摘　要：分析了LNG及LNG儲罐的特點，根據國家現行的相關設計防火規范，提出了LNG氣化站消防設計方案。
　　
　　關鍵詞：LNG氣化站；罐區；消防設計

　　小型LNG氣化站通常采用2臺50m³或者100m³真空絕熱儲罐，中型LNG氣化站通常采用4～8臺100m³或者150m³真空絕熱儲罐，單排或雙排布置。由于天然氣屬于易燃易爆物質，因此其儲罐區配置有效的消防設施是氣化站安全運行的必要保障。
　　
　　1 LNG性質與特點
　　
　　LNG是將氣態天然氣深冷至-162℃以下制得的液態天然氣，是以甲烷為主并含有乙烷、丙烷等的混合物。以新疆廣匯公司生產的LNG為例，液體密度為486.28kg/m3，平均相對分子質量為19.444，溫度為-162.33℃。
　　
　　LNG一旦泄漏，將快速氣化成為氣體并向周圍擴散，因大量吸熱使周圍空氣溫度降低，大氣中的水蒸氣冷凝成為霧。天然氣與空氣形成可燃氣體混合物的霧團，此霧團通常是可見的，可以作為可燃性云團的示蹤物，指示出云團的范圍(實際可燃性云團范圍還要更大一些)，能隨風向遠處和天空擴靜當云團中天然氣體積分數在5％～15％范圍內遇明火則著火，云團中的天然氣處于低速燃燒狀態，云團內形成的壓力<5kPa，一般不會造成很大的爆炸危害[2]。
　　
　　2 LNG儲罐特點
　　
　　LNG儲罐為低溫儲罐，150m³及以下容積儲罐通常采用雙層真空絕熱結構，真空層間充填珠光砂。50～150m³儲罐典型形式為立式儲罐，物料進出均口在儲罐底部，外罐頂部僅有一個安全泄放口(防爆膜)；20～50m³儲罐典型形式為臥式儲罐，物料進出口均集中在儲罐一端封頭下部，安全泄放口(防爆膜)在同一端封頭上部，儲罐另一端封頭一般無任何接口。
　　
　　LNG儲罐這種真空絕熱結構可以控制大氣環境下日蒸發率。即使儲罐真空破壞，只要外罐頂部以下未破裂，超過100mm厚的珠光砂絕熱層也能提供有效的隔冷保護，使儲罐內LNG不會迅速氣化。因此，當LNG罐區發生火災時，及時切斷LNG儲罐液相出料口并迅速打開噴淋水管對儲罐壁及下部進出料閥組進行噴淋保護，只要儲罐不破裂就不會引起LNG大量泄漏。
　　
　　3 消防設計
　　
　　消防設計的原則就是以防為主，防消結合。第一是防止火災發生，在生產區設置多個可燃氣體報警探頭，并和儲罐液相出口緊急切斷閥聯鎖，一旦發現泄漏緊急切斷閥可立即關閉，防止LNG大量泄出；第二是一旦發生火災能自救，消滅初期火災，控制較大火災，防止火災擴大，給消防隊前來滅火爭取時間。
　　
　　3．1主要防火設計規范
　　
　　用于LNG氣化站的防火設計規范主要有：
　　
　　①《建筑設計防火規范》(GB50016--2006)；
　　
　　②《城鎮燃氣設計規范》(GB50028--2006)；
　　
　　③《石油天然氣工程設計防火規范》(GB50183--2004)；
　　
　　④《石油化工企業設計防火規范》(GB50160—2，1999年版)。
　　
　　城鎮燃氣設計中使用的主要專業規范就是《城鎮燃氣設計規范》[3]，其次是《建筑設計防火規范》[4]。由于LNG廠站建設在我國剛剛興起，故2004年底以前已發布的規范中尚沒有專門針對LNG廠站設計的專業規范或章節，僅在《石油化工企業設計防火規范》中有關于全冷凍式液化烴儲罐(LNG儲罐屬于此類儲罐)的消防要求。2004年11月4日發布的《石油天然氣工程設計防火規范》中新增加了第十章液化天然氣站場，對LNG站場布置及消防要求甚高，適用于大中型以上LNG站場。國家建設部根據城鎮燃氣的新發展，已經組織專家對《城鎮燃氣設計規范》進行修訂，新增加第9章液化天然氣供應，對儲罐布置及消防等都列出了具體的要求。新版《城鎮燃氣設計規范》(GB50028—2006)已于2006年7月12日發布，并于2006年11月1日起實施。
　　
　　作為城鎮燃氣氣源的中小型LNG氣化站，站內LNG儲存量少，液相管道管徑小，即使管道受損破裂，因管道口徑小、操作壓力低，LNG泄漏也慢，不易在地面上形成大規模的易燃易爆低溫天然氣蒸氣云團。因此，在設計實踐中，在2005年前消防設計按《城鎮燃氣設計規范》中液化石油氣部分設計，2005年后對儲罐較多、場地較充裕的氣化站按《石油天然氣工程設計防火規范》中液化天然氣站場消防要求在原計算消防水量基礎上增加200m3／h備用消防水量，并增加消火栓數量以達到消火栓出水量滿足全部消防水量的要求[5]。
　　
　　3．2預防措施
　　
　　迅速切斷LNG來源和減緩LNG的氣化是消防設計中的第一步措施，即防止天然氣沿地面擴散引發火災，具體措施為：
　　
　　①在罐區內設置多個可燃氣體泄漏報警探頭，重點在儲罐根部閥組及操作閥組附近。
　　
　　②儲罐出液管根部設置遙控緊急切斷閥，并和可燃氣體報警實行聯鎖，做到一旦發現泄漏能及時切斷LNG來源。
　　
　　③儲罐四周設置集液溝，罐區邊緣設置集液池，使泄漏的LNG能沿集液溝流淌到集液池中，防止在罐區內到處流淌而迅速氣化擴散。集液池邊設置高倍數泡沫發生器，發生泄漏時用大量的泡沫覆蓋集液池及周圍，阻止LNG快速吸收周圍熱量迅速氣化而形成可燃性天然氣蒸氣云團。
　　
　　3．3滅火措施
　　
　　①LNG臥式罐區
　　
　　一旦失火，規范要求著火罐和相鄰罐必須同時噴淋[3]，著火罐全部噴淋，相鄰罐一半噴淋將使設計及實際操作變得復雜。另外臥式LNG儲罐筒體部分的雙層密閉結構使筒體部分并不會有LNG泄出燃燒，只可能在封頭一端泄漏燃燒。小型LNG儲罐進出口管管徑小(公稱直徑≤50mm)，即使管道斷裂泄漏量也有限，因此在泄漏點附近LNG會迅速氣化而不會在儲罐組防護墻內大面積流淌，著火點自然也會在泄漏點處。綜上所述，在罐區四周布置多支多功能消防水炮更為適合，可采用一支消防水炮集中噴射著火處，其余消防水炮開花式噴射覆蓋儲罐和閥組。
　　
　　②LNG立式罐區
　　
　　立式LNG儲罐高度較高，最高點通常高于18m，采用普通消防水炮不易覆蓋儲罐上部，如果采用射程遠的消防水炮必然流量大而且水壓要求也高，不僅提高了對消防泵房和消防水池的要求，也使同一消防管網上的消火栓需設置減壓孔板。在石化行業，全冷凍式液化烴儲罐通常罐頂設置噴淋水管，罐壁采用消防水炮噴淋[6]，此方式較為完善，但對消防水量和水壓的要求較高，石化企業通常建有自己專屬的電廠、水廠和消防隊，而城鎮燃氣中小型LNG氣化站不具備此條件。《建筑設計防火規范》(GB50016--2006)第9.6.5條明確規定“液化天然氣儲罐固定噴淋裝置宜采用噴霧頭，固定噴淋裝置的布置必須保證噴淋時，將其儲罐全部覆蓋。”因此，立式LNG儲罐宜設置固定式噴淋裝置，根據選用的噴頭特性，沿筒體上下均勻分布多層環形噴淋管道，并在儲罐下部進出口閥組處架設局部噴頭。同時可在罐區四周布置幾支多功能消防水炮用于輔助滅火。
　　
　　4 結論

    LNG罐區消防噴淋水設計，對于臥式儲罐采用多功能消防水炮噴淋較好，可充分利用消防水炮射程遠、覆蓋面廣的優點。對于立式儲罐，尤其是雙列布置的儲罐，采用在儲罐上安裝多層固定噴淋水環管方式，可使儲罐得到全面的噴淋保護，有效保證儲罐安全。