LNG工廠事故水池的設(shè)計(jì)探討

關(guān)鵬程　程玉排

摘 要：結(jié)合工程實(shí)例，介紹了事故污水的形成及收集，分析了事故水池在LNG工廠中的重要性及事故水池容積的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：LNG工廠；事故水池；容積；計(jì)算

1. 前言

為防范天然氣工廠在發(fā)生事故或事故處理過程中，因物料泄漏所產(chǎn)生的可燃、有害液體對(duì)周邊水環(huán)境造成污染和危害，應(yīng)在天然氣工廠設(shè)置事故水池，收集事故狀態(tài)下的廢液。本文以工程實(shí)例來探討LNG工廠中事故水池的設(shè)計(jì)。

2. 項(xiàng)目簡況

2012年，我院設(shè)計(jì)渭南鹵陽湖某LNG調(diào)峰站項(xiàng)目。項(xiàng)目分兩期建設(shè)，一、二期設(shè)計(jì)規(guī)模均為日處理原料氣30×104m3，設(shè)計(jì)只考慮一期。

項(xiàng)目采用氮甲基二乙醇胺（MDEA）溶液脫CO2、分子篩脫水、專用吸附劑脫汞等工藝，將天然氣所含雜質(zhì)脫除至設(shè)計(jì)指標(biāo)。采用混合制冷工藝將天然氣液化。

項(xiàng)目總圖分區(qū)：LNG罐區(qū)、裝車區(qū)、工藝裝置區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、生活區(qū)。

3. 設(shè)計(jì)事故水池的必要性

LNG工廠的廢水可能含有MDEA、導(dǎo)熱油及其他烴類物質(zhì)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、泄漏事故時(shí)，若不能有效收集，會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，尤其是地表水環(huán)境。

事故廢水收集池（簡稱事故水池）是地表水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施的一個(gè)重要組成部分。主要作用是在事故狀態(tài)下，對(duì)短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的大量廢水起緩存作用，確保廢水在事故狀態(tài)下處于受控狀態(tài)，防止對(duì)江河湖海和地下水的污染。其形式可以是圍堰、集水池、其他排水構(gòu)筑物、專用事故水池等。

4. LNG工廠事故污水的形成與收集

在火災(zāi)事故狀態(tài)下，LNG工廠產(chǎn)生廢水的區(qū)域主要有LNG罐區(qū)、工藝裝置區(qū)、裝車區(qū)。事故廢水主要由事故廢液、消防廢水、事故期間雨水等組成。

（1）LNG罐區(qū)

罐區(qū)布置兩座5000m3LNG儲(chǔ)罐。LNG無毒、無腐蝕性。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，儲(chǔ)罐噴淋裝置啟動(dòng)噴水冷卻，同時(shí)罐區(qū)周圍的水槍（水炮）、高倍數(shù)泡沫發(fā)生器也向罐區(qū)內(nèi)噴水和泡沫，防止火災(zāi)蔓延。在此過程如有降雨，則與消防水產(chǎn)生同樣效果。

罐區(qū)四周設(shè)有圍堰，可收集事故狀態(tài)下罐區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的事故廢液、消防廢水及雨水。根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算，消防水量為3636m?。

（2）工藝裝置區(qū)

此區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可能產(chǎn)生的廢液為消防廢水、事故期間雨水、泄漏的介質(zhì)。

裝置區(qū)設(shè)計(jì)雨水、事故污水收集切換系統(tǒng)。正常情況時(shí)，開啟雨水排水系統(tǒng)閥門，雨水經(jīng)水封井隔離后排至廠外市政管網(wǎng)。事故狀況時(shí)，雨水排水系統(tǒng)閥門關(guān)閉，開啟事故污水收集管網(wǎng)閥門，污水收集至事故水池。事故結(jié)束后對(duì)事故廢水進(jìn)行檢測，如水質(zhì)滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)，排至廠外市政污水系統(tǒng)。如污染物超標(biāo)，則集中外運(yùn)處理。工藝裝置區(qū)消防水量根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算為486m?。

（3）裝車區(qū)

裝車區(qū)布置3臺(tái)裝車臂。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，啟動(dòng)裝車區(qū)周圍的水槍（水炮）、高倍數(shù)泡沫發(fā)生器向槽車噴水和泡沫，防止火災(zāi)蔓延。其消防水量經(jīng)計(jì)算為500m?。裝車區(qū)周圍設(shè)有導(dǎo)液溝和集液池，用于收集事故狀態(tài)下產(chǎn)生的廢液。

5. 事故水池容積的確定

事故水池的有效容積應(yīng)不小于廠內(nèi)最大一次事故排水量。事故污水一般以消防事故水量最大，消防事故污水量按設(shè)計(jì)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)使用的各種消防設(shè)施用水量確定。根據(jù)《水體污染防控緊急措施設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，事故儲(chǔ)存設(shè)施的總有效容積計(jì)算公式為：

V = （V1+ V2- V3）max + V4+ V5

V1—收集系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生事故的1個(gè)罐組或1套裝置的物料量，儲(chǔ)存相同物料的罐組按1個(gè)最大儲(chǔ)罐計(jì)，裝置物料量按存留最大物料量的1臺(tái)反應(yīng)器或中間儲(chǔ)罐計(jì)，單位 m?；

V2—發(fā)生事故的儲(chǔ)罐或裝置的消防用水量，單位 m?；

V3—發(fā)生事故時(shí)可以轉(zhuǎn)輸?shù)狡渌麅?chǔ)存或處理設(shè)施的物料量，單位 m?；

V4—發(fā)生事故時(shí)仍必須進(jìn)入該收集系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水量，單位 m?；

V5—發(fā)生事故時(shí)可能進(jìn)入該收集系統(tǒng)的降雨量，單位為m?；V5=10q·F（q為降雨強(qiáng)度，按平均日降雨量計(jì)，單位為mm；qa=qa/n，qa為年平均降雨量，單位為mm，n為年平均降雨天數(shù)）；F為必須進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，單位為ha。

根據(jù)公式，本項(xiàng)目的事故水池的容積計(jì)算如下：

（1）LNG罐區(qū)：消防水大量用于冷卻受到火災(zāi)熱輻射的儲(chǔ)罐、設(shè)備或可能以其他方式加劇液化天然氣火災(zāi)的任何被火災(zāi)吞滅的結(jié)構(gòu)，以減少火災(zāi)升級(jí)和降低設(shè)備的危險(xiǎn)，不會(huì)受到化學(xué)污染。如果向罐區(qū)噴水或（下雨），則-162℃的LNG會(huì)從常溫的水中汲取大量熱量加速氣化，而水也會(huì)凝結(jié)成霜，甚至結(jié)冰，LNG和水在圍堰內(nèi)幾乎不能同時(shí)以液態(tài)形式存在?；馂?zāi)事故狀態(tài)下，罐區(qū)產(chǎn)生的事故廢水按公式計(jì)算，結(jié)果如下：

公式中V1為LNG儲(chǔ)罐容積5000m?，火災(zāi)狀態(tài)下不計(jì)入；V2為3636m?；V3、V4均為0 m?； V5為760 m?（按圍堰內(nèi)一次暴雨降雨量100mm計(jì)算）。

V事故池=V總- V現(xiàn)有（V現(xiàn)有：圍堰內(nèi)有效容積6470 m?）

經(jīng)計(jì)算：V事故池=3636+760-6470= - 2074 m?。

儲(chǔ)罐區(qū)圍堰對(duì)最終消防廢水完全可以起到緩沖作用，不需再增加事故水池容積。

（2）工藝裝置區(qū)：發(fā)生火災(zāi)或爆炸等事故時(shí)產(chǎn)生的事故廢液，按事故時(shí)一次火災(zāi)消防用水量、事故期降雨量、泄漏的化學(xué)物料（按50 m?考慮）計(jì)算。火災(zāi)事故狀態(tài)下，產(chǎn)生的事故廢水：

公式中V1為一個(gè)最大冷劑儲(chǔ)罐50m?（利用罐區(qū)圍堰收集，容積不計(jì)入事故池）；V2為486m?（按雨天工藝裝置區(qū)最大連續(xù)3小時(shí)消防水量計(jì)算）；V3為0 m?； V4為50m?； V5為560m?（按裝置區(qū)內(nèi)一次暴雨降雨量100mm計(jì)算）。

經(jīng)計(jì)算：V事故池=1096 m?。

（3）裝車區(qū)：消防水用途與罐區(qū)一致，但用量較小，與工藝裝置區(qū)基本一致，不再重復(fù)計(jì)算。

經(jīng)綜合考慮，項(xiàng)目設(shè)一座有效容積1200m?的事故水池，用以收集裝置區(qū)或裝車區(qū)的事故廢水。

6. 結(jié)語

項(xiàng)目按照相關(guān)規(guī)定設(shè)置應(yīng)急事故水池，保證事故時(shí)能有效的接納裝置事故廢水，避免其進(jìn)入水體，造成污染。事故水池設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按照國家規(guī)范及行業(yè)規(guī)定，合理計(jì)算容積，降低企業(yè)投資成本，使企業(yè)運(yùn)行后更安全、更環(huán)保。