定，液化天然氣儲罐總?cè)萘看笥诨虻扔?000m3的廠站，集液池應(yīng)配固定式全淹沒高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。《設(shè)備與安裝》第13．2．6條認(rèn)為LNG的攔蓄區(qū)和集液池應(yīng)配泡沫發(fā)生器。
城鎮(zhèn)LNG廠站設(shè)置高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)有兩個目的：一是當(dāng)LNG泄漏尚未著火時，用高倍數(shù)泡沫將其覆蓋，可阻止蒸氣云的形成；二是當(dāng)著火后，覆蓋高倍數(shù)泡沫控制火災(zāi)，降低輻射熱，以保護(hù)其他相鄰設(shè)備。高倍數(shù)泡沫因會快速燒毀以及需維持1m以上厚度，限制了其應(yīng)用，但在城鎮(zhèn)LNG廠站的集液池中廣泛采用。高倍數(shù)泡沫發(fā)生器與集液池潛污泵、低溫探測器連鎖，發(fā)生泄漏時，集液池低溫探測器報(bào)警，關(guān)閉潛污泵電源，并聯(lián)動開啟高倍數(shù)泡沫發(fā)生器供水系統(tǒng)，噴出泡沫覆蓋集液池中的LNG泄漏液體。
5 干粉滅火系統(tǒng)
《燃規(guī)》中也無對干粉滅火系統(tǒng)的要求，《石油規(guī)》中第10．4．7條規(guī)定：“撲救液化天然氣儲罐區(qū)和工藝裝置內(nèi)可燃?xì)怏w、可燃液體的泄漏火災(zāi)，宜采用干粉滅火。需要重點(diǎn)保護(hù)的液化天然氣儲罐通向大氣的安全閥出口管應(yīng)設(shè)置固定干粉滅火系統(tǒng)。”
《設(shè)備與安裝》第13．2．8條規(guī)定：“宜采用干粉撲滅LNG火災(zāi)。為撲滅LNG池火，應(yīng)將干粉噴灑在液體表面上，不應(yīng)讓干粉撞擊液體表面或與其混合。若干粉與液體表面混合，會加快氣化而不能撲滅火災(zāi)。”為有效撲滅LNG火災(zāi)，干粉應(yīng)即時覆蓋所有著火區(qū)，否則LNG池火殘余的火焰，會將已撲滅的部分重新點(diǎn)燃。干粉滅火系統(tǒng)應(yīng)靠近裝卸區(qū)、LNG泵、蒸發(fā)氣壓縮機(jī)、LNG氣化器及其他LNG可能泄漏處。
國內(nèi)工程中，一般在LNG儲罐、BOG儲罐、管道安全閥等氣體放空部位設(shè)置局部干粉滅火裝置，一旦排出的氣體被點(diǎn)燃，可以自動釋放干粉滅火，避免事故擴(kuò)大造成危險(xiǎn)。對于撲滅液池火災(zāi)，還需《燃規(guī)》訂編時進(jìn)一步明確。
6 結(jié)語
對于液化天然氣火災(zāi)，應(yīng)以控火為主要任務(wù)，而不是滅火。廠站滅火設(shè)施中只有干粉有一定的滅火作用，水和高倍數(shù)泡沫主要用來降低熱輻射量，消防水如果應(yīng)用不當(dāng)，還有可能對火災(zāi)控制產(chǎn)生負(fù)面影響[4]。因此，儲罐發(fā)生火災(zāi)時，就讓它燃燒并關(guān)閉泄漏源，同時冷卻受火災(zāi)熱輻射影響的鄰近設(shè)備，防止火災(zāi)蔓延。城鎮(zhèn)LNG廠站的消防設(shè)計(jì)應(yīng)基于這一理念，才能使消防系統(tǒng)更加合理，在火災(zāi)時發(fā)揮應(yīng)有的作用。
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