青岛港务LNG消防专篇.docx
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青岛港务LNG消防专篇
昆仑能源山东公司
青岛港务局LNG加气站
消防设计专篇
青岛市公用建筑设计研究院有限公司
2011年12月
目录
1设计依据及相关标准1
1.1标准规范1
1.2设计依据1
1.3设计原则1
2工程概况1
2.1概述1
2.2工艺装置主要设备2
2.3建、构筑物3
2.4电气3
3火灾危险性分析3
3.1火灾危险性3
3.2火灾的特点6
4防火设计8
4.1总平面布置8
4.2生产装置防火设计9
4.3贮运设施防火设计9
4.4电气、仪表防火设计10
5消防设计11
5.1消防给水系统11
5.2罐区、装置区及辅助设施的消防12
6防火管理13
1设计依据及相关标准
1.1标准规范
本工程设计依据及参考国家有关的消防法规、技术规范:
1.《中华人民共和国消防法》
2.《建筑设计防火规范》(GB500162006)
3.《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-1998)
4.《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)(2000年版)
5.《建筑灭火器配置设计规范》(GB501402005)
6.《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB5005
7.《液化天然气汽车加气站设计与施工规范》NG1001-2011
1.2设计依据
(1)设计委托书、设计合同
(2)有关会议纪要
1.3设计原则
(1)贯彻预防为主、防消结合的原则。
严格执行国家有关的设计防火规范,采取可靠的防范措施,防止和减少火灾危害;
(2)严格执行国家各项抗灾防火技术和行政法规,积极采用先进成熟的抗灾防灾技术;
(3)消防设施根据规模、火灾危险及厂区的消防条件等因素综合考虑确定。
2工程概况
2.1概述
2.1.1地理位置
本项目属临时站,拟建的LNG加气站为昆仑能源山东公司。
站区北侧、西侧为道路,南侧、东侧为露天堆场。
2.1.2项目性质和特点
本项目供气规模:
LNG设计供气能力25m3/天;以天然气(LNG)为供气气源。
2.2工艺装置主要设备
站内的主要工艺设备有:
(1)LNG贮罐
60m3卧式真空粉末绝热低温贮罐1台。
贮罐由内胆和外壳构成,内胆材料为0Cr18Ni9,外壳材料为16Mn。
内胆与外壳之间填充珠光砂并抽真空绝热。
LNG贮罐技术参数如下:
设计压力:
1.3Mpa
操作压力:
0.90Mpa
设计温度:
-196℃
工作温度:
-145℃
几何容积:
60.0m3
有效容积:
54.0m3
充装系数:
0.90
蒸发率:
≤0.30%/天(1atm,30℃)
安装型式:
立式
绝热方式:
珠光砂粉末真空
绝热层厚度:
250mm
外形尺寸:
Ф3000×13200mm
贮罐空重:
~24000Kg
贮罐满重:
~49800Kg
(2)主要设备技术参数:
表—1
序号
名称
规格型号
数量(台)
备注
1
储罐
60m3卧式
1
2
LNG标准撬
1
LNG标准撬内设备:
卸车增压器
Q=300Nm/hP=1.6MPaT=-196℃
1
储罐增压器
Q=300Nm/hP=1.6MPaT=-196℃
1
低温泵
8~220L/min
1
EAG加热器
Q=200Nm/hP=1.6MPaT=-196℃
1
3
LNG加注机
~200L/min
1
4
放散塔
H=10米
1
2.3电气
该站用电负荷二级负荷,设计采用单回路供电,消防泵采用电泵并设置柴油发电机组作为消防泵和生产负荷备用电源。
3火灾危险性分析
3.1火灾危险性
3.1.1液化天然气(LNG)的火灾危险性
(1)液化天然气的组分:
表—2
名称
分子式
体积(V%)
甲烷
CH4
95.85701
乙烷
C2H6
2.935472
丙烷
C3H8
0.732573
正丁烷
nC4H10
0.105276
异丁烷
iC4H10
0.201346
正戊烷
nC5H12
0.030868
异戊烷
iC5H12
0.036661
己烷
C6H14
0.009346
庚烷
C7H16
0.005312
辛烷
C8H18
0.000607
氮
N2
0.08464
注:
本表数据由中原油田提供。
(2)天然气的物性参数:
分子量:
16.85
气化温度:
-162℃(常压1.053bar)
临界温度:
-82℃
液相密度:
447Kg/m3
气相密度:
0.772Kg/Nm3
液态/气态膨胀系数:
612.5Nm3/m3
燃点:
650℃
热值:
9200Kcal/Nm3
气化潜热:
121.34Kcal/Kg
贮存条件:
温度–145℃;
0125-00-消
(3)天然气的危险特性
天然气主要成分是甲烷,属易燃易爆气体,遇明火、高温极易产生燃烧和爆炸现象。
天然气与空气混合能形成爆炸性混合物,爆炸下限为3.6~6.5%,上限为13~17%;与氟、氯等等能发生剧烈的化学反应。
挥发出的低温天然气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
常温下,天然气密度较空气小,在空气中可迅速扩散。
主要原料及产品的爆炸与火灾危险性表—3
名称
性质
组织
引燃温度(℃)
爆炸极限V%
最大爆炸压力102KPa
灭火方法
火灾危险性分类
下限
上限
天然气
易燃易爆
A
482~632
3.6~6.5
13~17
6.8
切断气源
甲
G
4~7
13~17
M
5
16
6.8
R
482~632
3.6~6.5
13~17
注:
本表数据引自中华人民共和国公安部消防局编制的《可燃气体、蒸气、粉尘火灾危险性参数手册》,表中字母代表的国家及组织为:
A—美国、G—德国、M—国际海协、R—该书推荐数据。
液化天然气的火灾危险性定类是按《建筑设计防火规范》(G50016-2006)确定的。
(4)LNG泄漏行为
LNG一旦从贮罐或管道中泄漏,一小部分立即急剧气化成蒸气,剩下的泄漏到地面,立即沸腾,同周围空气混合形成冷蒸气雾,在空气中冷凝形成白烟,再稀释受热后成云。
气化量取决于热从土壤、水、大气传导给LNG的量的变化。
LNG刚刚泄漏时,气化率很高,为2.5m3/min(以液体减少量表示),土壤紧接着很快冻结,几分钟之内,气化率大幅度降低。
在LNG泄漏2-30分钟内,气化率同时间的平方近似成反比,土壤冻结后,气化需要的热量从大气和太阳辐射得到,气化率趋近于一个常数。
由于LNG为深冷液体,因此它泄漏形成的烟同一般典型气化有差别。
LNG泄漏冷气体在初期比周围空气浓度大,形成层或层流,当泄漏到地面上时,很像是一种液流。
3.1.2工艺装置和建、构筑物火灾危险性
工艺装置和LNG贮罐在生产中使用的介质为LNG,操作不当或设备泄漏会使LNG泄漏出来,产生爆炸和火灾危险:
工艺装置和贮罐的火灾危险等级表—4
装置(单元)名称
火灾危险性定类
涉及物质类别
罐区
甲
甲
建、构筑物火灾危险等级表—5
名称
火灾危险性
耐火等级
辅助用房
丙
二
3.1.3电气火灾危险性
明火、短路、过载均会引起电气设备火灾,电气设备、线路一般都使用了大量的塑料、橡胶、绝缘漆、稀释剂等材料,火灾蔓延速度快,燃烧时能产生大量烟雾,产生有毒气体,因此电气火灾危险性也比较大。
3.2火灾的特点
3.2.1天然气火灾特点
(1)爆炸危险性大
由于天然气中绝大部分成分为甲烷,LNG中甲烷的成分更高。
当LNG气化与空气的混合物浓度达到爆炸极限范围内时,遇到明火或高温即可发生爆炸,一旦爆炸就会酿成较大事故,而且不太可能扑救,只能任其燃烧完为止。
液化石油气(LPG)的爆炸极限(上限15%,下限1%)比天然气的范围广,在日本均按一般工业性气体考虑,通过比较能看出,同样条件下,液化天然气比液化石油气较为安全。
下表是国外2次LNG火灾事故的统计情况。
表—6
日期
国家
爆炸贮罐
死亡人数
1944.10.20
美国
LNG1000m3×3
133
1944.11.15
美国
LNG4500m3×1
213
壳牌研究所于1980年在英格兰东南部的MaplinSands进行了天然气燃烧试验,在试验中,有控制地泄放,再气化的天然气被点燃,其结果通过设在浮台上的传感站监测。
试验表明:
LNG泄放后所形成的蒸气云不容易被点燃,点燃后以正常的燃烧速度燃烧,没有任何爆炸现象发生。
(2)火焰温度高、辐射热强
(3)易形成大面积火灾
LNG贮罐区发生火灾时,随着LNG贮罐破裂、泄漏,LNG流淌到地面,迅速气化,气体向外扩散,其扩散面积越大,形成火灾的面积也就越大。
(4)具有复燃、复爆性
LNG火灾灭火后在未切断可燃气体的气源或易燃可燃液体液源的情况下,遇到火源或高温将发生复燃、复爆。
故LNG一旦燃烧,只有在完全可切断气源或有非常可行、可靠的安全措施的情况下,方可灭火,否则只能在安全保护下让其安全燃烧掉。
不然,将引起复燃,复爆,造成更大的损失。
3.2.2电气火灾的特点
(1)燃烧猛、速度快
电气设备特别是绝缘电气线路,使用大量塑料、橡胶、绝缘漆、稀释剂等易燃物品给火灾的蔓延创造了条件。
因电气设备立体性强,易发生空间燃烧。
(2)易形成大面积燃烧
由电气设备引起的火灾,会通过油漆涂层、塑料、橡胶及其它易燃可燃物品迅速扩大,火势也常通过设备及建筑物上的油垢、密集堆放的物品、地沟和各种管道及建筑物的屋顶等途径蔓延,导致大面积燃烧。
(3)烟雾大、气体有毒
电气设备的绝缘物质燃烧时能产生大量烟雾,产生有毒气体,这些有毒气体会造成人员中毒、窒息。
4防火设计
4.1总平面布置
4.1.1总图设计原则
站区的总平面布置按照国家相关规范和标准的要求和规定执行,总图设计原则具体如下:
(1)在满足工艺流程的前提下,合理进行功能分区,作到既方便生产,又便于管理。
(2)满足生产安全的需要,严格执行国家有关防火规范。
(3)满足交通运输的要求。
(4)充分考虑环保和工业卫生要求。
(5)合理进行绿化。
4.1.2总图布置
(1)本LNG加气站位于港务局内港寰路南侧,四周设置2.2米高的实体围墙与周围隔开。
站区北侧、西侧为道路,东侧、南侧为露天堆场。
(2)工艺装置内设备、建筑物的布置参照规范的有关要求和规定的防火间距进行。
站内LNG储罐与其它建构筑物的防火间距见下表。
LNG储罐与各建筑物之间的安全间距
项目
规范要求最小间距
设计间距
配电室
8
28.5
仪表间
6
28.5
4.2生产装置防火设计
生产装置的设计除了保证实现工艺过程的要求外,还遵循以下有关规定:
(1)装置内设备、建筑物的布置参照规范要求执行。
(2)各装置均设计成密闭系统,在控制的操作条件下使被加工的物料和介质保持在由设备和管道组成的密闭系统内。
(3)在装置的出口总管上装有紧急切断阀,当气化器出现事故,输出的天然气温度低于要求值时,为防止输配管网冻坏,可紧急关闭阀门,切断通路。
当输配管网出现故障或事故时,也可紧急切断,防止天然气进入管网。
(5)在罐区设一集液池,遇到LNG有少量泄漏时,可引流到集液池内。
4.3贮运设施防火设计
(1)储罐有紧急切断阀,装在液相管上。
贮罐上共有2个切断阀,在装置发生意外时,可马上切断贮罐与外界的通道,防止贮罐里的液体流出。
(2)贮罐的安全措施:
内罐设有安全阀、放空阀、降压调节阀、升压调节阀、超压报警、高低液位报警,外罐设置泄压设施。
(3)管道安全措施:
在液相管道的两个切断阀之间装有安全阀,一旦两个切断阀关闭,它们之间管道内的液体受热气化,压力升高,安全阀自动起跳,防止管道超压。
气相总管上装有紧急安全放空装置,一旦总管上紧急切断阀关闭,如气相管道超压,紧急安全装置开启,保护管道的安全。
(4)在罐区防火堤内设一集液池,遇到LNG有少量泄漏时,可引流到集液池内。
4.4电气、仪表防火设计
4.4.1防雷
(1)根据生产性质、发生雷电的可能性和后果,站内生产装置和辅助设施中的工业建筑物属于第一类防雷等级,在被保护物上部装设避雷网和避雷针以防止雷击。
(2)特殊构筑物(如露天布置的贮罐及生产装置中的容器等)的防雷,则根据其中介质的性质、设备的壁厚、发生雷电的后果等因素区别对待,分别采取了相应的防雷措施。
4.4.2静电接地
(1)对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道,均采取了静电接地措施。
(2)输送液化天然气或天然气的管道在其进出各单元处、爆炸危险场所边界处、分支等处设静电接地设施。
(3)全站设统一静电接地网,各装置(单元)的静电接地设施与接地网相连,接地网接地电阻不大于4。
4.4.3电气设备和电缆防火设计
电气设计严格遵守《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和其它现行的国家标准。
选用性能优良、密封绝缘良好的电缆及电气设备以杜绝火灾隐患。
用于爆炸性气体环境(如罐区、调压装置和卸气台等)的机电设备、电气仪表、开关以及灯具等均按防爆要求选型,选用与该区域的防爆级别相适应的防爆电气设备和灯具。
室外配电线路采用阻燃电力电缆穿管或直埋敷设方式,室内配电线路爆炸危险环境采用绝缘导线穿水煤气管明设、非爆炸危险环境采用绝缘导线穿水煤气管暗设方式。
4.4.4火灾报警系统
在储罐气化区、卸车区等可能产生天然气泄漏的区域设置了可燃气体浓度报警器,站区控制室设火灾集中报警系统,一旦有泄露发生,在天然气与空气形成爆炸性混合物之前,探测器(或手动报警开关)将信号传至报警器,报警器会发出报警,提示有天然气泄露,进行报警、消防。
5消防设计
5.1消防给水系统
本站为三级站,根据《液化天然气汽车加气站技术规范》NB/T1001-2011,本站可不设消防给水系统。
5.2罐区、装置区及辅助设施的消防
5.2.1根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)中关于小型灭火器的配置要求,在储罐气化区、站房、卸车区等位置设置一定数量的手提式干粉灭火器,以保证扑救初起火灾和零星火灾
5.2.2扑灭LNG贮罐火灾基本对策
(1)切断气源,堵漏,防止大量气体扩散,造成二次危害。
若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体。
(2)对着火罐与周围的临近罐和设备进行冷却保护,在不适宜扑灭火灾的情况下,使LNG安全气化燃烧。
LNG贮罐装有固定式冷却装置,发生火灾时,应迅速启动进行冷却。
(3)在冷却着火罐的同时应组织一定的力量筑堤堵截,阻止火灾蔓延:
要加固护堤,堵塞漏洞、排水沟,防止LNG流到堤外或沟内扩大燃烧。
可在防护堤外开挖液体导向沟,以备当LNG溢出堤外时,将其导向安全地点。
(4)迅速备足力量,及时消灭外围火焰。
准备充足水源,保证火场不间断供水,备足消防车辆和所需的灭火器材、灭火剂。
5.4.3辅助设施的消防
对初起的小规模火势可用各处配备的灭火器具扑救,当火势扩大时用消火栓进行冷却保护。
6防火管理
建立严密的防火管理制度,有效的消防体制以最大限度地减少火灾损失。
(1)对于本LNG气化站要想从根本上防止和减少火灾危险,首先
要有一整套安全生产规章制度,并要教育全体职工自觉遵守执行,杜绝因违章操作而造成的火灾。
(2)建立严密的防火制度,有效的消防体制并常备不懈。
全体职工必须了解并严格遵守防火制度,必须了解如何防火和如何救火,这样当由于偶然原因而引起着火时能及时扑灭,不使其蔓延成灾。
当由某些不可抗拒的因素引起较大火灾时,各类消防手段能及时起动,全站上下能良好配合将火灾迅速控制和扑灭,把火灾的损失降到最少。
(3)严格执行巡检制度,注意观察水冷凝,意料之外的地方结冰等异常现象,争取把火灾消灭在萌芽阶段。
青岛市公用建筑设计研究院有限公司
2011.06
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