國內首個浮式LNG項目消防給水系統設計

王 毅

海洋石油工程股份有限公司設計公司 天津 300451

天津LNG 項目作為國內首個浮式LNG 項目，肩負著為天津市供氣的重任。為了能夠加速供氣，迅速占領天然氣市場，項目采用租用FSRU 氣化船汽化LNG 的方式。因此，本項目碼頭采用雙泊位設計，可以同時滿足停靠兩艘26.5萬m3的LNG 船舶裝卸使用，消防水系統也可以保障兩個泊位的正常使用。

1 消防水系統流程

消防供水系統主要由2個1萬m3水罐、柴油消防泵、穩壓泵、測試泵、碼頭消防炮、水幕、噴淋組成。整個消防水系統在正常情況下，主管壓力通過兩個隔膜式氣壓罐穩壓在0.9MPa。當主管網壓力上升至0.9MPa 時,延時15s,連鎖停止穩壓泵；主管網壓力下降至0.7MPa 時,連鎖開啟主穩壓泵,當延時20s 后系統壓力不上升或主穩壓泵故障時,啟動備用穩壓泵。當主管網壓力下降至0.6MPa 或接到火災信號時, 連鎖啟動電動測試泵,同時關閉穩壓泵；如果當延時20s 后系統壓力不上升，啟動柴油消防泵；如此時停電或電動測試泵出現故障不能啟動時,10s 后啟動柴油消防泵。當接到碼頭區域火災信號時,連鎖啟動柴油消防泵,同時關閉穩壓泵，給碼頭消防炮供水，來滿足碼頭消防的要求。

2 碼頭消防炮的設計

LNG 泊位等級按照最大靠泊26.6萬m3的LNG 船進行設計，最小兼顧1萬m3的LNG 船。FSRU 泊位等級按照靠泊8.43萬～26.6萬m3的LNG 船進行設計。LNG 泊位設計消防炮塔四座，其中兩座單層炮塔，一座雙層炮塔，一座登船梯炮塔（雙層）；FSRU 泊位設消防炮塔四座，一座單層炮塔，兩座雙層炮塔，一座登船梯炮塔（雙層）。本工程設單層炮塔三座，雙層炮塔三座，登船梯炮塔兩座。

本項目初次設計采用碼頭消防水炮覆蓋全船的設計規定進行設計，導致目前消防系統的設計壓力1.8MPa 過高，普通的消防栓無法承受，大大增加消防泵的購置成本及能耗指標。通過設計優化，根據JTS165- 5- 2009《液化天然氣碼頭設計規范》要求，選用固定消防設施和消拖兩用船協同工作的消防滅火方式進行設計。此設計旨在滿足規范的前提下，減少項目初次投資。由于LNG 船上的儲罐是密閉的，只有頂部接管法蘭處可能會出現可燃氣體泄漏。根據規范JTS165- 5- 20099.2.4.2 要求，要同時冷卻3個罐，由于船甲板表面積很大，用1個水炮無法覆蓋整個罐表面，如果僅有2個消防水炮不能滿足要求，實際上至少需要3個，這與JTS165- 5- 2009 規范9.2.4 的要求有些不一致。此外，對于新型的膜式罐，很難準確判斷單個罐的表面積。同時，LNG 船上也設置了消防設施，但對消防炮的水量要求中并未考慮。消防炮雖然有額定壓力和額定流量的要求，但實際壓力和流量是有工作曲線的。根據JTS165- 5- 2009 規范9.2.4.2 條算出所需的冷卻消防水量后，取其50%的水量由碼頭的消防水炮保證即可。至于保護區域，規范沒有規定碼頭的消防水炮要保護到哪里，所以碼頭消防水炮保護不到的，就可以要求海上消拖兩用船等海上消防設施保證。

綜上所述，消防水炮選型如見表1 所示。

表1 消防炮的選型

3 消防泵的選型

天津項目消防泵由柴油消防泵、穩壓泵、測試泵組成。消防泵采用三個方案分別為：2 臺電動消防泵+2 臺柴油消防泵；3 臺柴油消防泵；4 臺柴油消防泵。

表2 消防泵的方案

方案一采用兩臺電動消防泵搭配兩臺柴油消防泵的形式，在技術上，當接收站停電，電動消防泵就不會工作，柴油消防泵工作的同時沒有備用，這樣增加了項目的風險，如果電動消防泵掛應急，那么，無形中增加應急發電機的負荷，同時應急發電機組的電壓也從380v 上升至6kv，頻率為60Hz。另外，接收站電制都是50Hz,也同樣無法滿足電動消防泵的要求。從經濟上考慮：增加了一套消防泵，費用增加了大概25%。

方案三采用柴油消防泵三用一備的形式，首先在技術上和規范GB27898 中5.11.2 消防泵組配置比例不應超過兩用一備相矛盾。經濟上與方案二相比費用增加了20%。

故方案二作為在技術和經濟上是最優的，被本項目采納。雖然從泵的流量和揚程上看，此類消防泵在同類接收站上運用不是很多，但是技術比較成熟，國內廠家也有過供貨業績。

另外，本項目為了快速投產，采用淡水消防，并且兼顧項目遠期，是國內接收站的首例。相比海水消防，節省了修建水池的土建工作量；消防泵采用臥式雙吸入單級離心泵相比較立式長軸泵費用節省、安裝維修方便；在管線和設備的材料選型上節省了很大一部分費用。

天津LNG 項目消防系統是項目的重中之重，肩負著項目驗收和投產的重任，是項目安全生產的保障。作為國內LNG 接收站首例淡水消防，可以給類似工況的項目提供更為可靠的技術參考。

1 JTS165- 5- 2009《液化天然氣碼頭設計規范》

2 GB27898- 2011《固定消防給水設備》

3 GB6245- 2006《消防泵性能要求和試驗方法》