LNG接收站中的消防系統設計

摘要：LNG（液化天然氣）接收站作為我國“西氣東輸、北氣南下、海氣登陸、就近供應”中“海氣登陸”的基礎設施，其安全生產、平穩運行至關重要，而合理、安全的消防設計是場站運行的關鍵。現從LNG接收站的火災危險性入手，分析LNG接收站的主要風險源，探討消防設計的基本思路和設計方案，供類似項目參考。

關鍵詞：LNG接收站；消防設計；火災危險性；消防系統；應急預案

中圖分類號：X913.4" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）01-0092-03

中國石油集團經濟技術研究院發布的《2023年國內外油氣行業發展報告》數據顯示，2023年LNG進口量占全國天然氣進口量的59.4%，新增LNG接收能力創歷史最高記錄，儲運發展勢頭良好[1]。

作為海上LNG進口終端的LNG接收站，消防安全成為重點運營目標。根據《中華人民共和國消防法》，消防設施與主體工程同步設計、施工和投入使用。消防設計在全場規劃早期就需開展，并在詳細設計階段進一步深化和完善，最終在運營階段體現作用。

1 LNG接收站的火災危險性

LNG接收站的主要存儲介質為低溫液化天然氣，主要成分為甲烷，體積組分達到90%以上。LNG在儲罐內存儲溫度約為-162℃。

甲烷屬甲類可燃氣體，當其與空氣混合比例達到5%～15%（體積百分數）時，遇到火源會引發爆炸。LNG通常情況下在密閉的設備和管道內輸送，正常操作條件下不會發生泄漏。一旦發生泄漏事故，低溫液體會快速吸收環境中的熱量而氣化，隨后向上空逸散。同時，空氣中的水蒸氣被冷凝成白色云霧團。管道、設備漏點處會快速結霜結冰。不耐受低溫的設備材料可能會因為接觸泄漏的低溫氣體發生脆裂破壞，引發次生災害。低溫氣體也容易對現場搶險人員造成凍傷。

擴散后的可燃氣體混合物如遇火源或者電火花，易發生燃燒、爆炸[2]。LNG的燃燒速率大，燃燒火焰溫度高，最高可達1800℃左右。其較強的熱輻射熱，能迅速引燃周圍物體，形成大面積火災。LNG介質復燃、復爆性強，即使局部火焰被暫時撲滅，泄漏擴散的可燃氣體云團仍可能在遇到火源時再次燃燒或爆炸，一旦發生火災，滅火難度較大。

2 LNG接收站的主要火災風險源

2.1" LNG儲罐區

LNG儲罐區是整個站區的核心存儲單元，罐區儲量可多達250萬m3，屬于重大危險源。

2.2" 工藝裝置區

工藝裝置區布置有LNG高壓泵、BOG增壓機等多臺動設備，設備工作時電機高頻振動有可能導致設備接口法蘭松動，進而導致氣體泄漏。接收站工藝流程控制邏輯復雜，涉及的閥門較多，包含許多連鎖設計，如操作失誤，可能引起管道超壓破裂損壞。

2.3" 碼頭區

碼頭裝置區中的關鍵設備LNG卸料臂含轉動部件及設備快速接口，在日常操作過程中，可能因設備老化、密封不嚴產生泄漏。

2.4" 變電所

LNG接收站用電負荷較大，用電設備多，變電所內配電柜較多，室內溫度高，需要及時排風散熱。電氣設備的短路、老化等故障會導致變電所室內溫度升高，可能引發火災。

3 LNG接收站消防設計的基本思路

3.1" 預先考慮，統籌規劃

在規劃建設用地階段，建設單位應根據擬建站址的地理位置進行評估。未在已建消防站保護范圍內的站址位置，需將擬建企業消防站建站用地納入征地范圍。項目資金籌集階段需將場站外部消防配套設施，如企業消防站配備的消防車，碼頭船舶區所需的海上拖輪等建設資金納入考慮。

3.2" 吸取經驗，優化方案

場站進行設計前建設方需提前做好調研工作，吸收以往已建成項目經驗，除了遵守必要的國家法律法規、標準、行業規定外，還需結合場站的運營特點及現場操作人員工作習慣，因地制宜，做到消防系統的科學合理設計，確保操作方便、使用安全。

在初步設計階段，組織專家對設計文件進行HAZOP/LOPA/SIL分析[3]，根據建設單位、設計單位、設計審查單位、生產運營單位等多位專家提出的意見，合理優化工藝流程，確保設計的本質安全。

在施工圖設計階段，充分利用30%、60%、90%三維模型審查會的機會，根據參會各位設計審查專家、運營專家意見，優化管線及設備布置，合理規劃操作空間及閥門設置，降低人為誤操作風險。

3.3" 經濟合理，操作安全

消防設計應在滿足法律、規范、標準要求的前提下，考慮降低建設成本和運行維護成本。同時，站區的消防設計應人性化考慮，便于操作，保障人的安全。

4 LNG接收站消防系統設計方案

LNG接收站消防系統設計依托的規范主要有：GB55036—2022《消防設施通用規范》、GB51156—2015《液化天然氣接收站工程設計規范》、GB/T20368—2021《液化天然氣（LNG）生產、儲存和裝運》、JTS165-5—2021《液化天然氣碼頭設計規范》、GB50016—2014（2018年版）《建筑設計防火規范》等。

4.1" 消防水源選擇

LNG接收站因為存儲大量甲類可燃氣體，對應需要的消防水量非常可觀。由于建站站址往往位于海邊，出于成本考慮，常以海水為主要消防水源，市政淡水作為輔助消防水源。海水用于向接收站LNG儲罐區、工藝區、裝車區及碼頭等區域的消防設施供水。淡水用于向廠前行政區域的消防設施供水。

4.2" 消防設施配置

LNG接收站常用消防設施包括固定式消防水炮、移動式消防水炮、消防水幕系統、泡沫滅火系統、干粉滅火系統、氣體滅火系統、自動噴水滅火系統、滅火器等。根據消防設施的適應性和使用場所的特點，分區組合使用。

固定式消防水炮的流量大，能夠快速輸送大量的滅火劑到火源處，迅速減小火勢，且射程較遠，能夠有效撲滅遠處的火源，減少消防人員的直接暴露風險。在工藝生產區、LNG裝車區、碼頭使用。

移動式消防水炮配備輪式底盤，能夠在狹窄空間中快速移動，適合消防車難以進入的區域，消防人員通過遙控操作，在安全距離外控制水炮，避免直接暴露于火場危險中。在企業消防站處配置，隨消防車使用。

消防水幕系統可以通過密集噴灑形成的水墻起到防火效果。水噴霧系統為自動控制，同時具有遠程手動和應急操作的功能。水幕有阻斷火焰向罐體的熱輻射作用，且能夠稀釋火災過程中產生的有毒有害氣體，阻擋煙霧傳播，從而實現對周圍設備和人員的保護。在LNG罐頂平臺、碼頭逃生通道、操作平臺及裝車棚使用。

高倍數泡沫滅火系統的設置目的是控制泄漏到LNG收集池內的液化天然氣的揮發和降低 LNG著火時產生的大量輻射熱。高倍數泡沫可以快速充滿空間，覆蓋燃燒物表面，達到滅火目的。其可用于撲滅大面積的流淌性可燃液體火災，滅火效率高，對人員和設備無害。在LNG 儲罐區集液池、LNG裝車區集液池、工藝區集液池、碼頭區集液池使用。

干粉滅火系統主要用于初期火災的撲救，以二氧化碳氣體為媒介，把干粉滅火劑對準火源進行噴射。受火焰的作用，干粉滅火劑吸熱以后發生分解，從而有效隔絕氧氣，以此完成火災撲滅工作。該系統多用于LNG儲罐罐頂釋放閥、裝車運載區及碼頭等不同區域。

惰性氣體滅火劑是氣體滅火系統的主要滅火手段，通過降低防護場所內的氧氣濃度，使火焰無法維持燃燒。該滅火劑使用后無殘留，不會損害設備儀器，因此常被用于重要場所，如控制室、變電所等。在主控室的機柜間、通信間、通信機房、配電間，以及碼頭控制室的機柜間、高低壓配電間、UPS間、控制室等關鍵區域，均安裝了固定式氣體滅火系統。

自動噴水滅火系統能夠在火災初期迅速啟動，自動噴水滅火，有效控制火勢蔓延，可用于對建筑分隔設施實施防護冷卻或防火分隔，防止火勢通過建筑結構蔓延，適用于行政輔助區的辦公、生活建筑。

滅火器因方便移動和操作，可用于及時撲滅初期零星火災。LNG接收站內的滅火器主要選用干粉滅火器、二氧化碳滅火器。干粉在高溫下分解產生惰性氣體，稀釋火場氧氣濃度，同時生成的鹽類覆蓋在可燃物表面，抑制燃燒，適用范圍廣，價格經濟，缺點是滅火后可能留下粉末殘留，清理較麻煩。二氧化碳滅火器在噴出后迅速汽化，吸收大量熱量，降低火源溫度，同時密度大于空氣，能隔絕氧氣滅火。其主要用于撲救貴重設備、檔案資料、儀器儀表、600V以下電氣設備的初起火災。在碼頭、LNG罐區、槽車裝車區及工藝裝置區等區域配置手提式干粉滅火器及推車式干粉滅火器。在建筑內儀表、電氣設備房間設置二氧化碳手提式滅火器和二氧化碳推車式滅火器。

4.3" 企業消防站設計

根據《危化企業消防站建設標準》中的要求，企業消防站的保護范圍應滿足下列規定：

石油化工企業、煤化工企業、石油庫和石油儲備庫、大型LNG接收站、LPG儲存企業應以接到火災報警后5min內到達責任區邊緣或最大行車距離不超過2.5km為原則確定。當企業轄區超出消防站的保護范圍時，應增設消防站，石油化工企業、石油庫和石油儲備庫、大型LNG接收站、LPG儲存企業、石油天然氣企業增設消防站的等級應按增設消防站保護范圍內生產、儲存規模之和確定，且應至少為三級消防站。

企業消防站內通常設有消防樓、室外訓練場、訓練塔等，用于消防隊員的日常工作和生活配套。

5 LNG接收站的應急消防預案

LNG接收站的應急消防預案是保障人員安全、減少財產損失和保護環境的重要措施。在設計階段初步編制，在建設階段，應進一步修改完善，確保與實際建設情況匹配。

依據《液化天然氣接收站工程設計規范》的相關條款規定，應急消防預案必須涵蓋各類突發事件的應急響應、人員救助及災情救援，典型的如火警、泄漏、地震及爆炸等事件。要建立健全應急通信體系，強化指揮系統建設，當遇到緊急情況時，可及時、迅速且有效地下達指令，同步搜集信息，確保救援的高效性，降低經濟損失，保障生命財產安全。

場站運營單位必須組建應急指揮工作中心，并完善其組織架構。通常，接收站站長為指揮中心的總指揮，全面承擔應急處理的指揮、組織與協調工作，涵蓋擬訂應急方案、應急演練安排及救援行動演習等。

建立搶險救援組、醫療救護組、安全保衛組、后勤保障組等小組，對小組成員的工作內容進行細化，并定期演練。

發現火情時，發現者應向上級領導匯報，撥打消防站專線報警，并啟用全站廣播系統通知無關人員撤離。安全保衛組負責疏散場外人員，確保周圍區域的人員和車輛遠離泄漏源。設立警戒區，阻止無關人員進入。

消防站人員及消防車輛接到火災報警通知趕赴現場進行火情處理。

搶險救援組人員負責切斷LNG泄漏點上游主要閥門，減少物料外泄，縮小損失影響范圍，防止發生次生災害。醫療救護組負責聯系當地醫療機構，對受傷人員進行緊急救治和轉移。后勤保障組平時需儲備足夠的應急物資，如防護服、滅火器、泡沫滅火劑、急救藥品等，在應急救援時負責應急救援所需的物資、設備和車輛等保障。

6 結束語

LNG接收站作為一個復雜的大型天然氣場站，需要建設單位在設計過程中通過合理統籌安排消防設施布局，根據單元特性構建多層次的消防系統，并在運營階段建立切實可行的消防應急預案，有效提升場站應對各類突發事件風險的能力，保障LNG接收站場站運行安全。

參考文獻

[1]渠沛然.國內LNG市場發展勢頭足[N].中國能源報，2024-3-4（8）.

[2]林婷婷，黃艷天，程新求.LNG接收站消防安全管理提升研究[J].化工安全與環境，2024，37（8）：44-46.

[3]仇德朋.LNG接收站防火設計分析[J].化工設計，2024，34（4）：

25-30+1.