天然氣主要成分為甲烷,并含有少量乙烷、丙烷、氮和其它成分,通常作為燃料使用,發達國家很早就將天然氣進行液化儲運,應用于生活、工業、汽車燃氣等各個行業。作為潔凈能源的天然氣也是我國城市燃氣發展的方向。液化天然氣是無色液態天然氣,簡稱LNG,深圳已建成LNG接收站,福建和小洋山島也在建設LNG接收站。
由于目前我國尚無LNG碼頭、LNG接收站、LNG罐區等消防設計的國家規范,主要運用的技術標準是《液化天然氣(LNG)生產、儲存和裝運標準》(GB/T20368-2006)、《石油天然氣工程設計防火規范》(GB50183-2004)、《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92、1999年頒發)、《液化天然氣碼頭設計規范》(試行)JTJ304-2003)等。
LNG火災危險性為甲類。其燃點650℃、閃點-190℃、爆炸下限(V%)3.6～6.5、爆炸上限為(V%)13～17、****爆炸壓力為6.8kg。LNG火災的特點有:火災爆炸危險性大、火焰溫度高、輻射熱強、易形成大面積火災,具有復燃、復爆性。
一、L N G的火災危險性
(一)L N G泄漏事故的成因和火災危險性
1.LNG船上儲罐管道及閥門發生泄漏;
2.LNG卸船作業過程中發生泄漏;
3.LNG儲罐罐頂管道及閥門發生泄漏;
4.低壓、高壓泵和高壓外輸設備發生泄漏;
5.LNG裝車過程中發生泄漏。
LNG一旦從儲罐或管道泄漏,一小部分立即急劇汽化成蒸氣,剩下的泄漏到地面,沸騰汽化后與周圍的空氣混合形成冷蒸氣霧,在空氣中冷凝形成白煙,再稀釋受熱后與空氣形成爆炸性混合物,若遇到點火源,可能引發火災及爆炸。
LNG泄漏后形成的冷氣體在初期比周圍空氣濃度大,易形成云層及層流。若無圍護設施,則泄漏的LNG就會沿地面擴散,遇到點火源可引發火災。
事故狀態時,設備的安全釋放設施排放的LNG遇到點火源,也可能引發火災。
(二)引發L N G火災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,被點燃產生的池火災。
2.LNG儲罐、輸送設施、管線內LNG泄漏時被點燃產生的噴射火災。
3.LNG泄漏后形成的LNG蒸氣云被點燃產生的閃燃。
4.高壓天然氣泄漏時被點燃產生的噴射火災。
5.密閉空間內(如外輸裝置區)LNG蒸氣云被點燃產生的蒸氣云爆炸事故。
二、L N G碼頭、L N G接收站、L N G罐區等消防設計應注意的問題
(一)碼頭選址
1.LNG碼頭的選址可與當地的城市規劃和港口規劃相銜接。LNG碼頭與LNG接收站統籌布置。
2.LNG碼頭應遠離海濱浴場、人口密集的居民區和其它工業區。該距離應根據安全評估的結果確定,但不應小于500m。LNG碼頭宜布置在全年常風向的下風側。
3.LNG碼頭宜選在交通方便易于疏散的地點。宜選在天然水深較大且能滿足LNG船舶不乘潮通航要求的水域。
(二)總平面布置
LNG碼頭上布置有卸船臂和卸船氣體返回臂。還布置有碼頭控制室和配電室等。在LNG碼頭后方還設有LNG儲罐區、LNG接收站的工藝區、公用工程區、計量區、倉庫區等。
1.LNG泊位可相鄰布置,也可與液化石油氣泊位共用或相鄰布置。采用離岸墩或布置型式時,LNG泊位的液化石油氣泊位可分別布置在平臺的兩側,但靠泊和離泊操作時應錯開。
2.LNG碼頭工作平臺至接收站儲罐的凈距不應小于150 m,但不宜大于1 000 m。LNG泊位與液化石油氣泊位以外的其它貨類泊位的船舶凈距不應小于400 m。LNG泊位與工作船泊位的船舶凈距不應小于200m。
3.相鄰兩個LNG泊位的首、尾系墩可共用。兩泊位船舶凈距不應小于0.3倍****設計
船長。可采用離岸墩式兩側靠船布置的LNG碼頭,兩側泊位的船舶凈距不宜小于60 m。LNG船舶在港系泊時,其它通行船舶與LNG船舶的凈距不應小于150m。
4.LNG船舶在進出港航道航行時,其前方應有海事巡邏艇清道護航,后方應有消拖兩用船護航。
5.LNG船舶應設置專用錨地。錨地與LNG碼頭和其它錨地的安全凈距應大于1000m。
6.LNG儲罐之間的間距,LNG儲罐與高壓泵、BOG壓縮機棚及其它建筑的間距,應滿足
《石油天然氣工程設計防火規范》表10.3.6規定的儲罐與周圍建筑物及設施間距的要求。
7.LNG儲罐與火炬的間距應滿足《石油天然氣工程設計防火規范》表3.2.1中規定的高架火炬與液化烴儲罐間距的要求。
(三)碼頭安全設施
LNG碼頭應設置防火、防漏和防止事故擴大蔓延的安全設施。
1.消防設施
(1)LNG碼頭所配備陸上和水上的消防設施,應能滿足撲救碼頭火災和停泊設計船舶的初起火災的要求。
(2)LNG碼頭的消防設施應包括干粉滅火系統、遙控消防水炮、水幕系統等固定的消防設施和其它消防設施。
(3)LNG碼頭應設置不少于2臺固定式遠控消防水炮。消防炮塔應設置水幕或噴霧保護裝置。
消防水炮的射程應覆蓋碼頭上的裝卸工藝設施和停泊設計船型的全船范圍。應采用直流-水霧兩用噴嘴,且具備有線和無線控制。消防水炮宜采用液壓驅動,其液壓泵可由電動機驅動,也可由水輪機驅動。
(4)操作平臺前沿應設置水幕系統。在工作平臺和操作平臺上應設置帶有消火栓箱的室內消火栓,并配備手提式和推車式干粉滅火器。
(5)在碼頭的控制室和配電間應設置自動氣體滅火系統。
(6)LNG碼頭應配備能噴灑足夠數量干粉滅火劑的消拖兩用船。消拖兩用船宜設置舉高噴射裝置。
2.可燃氣體檢測與火災報警
(1)LNG碼頭應設置固定可燃氣體檢測報警儀,并應配備一定數量的便攜式可燃氣體檢測報警儀。
(2)LNG碼頭應設置聲光自動報警器,還應設置監控電視。
(3)LNG碼頭應設置泄漏LNG的收集和處置的系統。
3.通訊、導航和附屬設施
(1)LNG碼頭應設置與外界統一的專用通訊設施。LNG船舶靠泊后,船舶與碼頭應建立專用有線通信線路。
LNG碼頭應根據危險品泊位安全應急通信要求,設置防爆高頻無線電話。
LNG碼頭還應設置具備報警、廣播和對講通話等功能的應急廣播對講系統。
(2)LNG碼頭除應配備導助航設施外,尚應配備帶電子海圖的差分全球定位系統。
(3)LNG碼頭應設置足夠數量的快速脫纜裝置。
(四)建、構筑物防火
(1)根據生產、儲存的火災爆炸危險性確定各建筑物的結構形式、耐火等級、防火間距、建筑材料等。
(2)對工藝裝置內承重的鋼框架、支架、裙座、鋼管架采取覆蓋耐火層等耐火保護措施,其耐火極限不應低于1.5h。
(五)防爆
(1)危險區域內電氣設備的選型根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》
(GB50058-92)的要求來確定。
(2)爆炸性氣體環境電氣及儀表設備的選擇,應不低于爆炸性氣體環境內爆炸性氣體混合物的級別和組別。
(3)爆炸危險區域內的電纜全部采用阻燃電纜。應急照明和消防系統采用耐火電纜。
(4)加強設備、管道、閥門的密封措施,防止LNG泄漏而引發火災和爆炸事故。在碼
頭、工藝區、LNG罐區設置事故收集池,將泄漏的LNG收集到事故收集池內,防止泄漏的LNG四處溢流。收集池應設置高倍數泡沫系統,當泄漏的LNG進入收集池后,即自動向池內噴射高倍數泡沫混合液,以減少LNG氣化。
(5)嚴格控制碼頭內的點火源,禁止一切明火,嚴禁吸煙。嚴格控制作業區內的焊接、切割等動火作業。
(六)防雷、防靜電
1.防雷
LNG碼頭與接收站內各建筑物和構筑物根據《建筑物防雷設計規范》(GB50057)設置防雷保護系統。防雷保護系統內避雷針(帶)引下線、接地極測試井(接地端子和接地極組成),防雷保護接地系統電阻不大于10Ω。
2.防靜電
(1)處理和輸送LNG的設備、儲罐和管道應采用靜電接地措施。每組專設的靜電接地電阻值小于100Ω。
(2)在爆炸危險場所的工作人員應穿戴防靜電的工作服、鞋、手套。
(3)LNG槽車等移動設備在工藝操作或運輸前,應作好接地工作;工藝操作結束后,應
靜置一段規定時間才允許拆除接地線。
(4)通往LNG碼頭的棧橋入口處和有爆炸危險的場所的入口處應設置消除人體靜電裝置。
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