液化天然氣(LNG)碼頭消防系統設計研究

郭爽

摘 ?要：合理設計液化天然氣碼頭消防系統，能夠提高液化天然氣的裝卸作業安全性。基于此，本文詳細闡述了消防系統的探測報警、水滅火、細水霧滅火、氣體滅火、泡沫滅火部分的設計，深入分析了LNG碼頭消防系統建設，希望能夠為液化天然氣運輸、裝卸安全作業水平的發展提供助力。

關鍵詞：碼頭消防;探測報警;氣體滅火

引言：

LNG本身就屬于易燃易爆物質，其在裝卸過程中會接觸到空氣，而且涉及到液體的流動和摩擦，極大地增加了碼頭的火災風險，因此，為了保證碼頭作業的安全開展，應設計好配套的消防系統，并編制科學、合理的設計方案，以更好地控制LNG碼頭作業風險，提升LNG裝卸作業水平。

一、消防系統水噴霧范圍設計

在LNG碼頭消防工作中，水噴霧是一項重要的滅火手段，能夠有效遏制火災的蔓延，防止事故嚴重性加劇。為此，在消防系統設計中，必須做好水噴霧系統設計，并合理化水噴霧范圍的規劃，保證消防系統的碼頭防護能力。在此過程中，從現行的規范要求上來看，《LNG碼頭規范》指出，疏散逃生通道應設置自動水噴霧系統，而按照字面理解，可以將此條規范闡釋為，將水噴霧范圍限定為逃生通道即可，但事實上，如果僅在逃生通道位置設置水噴霧，顯然不能有效保障碼頭的消防安全，因此，應當根據火災的熱輻射距離，以及風向、氣溫、碼頭平面布置等因素，設計水噴霧范圍，以充分發揮消防水噴霧系統的冷卻、滅火效用，增強設計效果?；诖?，在水噴霧范圍設計中，需要結合對上述因素的考慮，構建一個數學模型，然后求解出合理的水噴霧范圍。此后，再用專業的安全預評價軟件，模擬LNG泄露、燃燒、爆炸情況下，消防系統水噴霧系統的運行效果，以檢測范圍設計是否合理，增強設計效果。此外，還要注意，需做好氣象條件參數的取值，并根據碼頭所在區域的歷史氣象資料，進行氣象條件參數的取值，以保證范圍設計計算的準確性，優化消防系統設計工作開展水平。

二、消防系統噴水強度設計

在消防系統設計中，除了噴水范圍之外，噴水強度也是一項設計重點，設計者應當確保消防系統的噴水強度能夠滿足快速滅火和冷卻的需求，以有效抑制火災事故的惡化。現階段，配套的規范文件對噴水強度的要求存在差異。《LNG碼頭規范》中規定的噴水強度值衡量單位，對應水幕系統，并非水噴霧系統，因此，從單位上來看，此標準參數僅適用于碼頭水幕噴水系統的噴水強度設計。而專門的水噴霧系統配套規范以及《散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規范》，也規定了噴水強度標準值，而此標準值的單位則與水噴霧系統相符。此外，如果《LNG碼頭規范》規定的標準值進行設計，那么可以得出滅火水量為70L/s，但若運用《散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規范》給出的標準值，則僅需14L/s的水量，即可完成滅火任務，因此，出于經濟性、資源節約等方面考慮，應將噴水強度設計為10L/（min·m2）以上。但在確定強度設計值時，還要考慮噴頭設置密度，并盡量降低噴頭密度，以弱化噴頭布局復雜度、控制建設成本，使設計方案更加科學、合理。

三、消防系統集液池容量設計

通常來說，LNG的運輸船舶或多或少地會泄漏出一定量的LNG，如果不能對這部分LNG進行有效處理，則很容易引發碼頭火災、爆炸事故，所以，在消防系統中，需要設計一個集液池，用來統一收集、處理泄漏出的LNG，以免出現火災、爆炸事故，增強消防系統的事故預防效用。但現行的規范對于此部分消防系統設計僅說明了，要在碼頭處設置集液池，用以處置、收集泄漏的液化天然氣，但并未規定集液池的容量，因此，設計者應當深入分析規范文件內容，結合實際情況，進行集液池容量的設計，以保證消防系統的使用性能。在此過程中，考慮到集液池收集的LNG為泄漏部分，所以，要根據LNG的泄漏量設計集液池的有效容積。而《液化氣船舶規范》給出了詳細、具體的有效容積計算公式，設計即可利用此公式，進行泄漏量的計算，然后按照計算結果，設計集液池容量，以確保集液池能夠充分收集泄漏出的LNG。此外，還要注意，由上述步驟所得出的集液池容量為有效容量，因此，需要在實際的結構設計上，確保集液池結構尺寸設計方案，能夠滿足有效容量要求，并做好相應的驗算工作，以保證設計效果。

四、消防系統其他配套設施設計

除了上述消防設施以外，消防系統中還含有消防干粉炮、消防水炮、消防塔、水幕等，設計者還要根據消防需求，對這些配套設施進行設計，以保證系統消防功能的健全可靠。在設計中，對于消防水炮、消防塔，可以根據實際需求與配套規范要求，進行上述兩個設施的流量值確定，但如果通過計算所得出的實際流量需求流量值，高于規范要求，就應將炮塔類型確定為雙層炮塔，并在炮塔的每層結構中設置一個水炮，同時，按照雙層炮塔的設計要求，確定每層炮塔的高度。在干粉炮塔的設計中，設計者將流量設計為45kg/s左右，基本就可以滿足碼頭的消防需求，但要注意，應將塔上的干粉炮與干粉罐之間的高差控制在10m以內，使干粉能夠被順暢的噴出，增強消防系統的干粉滅火性能。在水幕設計中，需注意，應根據碼頭不同位置的消防需求，結合現行規范，合理確定各個位置的水幕噴射強度參數。一般來說，對于安裝在碼頭操作平臺的水幕，將其噴射強度參數值設置為2即可，若該水幕位于消防炮塔處，用于保護炮塔，那么則要強噴射強度設計為10L/s以上。此外，還要注意，應在消防系統中，設置氣體滅火裝置，并可以結合實際情況，選用一種或多種氣體，作為消防氣體，以有效保護局部重要區域，防止火災惡化。目前，可選用的消防氣體包括，二氧化碳、七氟丙烷等，設計者應當全面考慮建設成本、氣體消防性能等多個方面進行消防氣體介質的選用，以保證設計的合理性[1]。

五、消防系統探測器設計

探測器主要安裝在碼頭的建筑、構筑物設施內部空間中，以全面防控LNG火災。在系統設計中，設計者通過結合LNG火災的特點，進行探測裝置的設計，能夠優化探測報警系統的靈敏度，以便于將火災消除于形成初期，減少火災的危害。在此過程中，探測裝置屬于一種傳感裝置，其依靠探測火災的物理化學現象，來判斷火災是否形成，并向報警系統發出電信號，一般來說，LNG燃燒所引發的火災，會向外發出CO、CO2、熱、固體離子等物理現象，因此，需選用性能優越的接觸式探測器，如氣體探測器、煙霧探測器等。但考慮到火災所發出一些物理特征，如輻射光、燃燒音等，可能無法僅通過接觸式檢測，而被探測到，所以還需要設計非接觸式探測裝置，如火焰探測器、聲音探測器等在系統中，以更加全面、靈敏地感知火災現象，提高消防系統運作效果。此外，在此部分設計中，還要注意合理規劃探測器的安裝位置，并嚴格按照現行規程，確保安全位置周圍一定范圍內，不能存在突出結構物，而且還要考慮到，探測器的探測面積基本都在74平方米以內，以合理地安排探測器的安裝布局，深入優化碼頭的安全作業水平[2]。

結論：

綜上所述，增強消防系統設計效果，能夠降低LNG碼頭火災事故發生的幾率。在消防系統設計中，借助健全、有效的設計方案，可以提高系統火災探測的靈敏度、及時遏制火災的蔓延、準確應對各類火災場景，從而優化碼頭消防系統的使用性能，推動天然氣產業的良性發展。

參考文獻：

[1] 方一能，李瑞娟，姚建新. 巴基斯坦某浮式液化天然氣（LNG）碼頭控制系統的解決方案[J]. 水運工程，2021，（03）：74-77+87.

[2] 許建武，郭隆洽. 液化天然氣高樁碼頭結構抗震非線性時程分析[J]. 水運工程，2020，（09）：77-84.