液化天然氣(LNG)碼頭消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

郭爽

摘 ?要：合理設(shè)計(jì)液化天然氣碼頭消防系統(tǒng)，能夠提高液化天然氣的裝卸作業(yè)安全性。基于此，本文詳細(xì)闡述了消防系統(tǒng)的探測(cè)報(bào)警、水滅火、細(xì)水霧滅火、氣體滅火、泡沫滅火部分的設(shè)計(jì)，深入分析了LNG碼頭消防系統(tǒng)建設(shè)，希望能夠?yàn)橐夯烊粴膺\(yùn)輸、裝卸安全作業(yè)水平的發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：碼頭消防;探測(cè)報(bào)警;氣體滅火

引言：

LNG本身就屬于易燃易爆物質(zhì)，其在裝卸過(guò)程中會(huì)接觸到空氣，而且涉及到液體的流動(dòng)和摩擦，極大地增加了碼頭的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，因此，為了保證碼頭作業(yè)的安全開(kāi)展，應(yīng)設(shè)計(jì)好配套的消防系統(tǒng)，并編制科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，以更好地控制LNG碼頭作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提升LNG裝卸作業(yè)水平。

一、消防系統(tǒng)水噴霧范圍設(shè)計(jì)

在LNG碼頭消防工作中，水噴霧是一項(xiàng)重要的滅火手段，能夠有效遏制火災(zāi)的蔓延，防止事故嚴(yán)重性加劇。為此，在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須做好水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并合理化水噴霧范圍的規(guī)劃，保證消防系統(tǒng)的碼頭防護(hù)能力。在此過(guò)程中，從現(xiàn)行的規(guī)范要求上來(lái)看，《LNG碼頭規(guī)范》指出，疏散逃生通道應(yīng)設(shè)置自動(dòng)水噴霧系統(tǒng)，而按照字面理解，可以將此條規(guī)范闡釋為，將水噴霧范圍限定為逃生通道即可，但事實(shí)上，如果僅在逃生通道位置設(shè)置水噴霧，顯然不能有效保障碼頭的消防安全，因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)火災(zāi)的熱輻射距離，以及風(fēng)向、氣溫、碼頭平面布置等因素，設(shè)計(jì)水噴霧范圍，以充分發(fā)揮消防水噴霧系統(tǒng)的冷卻、滅火效用，增強(qiáng)設(shè)計(jì)效果。基于此，在水噴霧范圍設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合對(duì)上述因素的考慮，構(gòu)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，然后求解出合理的水噴霧范圍。此后，再用專業(yè)的安全預(yù)評(píng)價(jià)軟件，模擬LNG泄露、燃燒、爆炸情況下，消防系統(tǒng)水噴霧系統(tǒng)的運(yùn)行效果，以檢測(cè)范圍設(shè)計(jì)是否合理，增強(qiáng)設(shè)計(jì)效果。此外，還要注意，需做好氣象條件參數(shù)的取值，并根據(jù)碼頭所在區(qū)域的歷史氣象資料，進(jìn)行氣象條件參數(shù)的取值，以保證范圍設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性，優(yōu)化消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展水平。

二、消防系統(tǒng)噴水強(qiáng)度設(shè)計(jì)

在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了噴水范圍之外，噴水強(qiáng)度也是一項(xiàng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)確保消防系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度能夠滿足快速滅火和冷卻的需求，以有效抑制火災(zāi)事故的惡化?，F(xiàn)階段，配套的規(guī)范文件對(duì)噴水強(qiáng)度的要求存在差異?！禠NG碼頭規(guī)范》中規(guī)定的噴水強(qiáng)度值衡量單位，對(duì)應(yīng)水幕系統(tǒng)，并非水噴霧系統(tǒng)，因此，從單位上來(lái)看，此標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)僅適用于碼頭水幕噴水系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度設(shè)計(jì)。而專門的水噴霧系統(tǒng)配套規(guī)范以及《散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范》，也規(guī)定了噴水強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，而此標(biāo)準(zhǔn)值的單位則與水噴霧系統(tǒng)相符。此外，如果《LNG碼頭規(guī)范》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么可以得出滅火水量為70L/s，但若運(yùn)用《散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范》給出的標(biāo)準(zhǔn)值，則僅需14L/s的水量，即可完成滅火任務(wù)，因此，出于經(jīng)濟(jì)性、資源節(jié)約等方面考慮，應(yīng)將噴水強(qiáng)度設(shè)計(jì)為10L/（min·m2）以上。但在確定強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)，還要考慮噴頭設(shè)置密度，并盡量降低噴頭密度，以弱化噴頭布局復(fù)雜度、控制建設(shè)成本，使設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)、合理。

三、消防系統(tǒng)集液池容量設(shè)計(jì)

通常來(lái)說(shuō)，LNG的運(yùn)輸船舶或多或少地會(huì)泄漏出一定量的LNG，如果不能對(duì)這部分LNG進(jìn)行有效處理，則很容易引發(fā)碼頭火災(zāi)、爆炸事故，所以，在消防系統(tǒng)中，需要設(shè)計(jì)一個(gè)集液池，用來(lái)統(tǒng)一收集、處理泄漏出的LNG，以免出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸事故，增強(qiáng)消防系統(tǒng)的事故預(yù)防效用。但現(xiàn)行的規(guī)范對(duì)于此部分消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅說(shuō)明了，要在碼頭處設(shè)置集液池，用以處置、收集泄漏的液化天然氣，但并未規(guī)定集液池的容量，因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)深入分析規(guī)范文件內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行集液池容量的設(shè)計(jì)，以保證消防系統(tǒng)的使用性能。在此過(guò)程中，考慮到集液池收集的LNG為泄漏部分，所以，要根據(jù)LNG的泄漏量設(shè)計(jì)集液池的有效容積。而《液化氣船舶規(guī)范》給出了詳細(xì)、具體的有效容積計(jì)算公式，設(shè)計(jì)即可利用此公式，進(jìn)行泄漏量的計(jì)算，然后按照計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)集液池容量，以確保集液池能夠充分收集泄漏出的LNG。此外，還要注意，由上述步驟所得出的集液池容量為有效容量，因此，需要在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，確保集液池結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)方案，能夠滿足有效容量要求，并做好相應(yīng)的驗(yàn)算工作，以保證設(shè)計(jì)效果。

四、消防系統(tǒng)其他配套設(shè)施設(shè)計(jì)

除了上述消防設(shè)施以外，消防系統(tǒng)中還含有消防干粉炮、消防水炮、消防塔、水幕等，設(shè)計(jì)者還要根據(jù)消防需求，對(duì)這些配套設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證系統(tǒng)消防功能的健全可靠。在設(shè)計(jì)中，對(duì)于消防水炮、消防塔，可以根據(jù)實(shí)際需求與配套規(guī)范要求，進(jìn)行上述兩個(gè)設(shè)施的流量值確定，但如果通過(guò)計(jì)算所得出的實(shí)際流量需求流量值，高于規(guī)范要求，就應(yīng)將炮塔類型確定為雙層炮塔，并在炮塔的每層結(jié)構(gòu)中設(shè)置一個(gè)水炮，同時(shí)，按照雙層炮塔的設(shè)計(jì)要求，確定每層炮塔的高度。在干粉炮塔的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者將流量設(shè)計(jì)為45kg/s左右，基本就可以滿足碼頭的消防需求，但要注意，應(yīng)將塔上的干粉炮與干粉罐之間的高差控制在10m以內(nèi)，使干粉能夠被順暢的噴出，增強(qiáng)消防系統(tǒng)的干粉滅火性能。在水幕設(shè)計(jì)中，需注意，應(yīng)根據(jù)碼頭不同位置的消防需求，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范，合理確定各個(gè)位置的水幕噴射強(qiáng)度參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于安裝在碼頭操作平臺(tái)的水幕，將其噴射強(qiáng)度參數(shù)值設(shè)置為2即可，若該水幕位于消防炮塔處，用于保護(hù)炮塔，那么則要強(qiáng)噴射強(qiáng)度設(shè)計(jì)為10L/s以上。此外，還要注意，應(yīng)在消防系統(tǒng)中，設(shè)置氣體滅火裝置，并可以結(jié)合實(shí)際情況，選用一種或多種氣體，作為消防氣體，以有效保護(hù)局部重要區(qū)域，防止火災(zāi)惡化。目前，可選用的消防氣體包括，二氧化碳、七氟丙烷等，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)全面考慮建設(shè)成本、氣體消防性能等多個(gè)方面進(jìn)行消防氣體介質(zhì)的選用，以保證設(shè)計(jì)的合理性[1]。

五、消防系統(tǒng)探測(cè)器設(shè)計(jì)

探測(cè)器主要安裝在碼頭的建筑、構(gòu)筑物設(shè)施內(nèi)部空間中，以全面防控LNG火災(zāi)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者通過(guò)結(jié)合LNG火災(zāi)的特點(diǎn)，進(jìn)行探測(cè)裝置的設(shè)計(jì)，能夠優(yōu)化探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的靈敏度，以便于將火災(zāi)消除于形成初期，減少火災(zāi)的危害。在此過(guò)程中，探測(cè)裝置屬于一種傳感裝置，其依靠探測(cè)火災(zāi)的物理化學(xué)現(xiàn)象，來(lái)判斷火災(zāi)是否形成，并向報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)，一般來(lái)說(shuō)，LNG燃燒所引發(fā)的火災(zāi)，會(huì)向外發(fā)出CO、CO2、熱、固體離子等物理現(xiàn)象，因此，需選用性能優(yōu)越的接觸式探測(cè)器，如氣體探測(cè)器、煙霧探測(cè)器等。但考慮到火災(zāi)所發(fā)出一些物理特征，如輻射光、燃燒音等，可能無(wú)法僅通過(guò)接觸式檢測(cè)，而被探測(cè)到，所以還需要設(shè)計(jì)非接觸式探測(cè)裝置，如火焰探測(cè)器、聲音探測(cè)器等在系統(tǒng)中，以更加全面、靈敏地感知火災(zāi)現(xiàn)象，提高消防系統(tǒng)運(yùn)作效果。此外，在此部分設(shè)計(jì)中，還要注意合理規(guī)劃探測(cè)器的安裝位置，并嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)程，確保安全位置周圍一定范圍內(nèi)，不能存在突出結(jié)構(gòu)物，而且還要考慮到，探測(cè)器的探測(cè)面積基本都在74平方米以內(nèi)，以合理地安排探測(cè)器的安裝布局，深入優(yōu)化碼頭的安全作業(yè)水平[2]。

結(jié)論：

綜上所述，增強(qiáng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果，能夠降低LNG碼頭火災(zāi)事故發(fā)生的幾率。在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，借助健全、有效的設(shè)計(jì)方案，可以提高系統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)的靈敏度、及時(shí)遏制火災(zāi)的蔓延、準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)各類火災(zāi)場(chǎng)景，從而優(yōu)化碼頭消防系統(tǒng)的使用性能，推動(dòng)天然氣產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方一能，李瑞娟，姚建新. 巴基斯坦某浮式液化天然氣（LNG）碼頭控制系統(tǒng)的解決方案[J]. 水運(yùn)工程，2021，（03）：74-77+87.

[2] 許建武，郭隆洽. 液化天然氣高樁碼頭結(jié)構(gòu)抗震非線性時(shí)程分析[J]. 水運(yùn)工程，2020，（09）：77-84.