(LNG)液化天然氣加氣站的消防安全設(shè)計(jì)

匡 文 杰

(費(fèi)縣公安消防大隊(duì)，山東 臨沂 273400)

0 引言

當(dāng)今社會(huì)，人民生活水平的提升使得城市車(chē)輛增多，社會(huì)對(duì)動(dòng)力燃料的需求也在不斷增加。液化天然氣作為一種清潔能源，受到社會(huì)各界的普遍認(rèn)可，但是在加氣站的建設(shè)中，由于該種物質(zhì)的性質(zhì)及其危險(xiǎn)性，安全隱患較大。所以，對(duì)LNG加氣站進(jìn)行合理的消防安全設(shè)計(jì)是十分有必要的。

1 LNG相關(guān)參數(shù)及危險(xiǎn)性

1.1 LNG理化性質(zhì)

LNG的主要成分為甲烷，含量超過(guò)75%，是通過(guò)“液化”將天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)?162 ℃的一種液化氣體。其分子量為17.3，常壓沸點(diǎn)為-162 ℃，密度為430 kg/m3～470 kg/m3，燃點(diǎn)為650 ℃，爆炸上限為13%～17%，下限為3.6%～6.5%，最大爆炸壓力為6.8 kg，自燃點(diǎn)為538 ℃。

1.2 LNG的危險(xiǎn)性

LNG具有易燃易爆性、蒸發(fā)性、低溫、靜電及翻滾性等危險(xiǎn)[1]。其成分中的甲烷就屬于典型的易燃易爆物質(zhì)，當(dāng)空氣中該氣體的濃度達(dá)到5%時(shí)，遇明火就會(huì)引發(fā)火災(zāi)；同樣地，當(dāng)天然氣與空氣所形成的混合物達(dá)到爆炸界限，并且溫度足夠引發(fā)火災(zāi)時(shí)，還極有可能形成爆炸，產(chǎn)生較強(qiáng)沖擊波，危害較大。LNG沸點(diǎn)較低，在常溫狀態(tài)下極易蒸發(fā)，若以氣態(tài)形式泄漏到空氣中會(huì)形成蒸氣霧，受熱就會(huì)變成爆炸混合物，引發(fā)重大事故；同樣，由于其溫度較低，泄漏時(shí)會(huì)導(dǎo)致所接觸設(shè)備設(shè)施遇冷收縮甚至碎裂，不僅會(huì)損害設(shè)備，還可能對(duì)工作人員造成傷害，形成低溫灼傷事故。與此同時(shí)，LNG還有易產(chǎn)生靜電的危險(xiǎn)，比如其在儲(chǔ)罐區(qū)或者相應(yīng)管道中流淌時(shí)就容易產(chǎn)生靜電，并且形成積聚效果，如果不能及時(shí)清除靜電，可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)及爆炸事故。除此之外，LNG蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生氣體翻滾，增加儲(chǔ)藏工具的壓力，極有可能沖破安全閥門(mén)，造成安全威脅；LNG在儲(chǔ)罐內(nèi)蒸發(fā)時(shí)，罐內(nèi)上部液體的熱量會(huì)被氣體吸收，上、下部液體溫度出現(xiàn)差異，使液體混合速度加快，會(huì)產(chǎn)生更多氣體，從而增加罐內(nèi)氣壓，沖破安全閥。這些特性都增加了加氣站消防安全建設(shè)的困難，給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提出了難題。

2 加氣站的消防安全設(shè)計(jì)

2.1 提升加氣站建設(shè)的整體性

在加氣站的建設(shè)中，應(yīng)因地制宜，考慮城市的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行建設(shè)，提升加氣站建設(shè)的整體性[2]。而要做到這一點(diǎn)，首先就要使城市中加氣站的建設(shè)符合城市整體規(guī)劃。舉例來(lái)說(shuō)，某市在開(kāi)始加氣站建設(shè)前，充分考慮城市規(guī)劃，將城市分成三個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，分別是主城區(qū)、行政科技服務(wù)區(qū)及新城區(qū)，主城區(qū)是重要的政治、經(jīng)濟(jì)及文化中心，人民群眾可以在此進(jìn)行大量的商貿(mào)及旅游活動(dòng)，同時(shí)也有大量人口在此居住；服務(wù)區(qū)域是大部分煤礦等產(chǎn)業(yè)職工的居住地；新城區(qū)是規(guī)劃中的開(kāi)發(fā)區(qū)，建設(shè)成該市第二大活動(dòng)中心。針對(duì)這種狀況，考慮到LNG的危險(xiǎn)性，該市建設(shè)加氣站時(shí)避開(kāi)了各區(qū)域中的人口密集區(qū)，防止氣體泄漏引發(fā)火災(zāi)及爆炸現(xiàn)象，在人流量較少的地方進(jìn)行建設(shè)。除此之外，在考慮城市規(guī)劃時(shí)，還應(yīng)因地制宜，分析整體區(qū)域的風(fēng)向及城市火源，在風(fēng)頻較小的上風(fēng)口建設(shè)加氣站。

2.2 增強(qiáng)布局設(shè)計(jì)功能性

在對(duì)建設(shè)地點(diǎn)選擇完畢后，還應(yīng)對(duì)整體加氣站平面布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要應(yīng)滿(mǎn)足功能性、節(jié)約性及安全性幾個(gè)方面。例如，某地區(qū)在建設(shè)加氣站時(shí)，充分考慮了這幾個(gè)方面，取得不錯(cuò)的效果。第一，功能性及節(jié)約性布局。采用按使用功能及特點(diǎn)分區(qū)的辦法進(jìn)行站點(diǎn)布置，將整體站點(diǎn)分為儲(chǔ)存區(qū)、加氣區(qū)及其他設(shè)施用房如洗手間、沙地及消防水池等，在此基礎(chǔ)上建設(shè)加氣站大大節(jié)省了用地。第二，安全性布局。該地區(qū)在加氣區(qū)設(shè)置6臺(tái)加氣機(jī)，并用罩棚進(jìn)行保護(hù)；氣罐與周?chē)慕ㄖ锛盎鹪吹鹊木嚯x也都控制在相關(guān)規(guī)定要求內(nèi)，保障消防安全。同時(shí)，從這幾個(gè)方面進(jìn)行平面布局，能使站點(diǎn)內(nèi)交通組織順暢，與外部交通樞紐等組織協(xié)調(diào)共存。

2.3 合理調(diào)整儲(chǔ)罐防火間距

依據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)，適當(dāng)加大臨界規(guī)范，對(duì)氣體儲(chǔ)罐進(jìn)行合理布局，調(diào)整好適宜的防火間距。首先，當(dāng)儲(chǔ)罐容積屬于8 m3～57 m3區(qū)間時(shí)，其距離建筑物最小防火間距為8 m。其次，當(dāng)容積在57 m3～114 m3間時(shí)，防火間距為15 m。最后，容積在114 m3～265 m3間時(shí)，其防火間距為23 m。與此同時(shí)，儲(chǔ)罐與火源的距離應(yīng)保持在15 m之外，罐間距以相鄰罐徑之和的1/4為準(zhǔn)，且必須大于1.5 m。

2.4 設(shè)計(jì)消防車(chē)道及防液體攔蓄

在加氣站的建設(shè)中，還應(yīng)對(duì)消防車(chē)道進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免突發(fā)事故發(fā)生時(shí)倒罐困難等問(wèn)題的產(chǎn)生。在加氣站的消防設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)計(jì)出寬大于6 m的環(huán)形消防車(chē)道，同時(shí)，還應(yīng)建設(shè)長(zhǎng)寬均為12 m左右的回車(chē)場(chǎng)，這樣能使LNG槽車(chē)在突發(fā)狀況下通行，還可以方便車(chē)輛間倒罐，提升事故處理效率。除此之外，由于LNG儲(chǔ)罐中液體溫度在-160 ℃左右，如果遇到密封不嚴(yán)問(wèn)題產(chǎn)生“跑、冒、滴、漏”等現(xiàn)象，極有可能會(huì)引發(fā)儲(chǔ)罐變形、碎裂或膨脹，液體溢出產(chǎn)生安全威脅。針對(duì)此問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)者應(yīng)在作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)攔截液體設(shè)施，當(dāng)發(fā)生液體泄漏問(wèn)題時(shí)，能有效控制液體流淌范圍，防止火災(zāi)蔓延，為安全疏散提供時(shí)間及空間。在安全出口的設(shè)計(jì)中也應(yīng)參考防液體攔蓄區(qū)的設(shè)置，在不同方向設(shè)置兩個(gè)消防出口，這樣能保證事故發(fā)生時(shí)工作人員的有序撤離，做到“人員撤離，消防車(chē)進(jìn)入”，爭(zhēng)取救災(zāi)時(shí)間，減少人員傷亡及損失。

2.5 合理設(shè)計(jì)給水及排水系統(tǒng)

消防設(shè)計(jì)離不開(kāi)水管網(wǎng)的建設(shè)，為了提升加氣站的消防水平，還應(yīng)合理設(shè)計(jì)給水及排水系統(tǒng)。例如，臨沂市在消防設(shè)計(jì)中充分考慮了水網(wǎng)建設(shè)，該市的加氣站由自來(lái)水管網(wǎng)供水，生活及消防主要依靠自來(lái)水，且供水流量及水壓都滿(mǎn)足建設(shè)需求，設(shè)計(jì)者在室外消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將水管網(wǎng)布置成環(huán)狀，由自來(lái)水網(wǎng)接入進(jìn)水管，并在室外設(shè)置符合規(guī)范的消火栓；在排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用分流排水辦法，雨水在室外利用水管集中排入市政雨水管；生活污水集中排入化糞池，處理后再排進(jìn)下水管網(wǎng)。這樣做大大降低了加氣站的安全風(fēng)險(xiǎn)，避免產(chǎn)生防火救災(zāi)不及時(shí)等問(wèn)題。

2.6 科學(xué)設(shè)計(jì)電氣

在站點(diǎn)建設(shè)中，應(yīng)充分考慮站內(nèi)設(shè)施布局是否合理，對(duì)于各種管道及設(shè)備等要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，保證日常維修、操作順暢，規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，在設(shè)計(jì)中不能將儀表及電氣與其他工藝管線設(shè)置在一處，這樣能防止氣體泄漏與電產(chǎn)生火花的接觸，防范爆炸事故的發(fā)生。與此同時(shí)，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范，對(duì)火災(zāi)及爆炸區(qū)域進(jìn)行細(xì)致劃分，選擇適宜等級(jí)的電氣設(shè)備。此外，應(yīng)利用阻止燃燒材料對(duì)電纜及溝槽進(jìn)行封堵，防止氣體及液體通過(guò)溝槽進(jìn)入配電室，引發(fā)安全問(wèn)題。

2.7 設(shè)置站內(nèi)滅火系統(tǒng)及滅火裝置

為了及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)撲救，應(yīng)在站內(nèi)設(shè)置滅火系統(tǒng)及滅火裝置[3]。常見(jiàn)的滅火系統(tǒng)有干粉滅火、氣體滅火、泡沫滅火、高壓細(xì)水霧滅火及消防栓滅火，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮不同滅火系統(tǒng)的功能及效果，以便高效處理火災(zāi)事故，減輕損傷。在加氣站建設(shè)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)站內(nèi)不同功能區(qū)進(jìn)行詳細(xì)分析，考慮火災(zāi)成因及波及范圍，在卸車(chē)及加氣區(qū)域設(shè)置干粉滅火系統(tǒng)，在配電室及控制室設(shè)置CO2滅火系統(tǒng)，在儲(chǔ)罐及管道等區(qū)域設(shè)置高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，避免了火災(zāi)處理過(guò)程中由于滅火方式選擇不當(dāng)引發(fā)的二次傷害。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然LNG在當(dāng)今生活中占據(jù)重要地位，但是其還是存在很多安全問(wèn)題。除了要進(jìn)行消防安全設(shè)計(jì)，相關(guān)企業(yè)還應(yīng)加強(qiáng)重視，嚴(yán)格要求、定期檢查與維護(hù)、加強(qiáng)人員培訓(xùn)，逐步提升消防管理水平，避免安全問(wèn)題的發(fā)生，為人民群眾提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。