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LNG大型低溫儲(chǔ)罐消防安全保護(hù)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

文檔作者：蘇幼明郭國(guó)盛張金石陳帥張輝秦寧孫為志文檔來(lái)源：海洋石油工程股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月18日
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第7期 71一
LNG大型低溫儲(chǔ)罐消防安全保護(hù)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用
蘇幼明，郭國(guó)盛，張金石，陳帥，張輝，秦寧，孫為志
(海洋石油工程股份有限公司， 天津300451)
[摘 要] 以天津浮式LNG項(xiàng)目3-h-~方米全容儲(chǔ)罐為例，分析了儲(chǔ)罐泄漏、蒸汽云爆炸、池火災(zāi)、噴射火災(zāi)等方面的危險(xiǎn)
性。從消防水冷卻、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、干粉滅火及便攜式滅火器滅火等方面進(jìn)行了整體考慮， 自主設(shè)計(jì)的3萬(wàn)立方米全
容儲(chǔ)罐消防安全保護(hù)方案及其施工的成功經(jīng)驗(yàn)，可為類4~LNG大型低溫儲(chǔ)罐消防安全國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和建造提供借鑒。
[關(guān)鍵詞]液化天然氣；低溫全容式儲(chǔ)罐；消防安全方案，應(yīng)用
中國(guó)海油近年來(lái)在LNG產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展很快。
大型低溫LNG儲(chǔ)罐是LNG接收站的核心設(shè)備，是
安全要求最高的設(shè)備，其設(shè)計(jì)和建造集合了多種
學(xué)科技術(shù)， 投資高、建造周期長(zhǎng)， 因此LNG儲(chǔ)罐
的設(shè)計(jì)水平是制約LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在我國(guó)
已經(jīng)建成的LNG項(xiàng)目中，LNG大型低溫儲(chǔ)罐均
由國(guó)外承包商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)， 自主設(shè)計(jì)和建造能力較
弱。隨著我國(guó)對(duì)清潔能源需求的不斷增長(zhǎng)，大量
進(jìn)口LNG將成為必然趨勢(shì)，2020年將達(dá)到每年進(jìn)
口6000萬(wàn)噸。因此，隨著我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，
能否盡快實(shí)現(xiàn)LNG項(xiàng)目關(guān)鍵設(shè)施的國(guó)產(chǎn)化， 已成
為制約LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵 ”。
天津浮式LNG項(xiàng)目作為國(guó)家重點(diǎn)能源項(xiàng)目、
中國(guó)海油和天津市的重點(diǎn)項(xiàng)目，擔(dān)負(fù)著保障天津
市天然氣安全穩(wěn)定供應(yīng)的重要任務(wù)，天津LNG項(xiàng)
目?jī)勺?萬(wàn)立方米混凝土全容儲(chǔ)罐是國(guó)內(nèi)首次建
設(shè)、中國(guó)海油第一次自主設(shè)計(jì)、自主采辦、自主
建造、自主管理的工程應(yīng)』丑項(xiàng)目，打破了國(guó)外廠
商對(duì)LNG行業(yè)的壟斷。它的設(shè)計(jì)與建成對(duì)中國(guó)海
油新能源發(fā)展具有重要的工程意義。
大型低溫LNG儲(chǔ)罐一旦發(fā)生泄漏，將可能導(dǎo)
致蒸汽云爆炸、池火災(zāi)、噴射火災(zāi)等事故，對(duì)周圍
的環(huán)境、人員、設(shè)備等造成極大危害【 。本文分析
了大型低溫LNG儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)及火災(zāi)危險(xiǎn)特性，根
據(jù)國(guó)家現(xiàn)行最新設(shè)計(jì)防火規(guī)范，參考借鑒了西比埃
(CBI)歐洲工程公司在福建LNG項(xiàng)目及STTS在廣
州大鵬LNG項(xiàng)目中的先進(jìn)]：程設(shè)計(jì)， 自主設(shè)計(jì)與應(yīng)
用了LNG大型低溫儲(chǔ)罐消防安全保護(hù)方案。
1 LNG全容儲(chǔ)罐組成
天津浮式LNG項(xiàng)目涉及的LNG儲(chǔ)罐為全容
式鋼筋混凝土儲(chǔ)罐，包括一個(gè)主容器和次容器，
二者構(gòu)成一個(gè)完整的儲(chǔ)罐。主容器是一個(gè)儲(chǔ)存液
體產(chǎn)品的自支撐式鋼制單壁罐，次容器為一個(gè)具
有拱頂?shù)淖該问交炷羶?chǔ)罐，頂蓋為鋼筋混凝土
結(jié)構(gòu)。該罐體的優(yōu)點(diǎn)是可以有效防止罐內(nèi)LNG泄
漏。罐區(qū)共有兩個(gè)直徑47 m，高度37 rll儲(chǔ)罐。儲(chǔ)
罐結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖卜a
圖卜b
1一主容器(鋼制)；2一次容器(混凝土)；3一底部絕熱
層；4一基礎(chǔ)；5一基礎(chǔ)加熱系統(tǒng)；6一柔性絕熱密封；
7一吊頂(隔熱)；8一罐頂(混凝土)；9～松散充填絕熱
層；10一混凝土頂；11一預(yù)應(yīng)力混凝土外罐(次容器)；
l2一預(yù)應(yīng)力混凝土外罐內(nèi)側(cè)的絕熱層
圖1全容式儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)圖
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作者簡(jiǎn)介：蘇幼明(1985～)，男，福建福安人，碩士研究生，
工程師。主要從事海洋石油平臺(tái)及液化天然氣接收終端工藝、安全
的設(shè)計(jì)和研究工作。

一
74 ■ 安全密封 石油和化工設(shè)備
2014年第17卷
f 6 l 斜梯 I 58．77 l 20．4 I 1198．9 I 350 I 18 37
}7 I 立管管廊 I 21．8 l 20．4 I 444．72 I 350 I 8 35
經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明，每個(gè)儲(chǔ)罐接入點(diǎn)(儲(chǔ)
罐和接收站界面)的計(jì)算壓力需求是7．5 bar，計(jì)算
噴淋流量需求為627 m3／h。
水噴淋系統(tǒng)為自動(dòng)控制， 同時(shí)具有遙控和就
地控制的功能?；馂?zāi)探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后，
傳輸信號(hào)到火災(zāi)報(bào)警控制盤，通過(guò)火災(zāi)報(bào)警控制
隈流
盤的聯(lián)鎖控制信號(hào)啟動(dòng)噴淋閥，從而開(kāi)啟水噴淋
系統(tǒng)。
3．2高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)
LNG儲(chǔ)罐的事故收集液池需要設(shè)置高倍數(shù)泡
沫滅火系統(tǒng)，其流程圖如圖5所示。
圖5 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)流程示意圖
設(shè)置高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的目的是控制泄漏
到LNG收集液池內(nèi)的LNG發(fā)生揮發(fā)及流淌火災(zāi)，
減少LNG池火的熱輻射。高倍泡沫系統(tǒng)由高倍
數(shù)泡沫原液罐、過(guò)濾器、控制閥、泡沫比例混合
器、泡沫產(chǎn)生器、閥門及管道等組成， 典型流程
圖如圖5所示 】。為了盡量減少風(fēng)力對(duì)膨脹的泡沫
的影響，應(yīng)從儲(chǔ)罐LNG收集池兩側(cè)供應(yīng)泡沫， 并
在LNG收集池上部設(shè)一個(gè)泡沫圍欄，以固定泡沫
層位置。泡沫供給量的計(jì)算應(yīng)基于保證在1 min內(nèi)
泡沫能覆蓋LNG收集液池全池，并維持30 min。
高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的工作壓力在500～1000
kPa之間，泡沫原液罐有效容積為1．0 m ，泡沫原
液選用3％的高倍數(shù)泡沫原液。設(shè)計(jì)泡沫混合液供
給強(qiáng)度為7 L／min．m ，泡沫混合液供給時(shí)間為4O
min。選用發(fā)泡倍數(shù)為300～500倍的高倍數(shù)泡沫發(fā)
生器，其額定流量為3 L／s。泡沫混合液的儲(chǔ)量應(yīng)
不小于設(shè)計(jì)用量的200％。
高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)采用自動(dòng)控制。每個(gè)
LNG收集液池至少設(shè)置3個(gè)低溫探測(cè)器， 當(dāng)有2個(gè)
低溫探測(cè)器探測(cè)NLNG泄漏到收集液池后，或火
焰探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后，由火災(zāi)報(bào)警控制盤
聯(lián)鎖控制啟動(dòng)噴淋閥，從而啟動(dòng)高倍數(shù)泡沫滅火
系統(tǒng)， 向收集液池內(nèi)噴射泡沫混合液。
3-3干粉滅火系統(tǒng)
LNG儲(chǔ)罐罐頂?shù)陌踩y(PSV1出口管處設(shè)置固
定式干粉滅火系統(tǒng)， 以撲滅由于安全閥釋放引起
的火災(zāi) ]。干粉系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制盤、干粉罐、氮?dú)?
瓶組、噴頭、軟管卷盤、閥門及管道等組成，典
型流程圖如圖6所示 】。每個(gè)LNG儲(chǔ)罐有兩個(gè)安全
閥需要干粉滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，通過(guò)干粉系統(tǒng)和
已安裝在排放管內(nèi)的噴頭，保護(hù)每個(gè)安全閥。另
外為了能在儲(chǔ)罐頂部安全閥平臺(tái)上靈活使用干粉
滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)還配備了軟管卷盤。
一套干粉滅火系統(tǒng)的總?cè)萘繛?000 kg。干
粉由管道輸送，通過(guò)噴嘴噴射到安全閥的保護(hù)區(qū)
域。系統(tǒng)噴放時(shí)間為60 S，干粉噴嘴的噴射率為2
～ 閥
一控
扳孔J ‘瓣過(guò)l ￡～
第7期 蘇幼明等LNG大型低溫儲(chǔ)罐消防安全保護(hù)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用 一75．
kg／s， 干粉軟管卷盤
的噴射率為5 kg／s，
干粉噴嘴與干粉軟管
卷盤設(shè)計(jì)為不同時(shí)噴
放。系統(tǒng)設(shè)置100％的
備用量， 以便在萬(wàn)一
發(fā)生復(fù)燃時(shí)再次使
用。
在安全閥平臺(tái)區(qū)
域安裝有兩臺(tái)火焰探
測(cè)器，當(dāng)兩臺(tái)火焰探
測(cè)器同時(shí)檢測(cè)到火災(zāi)
信號(hào)時(shí)，干粉滅火系
統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。同時(shí)，
干粉滅火系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)
和中控室中設(shè)置了手
動(dòng)啟動(dòng)按鈕，可以進(jìn)
行人工操作。
干粉滅火系統(tǒng)的
現(xiàn)場(chǎng)控制盤安放在安
全閥平臺(tái)以外的逃生
通道旁邊，在安全閥平臺(tái)發(fā)生火災(zāi)情況下，操作
人員可以在火場(chǎng)以外進(jìn)行滅火操作。
3．4推車式及手提式滅火器
LNG儲(chǔ)罐罐頂各平臺(tái)設(shè)置推車式及手提式
滅火器，用于控制中等程度的火災(zāi)，直到消防隊(duì)
到達(dá)。滅火器布置于罐頂各平臺(tái)的關(guān)鍵、合理位
置，并易于操作[8】。其中在罐內(nèi)泵平臺(tái)和進(jìn)料平臺(tái)
各設(shè)置一個(gè)50 kg ABC類推車式干粉滅火器；在罐
內(nèi)泵平臺(tái)、進(jìn)料平臺(tái)、儀表平臺(tái)及PSV平臺(tái)的關(guān)鍵
位置均勻設(shè)置10個(gè)l0 kg ABC手提式干粉滅火器，
參見(jiàn)儲(chǔ)罐罐項(xiàng)消防設(shè)備布置圖2、圖3。
4結(jié)論
LNG大型低溫儲(chǔ)罐一旦發(fā)生火災(zāi)，事故造成
的影響將是災(zāi)難性的。合理進(jìn)行LNG消防安全保
護(hù)方案設(shè)計(jì)，是保證消防安全的首要前提。天津
浮式LNG項(xiàng)目3萬(wàn)立方米全容儲(chǔ)罐的消防安全設(shè)計(jì)
中，除在儲(chǔ)罐外圍區(qū)設(shè)置室外消防栓、消防炮、
移動(dòng)式高倍數(shù)泡沫滅火裝置、50 Kg推車式ABC類
干粉滅火器及10 kg手提式ABC類干粉滅火器外，
在儲(chǔ)罐區(qū)還設(shè)置了事故收集液池，配備高倍數(shù)泡
沫滅火系統(tǒng)。罐頂進(jìn)料、罐內(nèi)泵、儀表平臺(tái)等各
鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)置消防水噴淋系統(tǒng)， 以保護(hù)人員和
圖6 干粉系統(tǒng)流程示意圖
設(shè)備安全。
罐頂安全閥平臺(tái)配置干粉滅火系統(tǒng)， 以防止
安全閥釋放而引起燃燒。儲(chǔ)罐區(qū)同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的
火災(zāi)和氣體探測(cè)器，其信號(hào)都進(jìn)入FGS系統(tǒng)，一
旦發(fā)生火災(zāi)和LNG泄漏，F(xiàn)GS系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)
的消防設(shè)備。天津浮式LNG項(xiàng)目3萬(wàn)立方米全容儲(chǔ)
罐的消防安全設(shè)計(jì)和施工的成功經(jīng)驗(yàn)，可為類似
LNG大型低溫儲(chǔ)罐消防安全國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和建造提
供借鑒。
◆參考文獻(xiàn)
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17(5)：

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03-11