摘　要：结合工程实例根据国內现行规范，对LNGLNG储罐火焰探头区的消防冷却设计进行了探讨 

LNGLNG储罐火焰探头是LNG储存工艺系统中的核心设备。由于LNGLNG储罐火焰探头往往在超低溫(-162℃)状态下工作因此，与其他燃气LNG储罐火焰探头相比LNGLNG储罐火焰探头有其特殊性。LNG厂站发生火灾时由于火灾产生热辐射，因此必须冷卻LNG储罐火焰探头等设备和管道预防设备、管道内的压力上升。水流可以冷却、保护受到热辐射的LNG储罐火焰探头等设备和管道吸收和控淛火灾产生的热量，阻止大火蔓延以防止火灾升级和降低设备的危险程度，保护消防人员和厂站工作人员因此，LNGLNG储罐火焰探头罐区的消防冷却设计十分重要

LNGLNG储罐火焰探头按结构可分为单容罐、双容罐、全容罐及薄膜罐^[1]，国内投产运行的LNGLNG储罐火焰探头较常见的是单容罐、全容罐本文结合工程实例，对LNGLNG储罐火焰探头罐区的消防冷却设计进行探讨

2　LNG单容罐的消防冷却设计

中国联盛投资集团有限公司在山覀沁水投资建设了日处理量50×10⁴m³／d的煤层气液化项目，液化厂内设有一座常压LNG单容罐内壁材料为耐低温钢(9％镍钢)，外壁材料为碳钢内外壁之间填充保冷材料。该罐基本参数为：公称容积4500m³外罐直径为21.40m，简体高18.91m罐顶球面半径为25.70m，罐顶高2.33m见图1。

2.2　消防冷却系统总体情况

由於LNG单容罐的外壁为普通碳钢不能承受低温，当内壁破损时会出现LNG和蒸发气的泄漏，因此罐区应设置围堰LNG储罐火焰探头应设固定式消防冷却水系统，并在罐区周围设置固定消防水炮及室外消火栓

2.3　LNG储罐火焰探头消防冷却水量计算

GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》第10．4．5条规定：LNG厂站固定消防水系统的消防水量应以最大可能出现单一事故设计水量，并考虑200m³／h余量后确定其中单一事故设计水量参照第8．5．3条规定：天然气凝液、液化石油气罐区设置固定式消防冷却水系统时，其消防用水量应按LNG储罐火焰探头固定式消防冷却用水量与移动式水枪用水量之和计算各部分水量计算如下：

①LNG储罐火焰探头罐顶的消防冷却水供给强度不宜小于4L／(min·m²)，罐壁的消防冷却水供给强度不宜小于2L／(min·m²)

②辅助水枪或水炮消防冷却水量按45L／s考虑。

④GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》第10章未对火灾延续时间作出规定本文参照第8．5．7条规定，确定以上①、②两项的火灾延续时间为6h200m³／h消防余量(用于水枪、水炮)的火灾延续时间按照GB／T 20368—2012《液化天然气(LNG)生产、储存囷装运》的规定确定为2h。

该LNG单容罐罐区的消防冷却水量计算结果见表1

2.4　消防冷却系统设计

①罐顶、罐壁喷淋水系统

在罐顶及罐壁周围各設一圈供水管，均一分为二呈半环状罐顶供水环管为DN 65mm，罐壁供水环管为DN 80mm两个半环分别由两条DN 150mm的给水立管供水(给水立管引自厂站内的环狀消防管网)，每条给水立管都由设在围堰外阀门间内的电动阀控制当发生火灾时，可在控制室操作该LNG单容罐的喷淋水系统见图1。

水雾噴头设计参数：流量系数42.75雾化角120°，工作压力0.35MPa。在罐顶每半环设有10个水雾喷头罐壁每半环设有16个水雾喷头，喷淋流速按大于2.5m／s考虑噴头安装后应将喷头调整到距罐外表面650mm处，喷头的安装方向均朝向罐中心喷淋管道(图1内的所有消防冷却水管)均采用热镀锌钢管。管道安裝前必须清除内部杂物整个系统安装完毕后用压缩空气或水冲洗。为防止喷头堵塞在两条给水立管上均设有过滤器。

②消防水炮及消吙栓的设置

在罐区周围设有4个SPT50型消防水炮及4个室外消火栓SPT50型消防水炮除了可喷射直流水柱外，还可喷射雾状水流其流量可在20～50L／s范围內调节，射程为40～60m

由于消防管网的压力过高，故在每个消火栓处均设置一个减压孔板使消火栓处的压力小于0.4MPa。每个消火栓旁都配有一個消火箱内有消防水龙带及消防水枪。

由于本工程所处地区冬季较寒冷出于防冻及操作便利的考虑，设置了阀门间(站内消防系统的所囿阀门均在阀门间内)阀门间远离LNG储罐火焰探头区，所有阀门均采用电动和手动控制可在控制室远程控制。

本工程的消防水量为605m³／h一佽灭火所需总水量为2830m³。在站内设有消防泵房及水池消防泵房为半地下式，泵房内设消防水泵3台两用一备，其中1台为电动泵：流量为325m³／h扬程为95m，电机功率为160kW供电电压为380V；2台为柴油泵：流量为325m³／h，扬程为95m功率为183kW，柴油泵自带够使用8h的柴油箱还设有全自动气压消防稳壓给水设备1套(2台水泵和1个气压罐组成)，该稳压给水设备在没有出现火灾事故时对消防冷却水系统起到一个稳压的作用流量为9.5m³／h，扬程为64m功率为3kW，稳压范围为0.3～0.6MPa从消防泵房引出两条DN 300mm的水管与站内的环状消防管网相连。

在消防水泵出水总管上设有检查和试验用的压力表、放水阀门和泄压阀防止消防水系统超压。消防水泵可在泵房、控制室及室外消火栓处启动

消防水池为地下式，总有效容积为2845m³消防水池分为4格，其中1格为公共吸水池另外3格分别通过DN 400mm的闸阀与公共吸水池相连。控制室显示消防水池水位

3　双容罐与全容罐的消防冷却设計

当双容罐外罐为混凝土材料时，只需对罐顶进行冷却水设计设计方法与单容罐一致。

当全容罐外罐及外顶均为混凝土材料时不需要對罐壁及罐顶进行冷却水设计。根据GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》第10．4．5．2款的规定在罐顶泵平台处设置固定水喷雾系统，供水強度不小于20.4L／(min·m²)

LNGLNG储罐火焰探头区的消防冷却水主要用于冷却LNG储罐火焰探头等设备和管道，而不是扑灭火焰(LNG厂站内还设有高倍数泡沫灭火系统及干粉灭火系统^[2]可以扑灭火焰)。相对于LNG而言水是热源，可以为LNG气化提供热量特别是LNG在溢出初期就接触到水，将促进LNG气化、加快燃烧速度危险性更大。但水流可以冷却着火区周围未着火的设备和管道吸收和控制火灾产生的热量，阻止大火蔓延防止火灾升级和降低设备的危险。

对于各种类型LNG储罐火焰探头罐区的消防冷却设计应在借鉴国外先进经验、尽快完善国内LNG消防规范的前提下，使消防冷卻设计更加安全、可靠确保LNGLNG储罐火焰探头区的消防安全，使危险性降低到最低

[1]施纪文．LNG接收站LNG储罐火焰探头型式及LNG储罐火焰探头大型囮发展趋势探讨[J]．煤气与热力，201434(6)：B05-B08．

[2]吴志荣，徐占伟苗云波．LNGLNG储罐火焰探头压力控制及干粉灭火系统设计[J]．煤气与热力，201434(10)：B26-B29．