杭州市西部LNG应急气源站消防系统配置设计浅析

作者:高靖科 蔡光辉 任利荣 沈旭峰 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年09月03日

 

摘  要:以杭州市西部LNG应急气源站为例,结合LNG火灾特点,在符合国家相关规范的前提下,对合理设置LNG应急气源站的消防系统进行分析。 
关键词:杭州市 LNG应急气源站 消防系统
Analysis of Fire Protection System of Hangzhou West LNG Emergency Gas Supply Station
Abstract:This paper analyses the setting of fire protection system in LNG emergency gas supply station,taking Hangzhou West LNG emergency gas supply station as an example,according to the characteristics of LNG fire and national codes.
Keywords:Hangzhou LNG emergency supply station  fire protection system
1 工程概述
随着杭州市社会经济的不断发展,天然气作为清洁能源,使用量不断增加,对杭州可持续发展起到至关重要的作用。但是杭州在发展天然气过程中,遇到了冬夏季供需不平衡,缺少调峰应急备用气源的问题。杭州市西部LNG应急气源站的建成有效缓解了这一矛盾,确保杭州市安全、稳定、可靠的供气。西部应急气源站储存LNG规模为4950m3,应急时可保证连续3天的供应量,应急供气规模为80万Nm3/d,最大气化能力为8万Nm3/h。站内建1台4500m3LNG常压罐,3台150m3LNG真空粉末罐,同时建有生产辅助用房、变配电间、综合楼、消防水池、消防泵房等辅助没施。
2 火灾危险性分析
本工程主要危险源为液化天然气(LNG)。LNG是将气态天然气深冷至-162℃以下制得的液态天然气,是以甲烷为主要组分的烃类混合物,其自燃点为650℃,在空气中的爆炸极限为5%~15%,高于-112℃时,其蒸气比空气轻,易于向高处扩散[1]。液化天然气具有低温、易挥发和易燃易爆的特性。液化天然气火灾的特点:火灾爆炸危险性大;火焰温度高、辐射热强;易形成大面积火灾;具有复燃、复爆性。
本工程可能发生的消防事故主要为泄漏事故和火灾事故。可能存在的泄漏事故主要包括(1)储罐发生变形破裂造成LNG大面积泄漏;(2)LNG槽车上储罐管道及阀门发生泄漏;(3)LNG卸车作业过程中发生的泄漏;(4)LNG储罐连接管道及阀门发生的泄漏。可能发生的火灾爆炸事故主要包括(1)LNG储罐、输送设施、管线内天然气泄漏时被点燃产生的喷射火灾;(2)LNG泄漏后形成的LNG蒸气云被点燃产生的闪火。液化天然气一旦从储罐或管道泄漏,一小部分立即急剧气化成蒸气,剩下的泄漏到地面,沸腾气化后与周围的空气混合成冷蒸气雾,在空气中冷凝形成白烟,再稀释受热后与卒气形成爆炸性混合物。形成的爆炸性混合物若遇到点火源,可能引发火灾及爆炸。事故状态时设备的安全释放设施排放的天然气遇到火源,也可能引发火灾。
由于储罐存有大量液体,一旦出现问题,势必会造成严重安全事故,阕此保证储罐安全,防止LNG大量泄漏造成大面积火灾是本站消防设计的核心。
3 消防系统分析
杭州市西部LNG应急气源站消防设计原则就是以防为主,防消结合。
笫一是防止火灾发生。液化天然气泄漏一段时间以后气化率趋近于一个常数,这时泄漏的液化天然气就会在地面上形成一种液流。若无围护或导流设施,则泄漏的液化天然气就会沿地面大面积扩散。因此在每个LNG储罐四周均设置导液沟,罐区东北侧设置集液池。泄漏的LNG沿导液沟流淌到集液池中,防止在罐区内到处流淌而迅速气化扩散。集液池边设置高倍数泡沫发生器,储罐发生泄漏时LNG汇集到集液池内,泡沫发生器能产生大量的泡沫覆盖集液池及周围,阻止LNG快速吸收周围热量气化而形成可燃性天然气蒸气云团[2],同时还具有降低火灾辐射热的作用。
第二是一旦发生火灾能自救,消灭初期火灾,控制较大火灾,防止火灾扩大,给消防队前来灭火争取时间。LNG储罐和储罐区是站内最危险的设备和区域,发生火灾时,受到辐射热的储罐,罐壁温度会迅速上升,导致罐壁强度降低,储罐可能出现变形甚至破裂的危险,造成大面积泄漏引起更大灾害。最有效的方法是利用固定喷水冷却装置对着火储罐及相应设备进行喷水降温保护,每个储罐在罐顶和罐壁各设置一圈水雾喷头,在必要时能喷射水雾覆盖储罐表面,到达冷却降温的目的。同时在站区设置室外消火栓,辅助固定水喷雾系统对储罐进行降温,同时还能作用于水喷雾系统无法覆盖的场所。由于储罐区较大,且储罐高度较高,在工艺区内配置室外消火栓的同时,还配有消防水炮,增加喷射距离,以确保水柱能够覆盖储罐。水雾喷头、室外消火栓和消防水炮除了在储罐发生火灾时,能对储罐冷却降温外,还能在储罐发生泄漏时稀释泄漏的LNG形成的蒸汽云,降低发生火灾及爆炸的概率。
在LNG气化站内水既不能控制也不能熄灭火灾,只是用于冷却降温,要扑灭初期火灾,最有效的就是使用小型干粉灭火器。储罐底部的进出液管、LNG槽车卸液区、工艺管道上的阀门等均是极易发生LNG泄漏的地点,在这些区域均设有小型干粉灭火器,一旦泄漏的LNG遇到火源发生局部小型火灾,便能够快速有效扑灭,阻止火灾扩大,造成严重后果。工艺区内的灭火器配置按《城镇燃气设计规范》执行。除了储罐区地面,4500m3LNG常压罐罐顶也是火灾易发点。在事故状态下或当储罐内部压力过高时,需要通过储罐顶部安全阀释放天然气。在释放天然气时,若遇到火源形成火灾,很可能将火灾引入储罐内,造成更大的危害。因此在4500m3LNG常压罐通向大气的安全阀出口管专门设置了同定干粉灭火系统用于保护,一旦发生火灾,于粉灭火系统能快速喷射干粉灭火剂,隔绝空气,扑灭火灾,防止火灾扩大。
辅助区建有综合楼、生产辅助用房、变配电间、水泵房等建筑,根据《建筑设计防火规范》进行消防设计,
4 消防系统简介
4.1 高倍数泡沫灭火系统
储罐区集液池设一台同定式PF4型水轮式高倍数泡沫发生器,自带比例混合器,由水轮驱动。泡沫发生器白带泡沫液箱,尺寸为1000×800×800(mm),总容积约为6401L。在泵房内设置专用泡沫泵,供高倍数泡沫发生器用水,水与泡沫液经过比例混合器混合能产生大量泡沫,覆盖到集液池中,持续发泡时间为40min。
同时储罐区内还设有3具PF4—100型于推组合型高倍数泡沫发生器,它可作为固定式泡沫系统的补充,能够更快、更有效的扑灭火灾。

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