由于目前我国尚无LNG码头、LNG接收站、LNG罐区等消防设计的国家规范,主要运用的技术标准是《液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准》(GB/T20368-2006)、《石油天然气工程设计防火规范》(GB50183-2004)、《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-92、1999年颁发)、《液化天然气码头设计规范》(试行)JTJ304-2003)等。
LNG火灾危险性为甲类。其燃点650℃、闪点-190℃、爆炸下限(V%)3.6～6.5、爆炸上限为(V%)13～17、最大爆炸压力为6.8kg。LNG火灾的特点有: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。
一、L N G的火灾危险性
(一)L N G泄漏事故的成因和火灾危险性
1.LNG船上储罐管道及阀门发生泄漏;
2.LNG卸船作业过程中发生泄漏;
3.LNG储罐罐顶管道及阀门发生泄漏;
4.低压、高压泵和高压外输设备发生泄漏;
5.LNG装车过程中发生泄漏。
LNG一旦从储罐或管道泄漏,一小部分立即急剧汽化成蒸气,剩下的泄漏到地面,沸腾汽化后与周围的空气混合形成冷蒸气雾,在空气中冷凝形成白烟,再稀释受热后与空气形成爆炸性混合物,若遇到点火源,可能引发火灾及爆炸。
LNG泄漏后形成的冷气体在初期比周围空气浓度大,易形成云层及层流。若无围护设施,则泄漏的LNG就会沿地面扩散,遇到点火源可引发火灾。
事故状态时,设备的安全释放设施排放的LNG遇到点火源,也可能引发火灾。
(二)引发L N G火灾爆炸事故的主要原因
1.LNG大量泄漏到地面或水面上形成液池后,被点燃产生的池火灾。
2.LNG储罐、输送设施、管线内LNG泄漏时被点燃产生的喷射火灾。
3.LNG泄漏后形成的LNG蒸气云被点燃产生的闪燃。
4.高压天然气泄漏时被点燃产生的喷射火灾。
5.密闭空间内(如外输装置区)LNG蒸气云被点燃产生的蒸气云爆炸事故。
二、L N G码头、L N G接收站、L N G罐区等消防设计应注意的问题
(一)码头选址
1.LNG码头的选址可与当地的城市规划和港口规划相衔接。LNG码头与LNG接收站统筹布置。
2.LNG码头应远离海滨浴场、人口密集的居民区和其它工业区。该距离应根据安全评估的结果确定,但不应小于500m。LNG码头宜布置在全年常风向的下风侧。
3.LNG码头宜选在交通方便易于疏散的地点。宜选在天然水深较大且能满足LNG船舶不乘潮通航要求的水域。
(二)总平面布置
LNG码头上布置有卸船臂和卸船气体返回臂。还布置有码头控制室和配电室等。在LNG码头后方还设有LNG储罐区、LNG接收站的工艺区、公用工程区、计量区、仓库区等。
1.LNG泊位可相邻布置,也可与液化石油气泊位共用或相邻布置。采用离岸墩或布置型式时,LNG泊位的液化石油气泊位可分别布置在平台的两侧,但靠泊和离泊操作时应错开。
2.LNG码头工作平台至接收站储罐的净距不应小于150 m,但不宜大于1 000 m。LNG泊位与液化石油气泊位以外的其它货类泊位的船舶净距不应小于400 m。LNG泊位与工作船泊位的船舶净距不应小于200m。
3.相邻两个LNG泊位的首、尾系墩可共用。两泊位船舶净距不应小于0.3倍最大设计船长。可采用离岸墩式两侧靠船布置的LNG码头,两侧泊位的船舶净距不宜小于60 m。LNG船舶在港系泊时,其它通行船舶与LNG船舶的净距不应小于150m。
4.LNG船舶在进出港航道航行时,其前方应有海事巡逻艇清道护航,后方应有消拖两用船护航。
5.LNG船舶应设置专用锚地。锚地与LNG码头和其它锚地的安全净距应大于1000m。
6.LNG储罐之间的间距,LNG储罐与高压泵、BOG压缩机棚及其它建筑的间距,应满足《石油天然气工程设计防火规范》表10.3.6规定的储罐与周围建筑物及设施间距的要求。
7.LNG储罐与火炬的间距应满足《石油天然气工程设计防火规范》表3.2.1中规定的高架火炬与液化烃储罐间距的要求。
(三)码头安全设施
LNG码头应设置防火、防漏和防止事故扩大蔓延的安全设施。
1.消防设施
(1)LNG码头所配备陆上和水上的消防设施,应能满足扑救码头火灾和停泊设计船舶的初起火灾的要求。
(2)LNG码头的消防设施应包括干粉灭火系统、遥控消防水炮、水幕系统等固定的消防设施和其它消防设施。
(3)LNG码头应设置不少于2台固定式远控消防水炮。消防炮塔应设置水幕或喷雾保护装置。消防水炮的射程应覆盖码头上的装卸工艺设施和停泊设计船型的全船范围。应采用直流-水雾两用喷嘴,且具备有线和无线控制。消防水炮宜采用液压驱动,其液压泵可由电动机驱动,也可由水轮机驱动。
(4)操作平台前沿应设置水幕系统。在工作平台和操作平台上应设置带有消火栓箱的室内消火栓,并配备手提式和推车式干粉灭火器。
(5)在码头的控制室和配电间应设置自动气体灭火系统。
(6)LNG码头应配备能喷洒足够数量干粉灭火剂的消拖两用船。消拖两用船宜设置举高喷射装置。
2.可燃气体检测与火灾报警
(1)LNG码头应设置固定可燃气体检测报警仪,并应配备一定数量的便携式可燃气体检测报警仪。
(2)LNG码头应设置声光自动报警器,还应设置监控电视。
(3)LNG码头应设置泄漏LNG的收集和处置的系统。
3.通讯、导航和附属设施
(1)LNG码头应设置与外界统一的专用通讯设施。LNG船舶靠泊后,船舶与码头应建立专用有线通信线路。 LNG码头应根据危险品泊位安全应急通信要求,设置防爆高频无线电话。LNG码头还应设置具备报警、广播和对讲通话等功能的应急广播对讲系统。
(2)LNG码头除应配备导助航设施外,尚应配备带电子海图的差分全球定位系统。
(3)LNG码头应设置足够数量的快速脱缆装置。
(四)建、构筑物防火
(1)根据生产、储存的火灾爆炸危险性确定各建筑物的结构形式、耐火等级、防火间距、建筑材料等。
(2)对工艺装置内承重的钢框架、支架、裙座、钢管架采取覆盖耐火层等耐火保护措施,其耐火极限不应低于1.5h。
(五)防爆
(1)危险区域内电气设备的选型根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-92)的要求来确定。
(2)爆炸性气体环境电气及仪表设备的选择,应不低于爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。
(3)爆炸危险区域内的电缆全部采用阻燃电缆。应急照明和消防系统采用耐火电缆。
(4)加强设备、管道、阀门的密封措施,防止LNG泄漏而引发火灾和爆炸事故。在码头、工艺区、LNG罐区设置事故收集池,将泄漏的LNG收集到事故收集池内,防止泄漏的LNG四处溢流。收集池应设置高倍数泡沫系统,当泄漏的LNG进入收集池后,即自动向池内喷射高倍数泡沫混合液,以减少LNG气化。
(5)严格控制码头内的点火源,禁止一切明火,严禁吸烟。严格控制作业区内的焊接、切割等动火作业。
(六)防雷、防静电
1.防雷
LNG码头与接收站内各建筑物和构筑物根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057)设置防雷保护系统。防雷保护系统内避雷针(带)引下线、接地极测试井(接地端子和接地极组成),防雷保护接地系统电阻不大于10Ω。
2.防静电
(1)处理和输送LNG的设备、储罐和管道应采用静电接地措施。每组专设的静电接地电阻值小于100Ω。
(2)在爆炸危险场所的工作人员应穿戴防静电的工作服、鞋、手套。
(3)LNG槽车等移动设备在工艺操作或运输前,应作好接地工作;工艺操作结束后,应静置一段规定时间才允许拆除接地线。
(4)通往LNG码头的栈桥入口处和有爆炸危险的场所的入口处应设置消除人体静电装置。
