淺談LNG接收站配套消防站防爆墻設計方案

根據(jù)應急管理部消防救援局《大型石化企業(yè)消防站建設標準》，LNG接收站的消防站建設需要依據(jù)儲存罐容規(guī)模來確定級別。當LNG接收站儲存罐容達到不同規(guī)模時，需要配套建設一級、二級、三級消防站，這一分級建設標準充分考慮了不同規(guī)模接收站的火災風險程度，有助于合理配置消防資源，實現(xiàn)精準防控。同時，根據(jù)國家有關文件規(guī)定，新建、改建、擴建消防站與爆炸危險源及高毒泄漏源等危險部位的距離不宜小于 300m ，已建消防站與上述部位的距離不能滿足要求的，應在適當位置設置防爆墻等防護設施。這一要求是基于對火災爆炸事故可能產生的沖擊波、熱輻射等危害范圍的科學評估，旨在確保消防站在事故發(fā)生時能夠相對安全地開展救援工作，避免消防人員和消防設施遭受不必要的損害。本文以國內某LNG接收站為例，基于定量風險分析（QRA）方法，探討防爆墻的設計依據(jù)、爆炸超壓影響、安全防護間距以及具體設計方案。

因此，該接收站的消防站需要調整升級為一級消防站，以更好地應對可能發(fā)生的火災等事故，保障接收站的安全運營。在實際建設中，接收站需要對消防站的選址、布局以及防護設施進行全面評估和調整。例如，消防站應設置在危險化學品生產或儲存場所、爆炸危險源及高毒泄漏源等危險部位常年主導風向的上風或側風處，并宜避開窩風地段。同時，消防站應設置在地勢相對較高的場地。這些措施都是為了確保消防站能夠在事故發(fā)生時快速響應，并有效保護消防人員和設施的安全性。

(二)設計依據(jù)

設計依據(jù)應包括《石油化工建筑物抗爆設計標準》（GB/T50779-2022）《LNG接收站定量風險分析報告》《石油化工過程風險定量分析標準》（SH/T3226-2024）、《石油化工企業(yè)設計防火標準》（GB50160-2008）、《建筑物抗爆設計標準》（GB/T50779-2022）、《?；髽I(yè)消防站建設標準》《中國石化既有建筑物抗爆治理指導意見》。

一、設計背景與依據(jù)

（一)設計背景

國內某接收站項目建設的LNG總庫容已超過200萬立方米，根據(jù)應急管理部消防救援局發(fā)布的《大型石化企業(yè)消防站建設標準》，該接收站原有的二級消防站已無法滿足相關要求。按照規(guī)定，當LNG接收站的全容罐總庫容達到或超過200萬立方米時，應配套建設一級消防站。

二、定量風險分析（QRA）

(一)爆炸超壓影響分析

定量風險分析（QRA，QuantitativeRiskAssessment）是一種通過數(shù)學模型和統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析事故概率及其后果的科學方法。它在石油化工、LNG接收站等高風險行業(yè)廣泛應用，用于評估火災、爆炸、有毒氣體泄漏等事故的風險水平，并提出風險控制措施。《LNG接收站定量風險分析報告》參考《石油化工過程風險定量分析標準》，考慮將對應于累積發(fā)生頻率1.0E-04/年的爆炸載荷作為建筑物的基準事故載荷（DiAL），分析消防站執(zhí)勤樓等有人值守的重要建筑物所承受的基準事故載荷及其對應的發(fā)生頻率、爆炸源、泄漏場景、超壓持續(xù)時間等重要參數(shù)，為各敏感建筑物是否抗爆提出指導性建議。接收站對應于累計發(fā)生頻率 1.0E-04/ 年的超壓等值線。

由此可見，消防站在 1.0E-04/yr （每年發(fā)生概率為1×10^-4 )下的爆炸超壓值為 2.4kPa 。根據(jù)《石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)范》（SH/T3047-2021)條文說明7.2.1條表2以及《中國石化既有建筑物抗爆治理指導意見（試行）》，選擇 6.9kPa 以下的沖擊波超壓值作為可接受標準。由于消防站的爆炸超壓值 2.4kPa 遠低于6.9kPa ，因此消防站本身雖然可以不進行抗爆設計，但仍需考慮設置防爆墻，以進一步降低風險。

在LNG接收站的防爆墻設計中，QRA主要用于以下方面。設計依據(jù)：通過QRA分析確定防爆墻需要抵御的爆炸超壓水平，選擇合適的材料和結構形式。爆炸超壓影響分析：模擬爆炸沖擊波的傳播和衰減，評估防爆墻的抗爆性能。安全防護間距分析：確定消防站與危險源之間的安全距離，確保在事故情況下防爆墻能夠有效保護消防站。

(二)安全防護間距

根據(jù)《?；髽I(yè)消防站建設標準》第六條第5款規(guī)定，新建、改建、擴建消防站與爆炸危險源及高毒泄漏源等危險部位的距離不宜小于300米。這一規(guī)定是為了確保消防站在發(fā)生危險化學品泄漏、火災或爆炸等事故時，能夠有足夠的安全距離來保障消防人員和消防設施的安全性。在某接收站項目中，其LNG總庫容已超過200萬立方米，屬于大型?；髽I(yè)。接收站內的爆炸危險源包括槽車裝車區(qū)、高壓泵平臺框架、低壓壓縮機廠房、高壓壓縮機廠房、ORV設備、SCV設備等。這些區(qū)域在運行過程中可能存在泄漏或爆炸的風險，因此需要特別注意其與消防站的距離。經(jīng)過評估發(fā)現(xiàn)，接收站內的高壓泵平臺、ORV平臺、SCV平臺等關鍵設施位于消防站300米的安全防護范圍內。這意味著現(xiàn)有的消防站與這些危險部位的距離不符合上述標準的要求，存在安全隱患。為了確保消防站的安全性，必須采取有效的防護措施。防爆墻的設置不僅能夠保護消防站內人員和設備的安全，還能為消防救援工作提供更安全的環(huán)境，確保在緊急情況下消防人員能夠快速、有效地開展救援行動。

三、防爆墻設計方案

(一)防爆墻位置選擇

在LNG接收站設計中，防爆墻設置是確保消防站及周邊設施安全的重要措施。若僅在消防站場區(qū)域設置防爆墻，可能對北側綜合倉庫的南側進出通道造成影響，導致倉庫進出物資不便。這種布局上的不合理性不僅會影響日常運營效率，還可能在緊急情況下阻礙物資的快速調配和疏散。因此，從整體安全和運營效率的角度出發(fā)，考慮在消防站與工藝廠相鄰的方向設置防爆墻，以實現(xiàn)對消防站及周邊設施的整體防護。這種布局可以有效隔離消防站與潛在的爆炸危險源，同時避免對綜合倉庫的進出通道造成阻礙，確保物資運輸?shù)捻槙场?/p>

(二)防爆墻形式與材料選擇

防爆墻設計的關鍵要素包括材料選擇、結構形式、施工工藝。材料通常采用高強度鋼筋混凝土、特種鋼材等材料。結構形式可根據(jù)爆炸超壓水平選擇合適的結構形式，如鋼筋混凝土框架-抗爆墻結構。施工工藝可采用噴射混凝土等工藝，確保防爆墻的施工質量。結合爆炸超壓影響分析結論，防爆墻基礎采用鋼筋混凝土筏板基礎，防爆墻主體采用輕質鋼板墻，鋼龍骨采用冷彎等邊槽鋼，鋼結構為鍍鋅構件，表面材料采用纖維水泥復合鋼板。具體要求及做法參考圖集《抗爆、泄爆門窗及屋蓋、墻體建筑構造》（14J938）第C3頁。

（三）纖維水泥復合鋼板

纖維水泥復合鋼板是一種新型的建筑材料，由上下兩塊沖孔的鍍鋅鋼板與纖維水泥層強力壓合而成。其纖維水泥層主要由水泥、礦物纖維（如石棉纖維或無石棉纖維)和其他增強材料組成，通過制漿、成型、高溫高壓蒸養(yǎng)等工藝制成。纖維水泥復合鋼板的表面鋼板厚度為0.5mm ，間距為 20mm ，擊打出 5mm 至 7mm 的方孔，孔內鋼板為鋸齒狀，深入纖維水泥板內部。通過高壓將這三者緊密結合，當水泥凝固時，就形成了兼具鋼板與水泥功能的防火防爆材料。

這種復合結構賦予了材料獨特的性能，使其在建筑領域具有廣泛的應用前景。傳統(tǒng)水泥鋼板只有水泥和鋼筋，缺乏耐腐蝕性和抗彎曲性，難以滿足現(xiàn)代建設對強度、防火、耐久等方面的要求。纖維水泥復合鋼板的組成更加復雜，具有較高的抗彎曲和強度特點，更加環(huán)保健康。高強度與輕質：纖維水泥復合鋼板具有較高的抗壓強度( ≥15MPa )和抗彎強度，同時保持了較輕的重量，便于施工。防火性能：該材料具有良好的耐火性，可有效阻止火勢蔓延，符合建筑防火要求。防水防潮：纖維水泥層的密實結構使其具有良好的防水性能，在高濕度環(huán)境下也能保持性能穩(wěn)定。隔音隔熱：纖維水泥復合鋼板具有較好的隔音和隔熱效果，能夠有效隔絕噪音和熱量，提升室內舒適度。耐腐蝕性：材料對化學侵蝕有較強的抵抗力，適用于化工等特殊環(huán)境。施工便捷：纖維水泥復合鋼板易于切割、鉆孔和安裝，可根據(jù)實際需求進行二次加工。

(四)防爆墻高度設計

在LNG接收站的消防站設計中，防爆墻的高度設計是一個關鍵環(huán)節(jié)，需要綜合考慮接收站內爆炸危險源的分布和特性。防爆墻高度需結合消防站 300m 范圍內爆炸危險源的高度進行設計。LNG（液化天然氣)具有易揮發(fā)的特性，其爆炸濃度范圍為 5%-15% 。在接收站內，雖然工藝裝置和管道中存在LNG，但由于其揮發(fā)性強，空曠的工藝設備周圍和露天的工藝管道附近不易聚集足夠的天然氣濃度以形成爆炸性混合物。只有在廠房頂部、管廊平臺等封閉或半封閉場所，才可能因LNG泄漏而聚集形成爆炸性混合物，這些區(qū)域應被認定為爆炸危險源。根據(jù)設備布置圖，高壓泵平臺、ORV平臺、SCV平臺的高度為 EL4.0m ，因此防爆墻高度選定為 4.2m ，高于危險源平臺 20cm 。這一高度設置能夠有效抵御可能發(fā)生的爆炸沖擊波，保護消防站內人員和設備的安全。

四、防爆墻安裝施工

(一)施工前準備

確保施工圖紙和設計符合相關的防爆標準和規(guī)范，纖維水泥復合鋼板尺寸為 1200mm×2400mm×9.5mm 具有良好的抗壓、抗彎、抗沖擊性能。鋼龍骨采用冷彎等邊槽鋼，尺寸為 150mm×50mm×3mm ；填充材料采用150mm 厚防火保溫巖棉。輔材包括膨脹螺栓、專用螺絲、切割片、角碼、防銹漆等?，F(xiàn)場準備：清理施工區(qū)域，確保施工面干燥、平整。設置施工圍擋，確保施工安全。人員培訓：對施工人員進行安全教育和技術培訓，確保他們了解施工過程中的安全措施和操作流程。

(二)施工步驟

測量定位放線：依據(jù)設計圖，在施工面的梁柱和地面上，使用水平儀、卷尺測量并標記出防爆墻的四周邊線。同時，定出天地龍骨的位置，標記完成后進行復核，確保位置線的準確性和完整性。安裝連接件：依據(jù)標記的位置線，使用沖擊鉆在主體結構上鉆孔，將龍骨連接件用膨脹螺栓固定于主體結構上。安裝鋼龍骨：用膨脹螺栓固定好天地龍骨，按兩者間的凈距離切割豎向龍骨。豎向龍骨切割好后依次推人天地龍骨間，翼緣朝向擬安裝板材的方向。調整位置和垂直度后，將其兩端與天地龍骨焊接固定，龍骨間距為 1200mm 。焊接處須飽滿，并涂刷防銹漆。安裝纖維水泥復合鋼板：將尺寸為 1200mm× 2400mm×9.5mm 的抗爆板按照尺寸要求裁切好，裁切時應沿直線切割，使用抗爆板專用螺絲固定在龍骨上。填充巖棉：在龍骨之間填充 150mm 厚的防火保溫巖棉，鋪設過程需確保巖棉平整。安裝內板：內板安裝與外板工藝一致。

接縫處理：墻體板材接縫處應采用專用密封膠進行處理，確保墻體密封性。清理收尾：清理現(xiàn)場施工垃圾，堆放到項目指定垃圾堆放地點。對整體施工成果對照設計圖進行最后的檢查，確保施工成果符合設計要求。

（三）施工質量檢查

外觀質量：墻體表面平整、無裂縫、無凹凸，與設計要求一致。強度指標：墻體抗壓、抗彎、抗沖擊性能符合國家標準。接縫處理：墻體接縫處理完善，無滲漏現(xiàn)象。

（四）施工注意事項

施工環(huán)境：施工現(xiàn)場應保持通風良好，嚴禁在高溫、潮濕環(huán)境下施工。施工工藝：按照設計要求和施工方案進行施工，嚴禁擅自改變施工工藝。施工監(jiān)理;施工過程中應有專業(yè)監(jiān)理人員進行全程監(jiān)控，確保施工質量。

結語

本文通過對LNG接收站消防站防爆墻設計的研究，基于定量風險分析（QRA）方法，詳細探討了防爆墻設計的必要性、設計依據(jù)、爆炸超壓影響、安全防護間距以及防爆墻的具體設計方案。研究結果表明，通過科學合理的防爆墻設計，能夠有效降低爆炸風險對消防站及周邊設施的影響2，為類似?；髽I(yè)消防站的防爆設計提供了有益的參考。在未來的研究中，可以進一步結合實際運行數(shù)據(jù)，對防爆墻的長期防護效果進行跟蹤評估。這包括對防爆墻在實際爆炸事件中的表現(xiàn)進行分析以及對防爆墻的耐久性和維護需求進行研究。此外，還可以探索新型材料和結構在防爆墻中的應用潛力，以不斷提高防爆設計技術的科學性和實用性。

參考文獻

[1］周清，齊麟.不同方案鋼板混凝土防爆墻的抗爆性能分析[J].建筑結構，2020，54(01）：29-38.

[2]胡宗波，魏敬徽.爆炸荷載作用下鋼板混凝土夾芯砌體防爆墻的防護性能分析[J」.鋼結構，2023，5(15):37-46.