低溫儲存LPG罐區(qū)的消防設(shè)計

鄭恒沛

摘要：通過對所執(zhí)行低溫儲存LPG罐區(qū)項目的介紹，根據(jù)國家現(xiàn)行標準規(guī)范，結(jié)合LPG物理化學性質(zhì)及其火災危險性，總結(jié)此類項目的消防設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：液化石油氣（LPG）;混凝土全包容罐;火災;消防系統(tǒng)

引言

2020年中國液化石油氣的產(chǎn)量為4448萬噸，預計2021年中國液化石油氣的產(chǎn)量將達4617.1萬噸。可以預見，未來LPG將在我國原料市場占據(jù)越來越重要的地位。國家標準以及相關(guān)設(shè)計手冊，均沒有對于LPG儲罐區(qū)的消防系統(tǒng)設(shè)計做詳細規(guī)定。鑒于目前混凝土全包容罐已越來越多，而且日趨成熟。因此本文就參與設(shè)計的某LPG罐區(qū)的消防系統(tǒng)設(shè)計給予論述和總結(jié)。

1. 概述

1.1 LPG儲罐一般設(shè)計為單包容儲罐、雙包容儲罐和全包容儲罐。

1.1.1 單包容儲罐

單包容罐指的是單壁儲罐，或者是由內(nèi)罐以及外容器合并組成的一種儲罐，其內(nèi)罐的設(shè)計以能夠很好的儲存低溫液體以及對低溫延展性的要求。并且其外容器的作用是起固定作用以及保護隔熱層等作用，同時也能夠保持吹掃氣體壓力等作用。通常情況下，這種儲罐的周圍會設(shè)置圍堰以及容納泄漏出的液體。其單包容儲罐可分為：單壁儲罐和雙壁吊頂罐，還有雙壁雙拱頂儲罐等。

1.1.2 雙包容儲罐

從設(shè)計、建造上使其內(nèi)外罐都能夠單獨容納所儲存的低溫液體產(chǎn)品的雙層儲罐。為了有效的控制以及縮小罐內(nèi)泄漏出的液體所形成液池的范圍，通常情況下外罐或者外壁與內(nèi)罐之間的間隔距離不會超過6m，外罐不能保留泄漏液體所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體，蒸發(fā)氣體將在外罐頂部逸出。雙包容儲罐有可分為：雙壁單拱頂儲罐和雙壁吊頂罐等。

1.1.3 全包容儲罐

從設(shè)計、建造上使其內(nèi)外罐都能單獨容納所儲存低溫液體產(chǎn)品的雙層儲罐。一般其外罐或外壁和內(nèi)罐之間的距離在1-2m。其內(nèi)罐用于正常使用條件下儲存低溫液體物質(zhì)，外罐用于儲存泄漏的低溫液體物質(zhì)，同時能夠存放一定量的蒸發(fā)氣體，可以控制蒸發(fā)氣體按計劃安全排放。對于全包容儲罐，通常有四種：一：其內(nèi)罐、外罐壁和外罐的穹頂都是金屬材質(zhì);二：內(nèi)罐和外罐的穹頂是金屬材質(zhì)，外罐壁是混凝土材質(zhì);三：內(nèi)罐是金屬材質(zhì)，外罐壁和外罐的穹頂是混凝土材質(zhì);四：內(nèi)、外罐壁和外罐的穹頂都是混凝土材質(zhì)。其中，全包容式混凝土頂罐的優(yōu)點是：具有混凝土外罐和穹頂，能承受外物的攻擊和熱輻射，對周邊火災有良好耐受性。即使有事故發(fā)生，對設(shè)備的控制和物料的輸送仍然能繼續(xù)，這種狀況可維持幾周，直到設(shè)備停車。

2. LPG組成、物理化學性質(zhì)及火災爆炸危險性

2.1 LPG組成及各組分的基本性質(zhì)見表2-1。

2.2 LPG的物理化學特性

LPG的火災危險性類別為甲類。液化石油氣的組成絕大部分是丙烷，天然氣或者石油經(jīng)過加壓降溫液化即得到液化石油氣。液化石油氣的儲存溫度約-42℃。

液化石油氣具有低溫、易揮發(fā)和易燃易爆的特性。人體接觸低溫的液化石油氣易引起凍傷。泄露的液化石油氣易揮發(fā)，揮發(fā)氣體與空氣的混合物具有爆炸性。

液化石油氣的主要組分是丙烷，丙烷是一種無色無味、易燃易爆、比空氣重、窒息性的氣體?？諝庵斜闈舛冗^高時，人可因缺氧而頭疼、呼吸困難，甚至麻醉、昏迷、窒息而死。由于丙烷易燃、易爆且為窒息性氣體，當其與空氣的混合物達到一定濃度并遇到火源后，就有燃燒爆炸危險;而當其泄漏到操作環(huán)境中時，會造成窒息危害。

液化石油氣儲存、輸送過程中的主要危害因素是火災/爆炸，次要危害包括低溫危害、噪聲危害、毒性及窒息危害、觸電及機械傷害、落水淹溺等。同時由于項目所處的地理環(huán)境還存在自然災害的影響。

3. 本工程消防滅火方案

3.1 工程概況

本次設(shè)計的低溫儲存LPG儲罐及其附屬設(shè)施為項目二期，項目建設(shè)地點在龍口港液體化工區(qū)，該公司一期工程西側(cè)及南側(cè)，占地面積為150.255 畝。本項目包括1座12萬m3低溫丙烷儲罐（混凝土全容罐，混泥土罐外罐尺寸φ73.4m×37.75m，）及配套的丙烷BOG處理系統(tǒng)、低溫丙烷加熱系統(tǒng)、新增常溫丙烷裝車系統(tǒng)等。項目平面布置簡圖如下（紅框內(nèi)為本項目設(shè)計范圍）：

3.2 本工程消防滅火方案

根據(jù)丙烷的特性，本項目設(shè)置了包括室外消火栓、固定式水噴霧系統(tǒng)（丙烷儲罐罐頂平臺和丙烷裝車棧臺）、固定式消防水炮、滅火器、火災報警系統(tǒng)、可燃氣體探測系統(tǒng)等消防設(shè)施。

3.3 消防滅火系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

本工程共有1個12萬m3的丙烷儲罐，儲罐為混凝土全包容罐.執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》（2018年版）GB50160-2008，按其中第8.10.6條規(guī)定進行消防水量計算。罐頂操作平臺處設(shè)置水噴霧系統(tǒng)，平臺面積約400㎡。水噴霧系統(tǒng)的供水強度：20L/min.㎡，火災延續(xù)時間：6小時，冷卻水用水量480m3/h?？紤]噴頭的實際布置及選型，單個罐管頂平臺的固定冷卻水量取600m3/h。

本工程共有一個丙烷裝車棧臺，執(zhí)行《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50219-2014，按其中第3.1.2條規(guī)定進行消防水量計算。棧臺整體設(shè)置水噴霧系統(tǒng)，棧臺面積約3100㎡。水噴霧系統(tǒng)的供水強度：9L/min.㎡，火災延續(xù)時間：6小時，冷卻用水量1674m3/h?？紤]噴頭的實際布置及選型，冷卻水量取2000m3/h。

本工程移動式消防冷卻用水量為：80L/S（即288 m3/h）

本工程同一時間內(nèi)火災次數(shù)按1 次考慮，最大消防水量發(fā)生在丙烷裝車棧臺，發(fā)生火災時，最大消防用水量為2288m3/h，火災延續(xù)時間按6h計，界區(qū)內(nèi)供水壓力不低于0.5MPa。一次最大滅火用水量為13728m3。

因此，本期最大消防用水為2288m3/h，一次最大滅火用水量為13728m3，但是因丙烷罐區(qū)要求的消防用水壓力較高，所以，消防水系統(tǒng)除了滿足一次最大滅火用水量要求外，還需要滿足丙烷罐區(qū)壓力的要求。

3.4 消防泵及消防水罐

一期工程的消防水罐容量能滿足本工程一次滅火用水量要求。一期工程消防泵的流量能滿足本工程消防用水量的要求，但是消防泵的揚程不能滿足丙烷罐消防用水壓力需求，需替換原有消防泵，替換后流量為：1350 m3/h，揚程：120m。消防水泵替換后，出水主管分別接兩路獨立的出水管至原有消防水系統(tǒng)和本期消防水系統(tǒng)，由于水泵壓力增大，至原有消防水系統(tǒng)前設(shè)置減壓閥，以滿足原有系統(tǒng)的壓力要求，不影響一期系統(tǒng)。水泵更換后，水泵出水局部管路的法蘭及閥門的壓力等級不滿足要求，需更換，更換后系統(tǒng)滿足原有消防水系統(tǒng)及本期消防水系統(tǒng)的要求。

3.5 各滅火系統(tǒng)的組成及控制要求

3.5.1 水噴霧消防滅火系統(tǒng)

固定水噴霧系統(tǒng)的主要作用是冷卻受火災熱輻射影響的區(qū)域及區(qū)內(nèi)設(shè)備，防止火勢蔓延，包括保護鋼結(jié)構(gòu)部件、關(guān)鍵閥或罐、控制燃燒、降低溫度、散煙、保護通道?；谝陨显瓌t，本項目在丙烷儲罐罐頂平臺處以及裝車棧臺處設(shè)置固定水噴霧滅火系統(tǒng)，對管道閥門進行保護。該系統(tǒng)具有手動遠程控制和應(yīng)急操作二種控制方式。

3.5.2 室外消火栓

室外消火栓由穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)管網(wǎng)直接供水，選用地上恒壓減壓型消火栓，距路面邊不大于5m，距建筑物外墻不小于5m，離被保護的設(shè)備距離不小于15m。消火栓的間距不大于60m。在有可能受到車輛等機械損壞的消火栓周圍設(shè)置2面（或4面）防護欄。

3.5.3消防水炮

固定式手動消防炮合理布置于罐區(qū)易到達處，靠近區(qū)內(nèi)道路。手動消防炮與被保護設(shè)備的距離為15m～30m。固定式手動消防水炮最小流量144m3/h，水炮出口壓力0.8-1.0Mpa，射程不小于60m，且射高大于45m。水炮出水形式為直流噴霧兩用型。消防炮噴射角度：水平噴射角度360°，垂直角度 -30°～70°。

3.5.4消防系統(tǒng)管網(wǎng)

消防給水主管網(wǎng)采用焊接鋼管，庫區(qū)消防給水管網(wǎng)環(huán)狀布置，當一條管網(wǎng)發(fā)生故障時，另一條消防管能通過100%的消防水量，消防管網(wǎng)上設(shè)有隔斷閥，每兩個隔斷閥之間不超過5個消火栓。

3.5.5移動式滅火器

本工程在丙烷儲罐罐頂平臺、丙烷BOG處理區(qū)、丙烷增壓加熱區(qū)、火炬區(qū)、新增丙烷裝車區(qū)、營業(yè)中心、中心控制室、變配電所、雨淋閥室配置手提式或推車式干粉滅火器，在中心控制室、變配電所中帶電設(shè)備房間配置手提式二氧化碳滅火器，以利于撲滅初期離散火災。

3.5.6外部消防

本工程外部消防及應(yīng)急依托魯東應(yīng)急救援中心，魯東應(yīng)急救援中心消防應(yīng)急配置能夠滿足本項目需要，距離項目所在地約2km，5min可到達救援。

4. 結(jié)論

本項目執(zhí)行的標準是國標GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》（2018年版），未執(zhí)行企業(yè)標準Q/SH0749-2018《液化烴儲運工程技術(shù)標準》，若按Q/SH0749標準，罐區(qū)還需設(shè)置集液池及高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，罐頂安全閥處宜配置固定式自動干粉滅火裝置，并且裝車區(qū)宜設(shè)干粉炮系統(tǒng)。對于丙烷裝車棧臺的水噴霧系統(tǒng)設(shè)計，國內(nèi)規(guī)范并沒有要求，本項目是因業(yè)主有特別需求，故而設(shè)的這個系統(tǒng)。因為目前現(xiàn)有國家標準沒有專門針對LPG儲運類項目的，很多項目也不遵循企業(yè)標準，所以針對此類項目所做的消防方案，應(yīng)結(jié)合當?shù)叵啦块T、項目審查專家及業(yè)主意見，合理選取，以保證消防系統(tǒng)設(shè)計的適用性及可靠性。

參考文獻：

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