唐山市LNG應(yīng)急調(diào)峰儲(chǔ)備站消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

巫 丕

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，成都 610084）

1 項(xiàng)目概況

唐山市LNG 應(yīng)急調(diào)峰儲(chǔ)備站位于唐山市曹妃甸區(qū)南堡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，主要功能是接收LNG 液化工廠的液源進(jìn)行儲(chǔ)存，唐山市天然氣系統(tǒng)需要應(yīng)急、調(diào)峰時(shí)，儲(chǔ)存的LNG 通過LNG 低溫泵加壓至3.8MPa，再經(jīng)過氣化、調(diào)壓、計(jì)量后輸送至唐山市天然氣高壓管網(wǎng)。儲(chǔ)存的LNG 也可通過設(shè)置在LNG 液化廠內(nèi)的裝車臺(tái)對(duì)LNG罐車裝車，然后外運(yùn)至其他LNG 用戶。本項(xiàng)目建成儲(chǔ)存總?cè)莘e：2 座5000m3儲(chǔ)罐，合計(jì)10000m3，本項(xiàng)目應(yīng)急供氣規(guī)模需求： 24000Nm3/h。

2 消防水設(shè)計(jì)

2.1 消防給水系統(tǒng)

本項(xiàng)目消防用水主要包括LNG 儲(chǔ)罐區(qū)、LNG 氣化和調(diào)壓計(jì)量設(shè)備區(qū)等，還考慮南側(cè)輔助配套設(shè)施區(qū)域消防用水。本項(xiàng)目設(shè)置獨(dú)立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，消防給水系統(tǒng)由消防水池、消防泵、穩(wěn)壓設(shè)備以及高壓消防給水管道等組成。消防水池由市政給水管網(wǎng)補(bǔ)水，消防水經(jīng)加壓后供站區(qū)及南側(cè)輔助配套設(shè)施區(qū)域消防用水。消防管網(wǎng)壓力平時(shí)由穩(wěn)壓設(shè)備保持1.15～1.20MPa 之間，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防水炮、消火栓投入使用或自動(dòng)滅火系統(tǒng)動(dòng)作，消防管網(wǎng)壓力下降，通過消防給水管網(wǎng)壓力聯(lián)鎖自動(dòng)啟動(dòng)消防主水泵供水。

2.2 消防水源及消防泵房

1）消防標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014 要求，LNG 應(yīng)急調(diào)峰出本站和南側(cè)輔助配套設(shè)施區(qū)域同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)起數(shù)按1 起考慮。場(chǎng)站一次消防用水量最大處為L(zhǎng)NG 儲(chǔ)罐區(qū)，LNG 儲(chǔ)罐為全冷凍式單防常壓儲(chǔ)罐。國(guó)家規(guī)范《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50183-2004 的第十章液化天然氣戰(zhàn)場(chǎng)章節(jié)中并無LNG 儲(chǔ)罐固定冷卻水供水強(qiáng)度的明確要求；而《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50018-2006第九章液化天然氣供應(yīng)章節(jié)中雖有儲(chǔ)罐噴淋裝置供水強(qiáng)度的要求，但規(guī)范第九章適用條件中明確說明本章適用于液化天然氣總儲(chǔ)存容積不大于2000 立方米的城鎮(zhèn)液化天然氣供應(yīng)站設(shè)計(jì)，而本站液化天然氣總儲(chǔ)存容積已達(dá)10000 立方米，且該規(guī)范因針對(duì)對(duì)象為小型儲(chǔ)罐，0.15L/(s.m2)的供水強(qiáng)度確實(shí)太高，將導(dǎo)致消防水池有效容積過大；僅有《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50119-2014 中對(duì)供水強(qiáng)度有明確要求，設(shè)計(jì)按照規(guī)范中類似液化烴儲(chǔ)罐的單容罐取值，固定冷卻水供給強(qiáng)度：罐壁2.5L/min.m2、罐頂4.0L/min.m2，設(shè)計(jì)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間6 小時(shí)，罐頂及管壁設(shè)噴水保護(hù)。而《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50183-2004、《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》GB/T20368-2012、以及美國(guó)規(guī)范NFPA59A 中，均提出了消防水裕量的概念，分別為200m3/h 以及63L/s，本設(shè)計(jì)取值63L/s。

本設(shè)計(jì)即將完成之際，國(guó)家發(fā)布了《液化天然氣接收站工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB51156-2015，其中規(guī)定了單容罐的罐壁管頂冷卻水強(qiáng)度分別為罐壁2.5L/min.m2、罐頂4.0L/min.m2，與筆者之前的取值一致，而消防水裕量本規(guī)范為60 L/s，本設(shè)計(jì)的取值也剛好涵蓋。

2）消防水源

（1）消防水源為站區(qū)2 座2500m3地下鋼筋混凝土消防水池供應(yīng)。

（2）本項(xiàng)目從站區(qū)北側(cè)位于本建筑北側(cè)市政給水管道接入DN150mm 引入管，至建筑紅線后經(jīng)過水表井后，與小區(qū)內(nèi)的室外給水環(huán)管相接，并向消防水池補(bǔ)水。

2.3 消防水量

本項(xiàng)目一次消防用水量最大處為L(zhǎng)NG 儲(chǔ)罐區(qū)，所以需水量按儲(chǔ)罐區(qū)計(jì)算，罐區(qū)共設(shè)5000m3LNG 單容罐2 個(gè)，儲(chǔ)罐之間的間距均大于1.5 倍的罐體直徑。最大冷卻水量為1 個(gè)LNG 儲(chǔ)罐，固定冷卻水供給強(qiáng)度：罐壁2.5L/min.m2、罐頂4.0L/min.m2，消防水量按單個(gè)LNG 儲(chǔ)罐冷卻水、泡沫滅火用水、消火栓水槍用水及消防水裕量之和計(jì)算，分別計(jì)算如下：

（1）泡沫混合液 Q混=7.2 L/min.m2x33/60=3.96L/s；泡沫系統(tǒng)水量Q1=0.97x4.32L/s=3.84L/s；V1=3.84L/sx40min x60/1000=9.22m3

（2）罐頂面積S1=1582.5m2，罐側(cè)壁面積S2=630m2；儲(chǔ)罐固定冷卻水量：Q2=2.5/60x1582.5+4/60x630=65.94+42.0=107.94L/s

（3）室外消火栓水量Q3=45L/s

（4）消防水裕量Q4=63L/s

由此計(jì)算本站最大消防用水量：Q消=Q+Q2+Q3+Q4= 219.78L/s =791.20m3/h

2.4 消防水池

根據(jù)GB50974 第3.6.2 條，本項(xiàng)目按火災(zāi)延續(xù)時(shí)間6h 計(jì)算消防水池容積：V總=9.22+791.20x6=4756.42m3；消防水池儲(chǔ)量按5000 立方米計(jì)，設(shè)置兩座獨(dú)立的2500 立方消防水池。滿足站內(nèi)最大消防用水量。

2.5 消防泵房

場(chǎng)站內(nèi)單獨(dú)建設(shè)一座消防泵房。消防泵房占地面積324m2（10.8x30m）。消防泵房?jī)?nèi)設(shè)消防主泵兩臺(tái)，其中柴油泵和電動(dòng)泵各一臺(tái)，互為備用。電動(dòng)泵參數(shù)：Q=210L/s，P=1.1Mpa，配電機(jī)N=355Kw；柴油泵參數(shù)：Q=210L/s，P=1.1MPa，柴油儲(chǔ)量按不小于6 小時(shí)消防消耗量考慮（柴油泵采用壓縮點(diǎn)火式柴油機(jī)；柴油泵所配驅(qū)動(dòng)器的功率應(yīng)滿足該水泵流量揚(yáng)程性能曲線上任何一點(diǎn)運(yùn)行所需功率的要求；柴油機(jī)的額定功率應(yīng)校核海拔高度和環(huán)境溫度對(duì)柴油機(jī)功率的影響；柴油機(jī)消防水泵應(yīng)具備連續(xù)工作的性能，試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間不應(yīng)小于24h；柴油機(jī)消防水泵的蓄電池應(yīng)保證消防水泵隨時(shí)自動(dòng)啟泵的要求）。消防另設(shè)穩(wěn)壓泵2 臺(tái)，一用一備,Q=5L/s，P=1.2MPa,配電機(jī)N=7.5Kw，并配有穩(wěn)壓罐及自動(dòng)控制系統(tǒng)一套。所有消防設(shè)備在出廠前須獲得由國(guó)家消防認(rèn)證機(jī)構(gòu)出具的合格檢測(cè)報(bào)告。

2.6 消防水管網(wǎng)

1）室外消防給水系統(tǒng)

工藝裝置區(qū)包括儲(chǔ)罐區(qū)及氣化區(qū)、調(diào)壓計(jì)量區(qū)周邊設(shè)環(huán)狀穩(wěn)高壓消防給水管網(wǎng)，并沿線每60 米設(shè)地上式室外消火栓，每個(gè)室外消火栓處，配置消防水帶箱一個(gè)，內(nèi)配兩支直流水霧兩用消防水槍和4 盤消防水帶，每個(gè)消火栓根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求采取適當(dāng)?shù)臏p壓穩(wěn)壓措施；

在有高大設(shè)備或裝置區(qū)域還增設(shè)消防水炮，消防水炮為直流水霧兩用型，消防水炮的布置應(yīng)保證在其有效射程內(nèi)能覆蓋整個(gè)裝置區(qū)，水炮設(shè)計(jì)流量Q=40L/s，額定工作壓力0.8MPa。

輔助裝置區(qū)及站前區(qū)設(shè)環(huán)狀穩(wěn)高壓消防給水管網(wǎng)，并沿線每120 米設(shè)地上式室外消火栓，每個(gè)室外消火栓處，配置消防水帶箱一個(gè)，內(nèi)配兩支直流水霧兩用消防水槍和4 根消防水帶，消火栓采用SS100/65 室外干式地上式消火栓（減壓穩(wěn)壓型），冬季消火栓前方閥門常閉，閥前充滿穩(wěn)壓水，閥后為干管；消火栓閥門井設(shè)保溫井口及木制保溫蓋，室外消火栓具自動(dòng)泄水裝置，泄水口應(yīng)位于冰凍線（-0.8m）以下,另外室外消火栓應(yīng)有內(nèi)置出水閥單獨(dú)控制該室外消火栓，當(dāng)內(nèi)置出水閥關(guān)閉時(shí)自動(dòng)放空室外消火栓內(nèi)留存的積水，以防消火栓及管道凍裂。

另外南側(cè)輔助配套設(shè)施區(qū)域最大消防流量為Q=40L/s，在罐區(qū)消防環(huán)網(wǎng)上向南側(cè)預(yù)留兩路消防水管接點(diǎn)。

2）水噴霧系統(tǒng)

LNG 儲(chǔ)罐設(shè)置冷卻水噴霧系統(tǒng)。水噴霧系統(tǒng)管道與消火栓管網(wǎng)合建。

根據(jù)GB50119-2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，儲(chǔ)罐噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度按罐壁2.5L/min.m2、罐頂4.0L/min.m2。水霧噴頭工作壓力：0.35Mpa，噴頭半環(huán)形布置，噴頭與罐外壁的距離為 0.6m，環(huán)管離罐壁距離 1.0m，噴頭垂直于柱罐中心線，噴頭之間的間距按 1.7 倍的水霧錐底圓半徑，每個(gè)圍堰區(qū)內(nèi)，噴霧按罐體投影平面分為兩個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)雨淋閥組。雨淋閥組采用電動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，并有閥位指示信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)遙控。

3）管材

本項(xiàng)目消防系統(tǒng)為獨(dú)立的壓力流管道，材質(zhì)為無縫鋼管，室內(nèi)報(bào)警閥或雨淋閥后的管線為鍍鋅材質(zhì)，連接方式采用卡箍連接。墊片采用石棉橡膠墊，對(duì)于必須監(jiān)視或難以識(shí)別其開閉狀態(tài)的必要閥門選用信號(hào)閥，室外消防環(huán)網(wǎng)上的切斷閥采用直埋式閘閥。所有管子、管件及閥門等材料必須符合本工程配管材料標(biāo)準(zhǔn)。消防設(shè)備及系統(tǒng)組件應(yīng)由國(guó)家固定滅火系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)合格，且全國(guó)準(zhǔn)銷。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，筆者簡(jiǎn)要論述了針對(duì)LNG 儲(chǔ)罐的消防規(guī)范比較和選取的過程，供同行交流指正，而隨著《液化天然氣接收站工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB51156-2015等新規(guī)范的發(fā)布，LNG 場(chǎng)站的消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)有了更多的技術(shù)支持，筆者也期待尚未實(shí)施的新版《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》能對(duì)LNG 場(chǎng)站的消防設(shè)計(jì)有更全面、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、合理的指導(dǎo)。