LNG接收站集液池池火抑制技術(shù)分析

李東華

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

1 引言

在液化天然氣(LNG)接收站內(nèi)液化天然氣泄漏后，由于泄漏方式、泄漏量、點(diǎn)火時(shí)間等的不同，遇點(diǎn)火源會(huì)形成池火、閃火、噴射火等不同類型的火災(zāi)爆炸事故。大量LNG泄漏到地面或水面上形成液池后，被點(diǎn)燃產(chǎn)生池火，LNG接收站集液池內(nèi)可能會(huì)發(fā)生池火。火災(zāi)事故不但能帶來財(cái)產(chǎn)損失，人員傷亡，還會(huì)對(duì)企業(yè)的聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響。另外，《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50183-2004)和《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》(GB/T20368-2012)對(duì)集液池的熱輻射影響范圍做出要求[1-2]，因此控制LNG接收站集液池的池火具有重要意義。

2 LNG集液池池火的抑制技術(shù)

LNG集液池一旦發(fā)生發(fā)生池火火災(zāi)，人員，設(shè)備和建筑都可能受到熱輻射的影響，本文采用EN1473-2016給出的最大熱輻射推薦值，火災(zāi)事故按照EN1473-2016給定的最大允許的可接受熱輻射值進(jìn)行判定[3]，如表1所示。

為了減輕集液池池火危害，應(yīng)該從減小池火熱輻射的影響范圍和降低池火的熱輻射值入手。同等條件下(如風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、地表粗糙度等)，集液池表面積越大，池火的熱輻射影響范圍越大；采用消防措施如高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)(國外利用此技術(shù)滅火)撲救池火火災(zāi)可以降低池火的熱輻射值。因此本文對(duì)于LNG接收站集液池池火的抑制技術(shù)從調(diào)整集液池的表面積和消防措施兩個(gè)方面展開論述。

表1 火災(zāi)影響判定準(zhǔn)則

2.1 調(diào)整集液池的表面積大小

同等條件下(如風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、地表粗糙度等)，集液池表面積越大，池火的熱輻射影響范圍越大。以某LNG接收站罐區(qū)集液池為例，罐區(qū)集液池表面積原尺寸為9m×9m，調(diào)整后的尺寸為6.5m×6.5m，運(yùn)用PHAST軟件對(duì)該集液池池火運(yùn)的熱輻射影響范圍進(jìn)行模擬分析，調(diào)整后的池火的危害影響距離變化情況見表2所示。

表2 集液池尺寸調(diào)整前后熱輻射影響范圍變化情況

注①表示：在風(fēng)速是2m/s、大氣穩(wěn)定度是F的天氣條件。

從表2可知，集液池表面積尺寸從9m×9m調(diào)整到6.5m×6.5m后，池火的熱輻射影響范圍明顯減小，在罐區(qū)集液池及附近設(shè)施在總圖布置時(shí)，為布置更緊湊，可通過調(diào)整減小集液池的表面積尺寸來改變池火的熱輻射影響范圍。

2.2 消防措施

LNG集液池發(fā)生池火的撲救方法一般采用高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，在國外除采用高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)撲救方法外，還采用FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)滅火。

2.2.1 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)

高倍數(shù)泡沫覆蓋作為一種LNG泄漏防護(hù)方法已得到許多專家認(rèn)同，高倍數(shù)泡沫己廣泛用于保護(hù)液化天然氣設(shè)施，液化天然氣(LNG) 液化站與接收站設(shè)置高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)有兩個(gè)目的：一是當(dāng)液化天然氣泄漏尚未著火時(shí)，用適宜倍數(shù)的高倍數(shù)泡沫將其蓋住，可阻止蒸氣云的形成；二是當(dāng)著火后，覆蓋高倍數(shù)泡沫控制火災(zāi)，降低輻射熱，以保護(hù)其他相鄰設(shè)備等[4]。Geunwoong Yun等人通過做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)運(yùn)用高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)后熱輻射值在55秒內(nèi)降低90%[5]。

由于現(xiàn)在運(yùn)用PHAST軟件對(duì)集液池?zé)彷椛浜蠊M計(jì)算時(shí)往往不考慮泡沫覆蓋的作用效果，計(jì)算出的熱輻射影響范圍較大，計(jì)算結(jié)果偏保守。本文運(yùn)用PHAST軟件模擬計(jì)算考慮高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)的滅火效果，假定泡沫控火效果為50%，以某LNG接收站工藝區(qū)集液池為例，該工藝區(qū)集液池尺寸為8m×8m×4.7m(表面積尺寸為8m×8m)，計(jì)算前后的對(duì)比結(jié)果如下表3所示。

表3 考慮泡沫覆蓋前后集液池池火熱輻射影響范圍變化情況

注：假定該高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)的泡沫控火效果為50%。

從表3可以看出，采用高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)后，集液池的池火熱輻射影響范圍明顯小，說明高倍數(shù)泡沫覆蓋池火時(shí)，可以減低熱輻射，從而保護(hù)集液池附近的相鄰設(shè)施。

2.2.2 FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)

FOAMGLAS?PFSTM是一種泡沫玻璃塊，具有很高的浮力，一旦發(fā)生池火，該FOAMGLAS?PFSTM方體立即被釋放在池火表面，并快速地減少熱輻射值和火焰高度。該系統(tǒng)已運(yùn)用于法國LNG項(xiàng)目上。圖1是FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)安裝在某集液池現(xiàn)場的圖片。

Lev，Y等人做了三組試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用200mm厚度的FOAMGLAS后，熱輻射值降低了95%，然而高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)的泡沫覆蓋厚度必須在達(dá)到1～2m時(shí)才可能達(dá)到這個(gè)效果[6]。采用FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)不但能達(dá)到很好的控火效果，而且泡沫玻璃塊厚度僅為200mm，節(jié)省空間，未來在設(shè)計(jì)集液池尺寸時(shí)可以適當(dāng)減小集液池的深度，從而減少施工成本。目前國內(nèi)還沒有運(yùn)用FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)撲救池火的應(yīng)用，在國內(nèi)推廣該法撲救集液池池火仍然需要進(jìn)一步的研究。

圖1 某集液池的FOAMGLAS? PFSTM安裝圖片

4 結(jié)論

通過本次關(guān)于LNG接收站集液池池火的抑制技術(shù)分析，可以得出以下結(jié)論：

(1)集液池的表面積尺寸越小，集液池池火熱輻射的影響范圍越小，為減輕集液池池火的危害后果可通過調(diào)整集液池的尺寸這一途徑來實(shí)現(xiàn)。

(2)采用高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)后，集液池的池火熱輻射影響范圍比無泡沫情況下明顯減小，說明高倍數(shù)泡沫覆蓋池火時(shí)，可以減低熱輻射，從而保護(hù)集液池附近的相鄰設(shè)施。

(3)采用200mm 厚度的FOAMGLAS?PFSTM，就可以達(dá)到很好的控火效果。目前國內(nèi)還沒有運(yùn)用FOAMGLAS?PFSTM系統(tǒng)撲救池火的應(yīng)用，在國內(nèi)推廣該法撲救集液池池火仍然需要進(jìn)一步的研究。