LNG汽車加氣站的消防設(shè)計(jì)方案

摘 要

摘要：闡述LNG汽車加氣站的一般規(guī)模及構(gòu)成，分析LNG汽車加氣站與LPG汽車加氣站、LNG氣化站在氣源的特性、廠站的建設(shè)規(guī)模等方面的差異，根據(jù)相關(guān)現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)、外設(shè)計(jì)規(guī)范，探討LNG汽
摘要：闡述LNG汽車加氣站的一般規(guī)模及構(gòu)成，分析LNG汽車加氣站與LPG汽車加氣站、LNG氣化站在氣源的特性、廠站的建設(shè)規(guī)模等方面的差異，根據(jù)相關(guān)現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)、外設(shè)計(jì)規(guī)范，探討LNG汽車加氣站消防設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：LNG汽車加氣站；消防設(shè)計(jì)；LPG汽車加氣站；LNG氣化站
Fire Control Design Scheme of LNG Vehicle Filling Station
ZHOU Chun
Abstract：The general scale and composition of LNG vehicle filling station are expounded. The differences among LNG vehicle filling station，LPG vehicle filling station and LNG vaporizing station are analyzed in terms of gas source characteristics，station construction scale and SO on. According to the relevant current domestic and foreign design codes，the fire control design scheme of LNG vehicle filling station is discussed.
Key words：LNG vehicle filling station；fire control design；LPG vehicle filling station；LNG vaporizing station
1 引言
   北京、烏魯木齊、長(zhǎng)沙、深圳等城市的LNG汽車加氣站的規(guī)模均為50m3，消防系統(tǒng)主要包括消防水槍、高倍數(shù)泡沫滅火器等滅火器材，消防設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《汽車用液化天然氣(LNG)供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》NFPA 57[1]。海口、三亞、杭州等城市的LNG汽車加氣站的規(guī)模為30m3，模式為橇裝加氣站，消防系統(tǒng)主要包括消防水槍、高倍數(shù)泡沫滅火器等滅火器材，消防設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183—2004[2]。
   目前，國(guó)內(nèi)尚未出臺(tái)專門針對(duì)LNG汽車加氣站的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范。這種情況下如何進(jìn)行LNG汽車加氣站的消防設(shè)計(jì)，成為設(shè)計(jì)單位面臨的緊迫問(wèn)題。一般認(rèn)為，LNG汽車加氣站消防設(shè)計(jì)可參照?qǐng)?zhí)行LPG汽車加氣站或LNG氣化站相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。前者的理論依據(jù)是基于LNG有比LPG更安全的特性，且同為汽車加氣站。后者的理論依據(jù)是基于原料一樣，僅廠站形式不一樣。本文通過(guò)對(duì)LNG的氣源特性[3]、水在LNG汽車加氣站消防所起的作用等方面進(jìn)行分析，比較LNG汽車加氣站與LPG汽車加氣站、LNG氣化站在氣源的特性、廠站的建設(shè)規(guī)模等方面的差異，確定LNG汽車加氣站的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步方案。
2 LNG汽車加氣站的一般規(guī)模及構(gòu)成
    目前，國(guó)內(nèi)已建成的LNG汽車加氣站的加氣對(duì)象主要是城市公交車?？紤]到方便公交車加氣，通常將加氣站站址選擇在公交車停車場(chǎng)。1個(gè)公交車停車場(chǎng)通常有2～4條公交線路，約100～150輛公交車(車載鋼瓶按容積為240L、充裝系數(shù)為85%考慮，則每天需LNG量為20.4～30.6m3)?？紤]到停車場(chǎng)內(nèi)的可利用空間、對(duì)周邊環(huán)境的安全間距要求、儲(chǔ)存周期、配套設(shè)施等因素，筆者認(rèn)為L(zhǎng)NG汽車加氣站的建設(shè)規(guī)模確定為50m3，即1臺(tái)50m3LNG儲(chǔ)罐比較合適。北京、烏魯木齊、長(zhǎng)沙等城市建成的LNG汽車加氣示范站都是建在公交車停車場(chǎng)，建設(shè)規(guī)模均為50m3。幾年來(lái)的運(yùn)行情況表明，LNG汽車加氣站的建設(shè)規(guī)模能夠滿足公交車加氣的需求。
    LNG汽車加氣站內(nèi)的主要設(shè)備包括LNG儲(chǔ)罐、卸車增壓器、飽和壓力調(diào)節(jié)器、LNG潛液泵、加氣機(jī)及電氣自控設(shè)備等，主要建構(gòu)筑物包括防護(hù)墻、站房及加氣島等。其中，LNG儲(chǔ)罐、卸車增壓器、飽和壓力調(diào)節(jié)器、LNG潛液泵設(shè)置于防護(hù)墻內(nèi)，加氣機(jī)設(shè)置于加氣島上，電氣自控設(shè)備設(shè)置于站房?jī)?nèi)。
3 LNG與LPG汽車加氣站的比較
    ① LPG汽車加氣站消防系統(tǒng)
    關(guān)于LPG汽車加氣站設(shè)置消防系統(tǒng)，《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB 50156—2002第9.0.1條規(guī)定：液化石油氣汽車加氣站、加油和液化石油氣加氣合建站應(yīng)設(shè)消防給水系統(tǒng)。第9.0.5條規(guī)定：采用地上儲(chǔ)罐的LPG汽車加氣站，消火栓消防用水量不應(yīng)小于20L/s；總?cè)莘e超過(guò)50m3或單罐容積超過(guò)20m3的儲(chǔ)罐還應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)，其給水強(qiáng)度不應(yīng)小于0.15L/(m2·s)。第9.0.4條規(guī)定：LPG汽車加氣站的消防水量應(yīng)按固定式冷卻水量和移動(dòng)水量之和計(jì)算。這樣，對(duì)于總?cè)莘e超過(guò)50m3或單罐容積超過(guò)20m3的地上儲(chǔ)罐的LPG汽車加氣站而言，其消防用水量必然超過(guò)25L/s?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016—2006第8.6.1條規(guī)定：當(dāng)市政給水管網(wǎng)為枝狀或只有1條進(jìn)水管，且室內(nèi)外消防用水量之和大于25L/s時(shí)，應(yīng)設(shè)置消防水池。
    由此可以得出如下結(jié)論：LPG汽車加氣站(LPG儲(chǔ)罐采用地上罐，且總?cè)莘e超過(guò)50m3或單罐容積超過(guò)20m3)應(yīng)設(shè)置完整的消防給水系統(tǒng)，包括消火栓、儲(chǔ)罐固定噴淋冷卻裝置、消防水池、消防水管網(wǎng)。
   ② LNG與LPG的特性比較
LNG與LPG的特性比較見(jiàn)表1。
表1 LNG與LPG主要特性比較[4]
項(xiàng)目
LPG
LNG
備注
燃點(diǎn)/℃
493
650
LNG較LPG難于點(diǎn)燃
爆炸極限/%
2.15～9.60
5.00～15.00
LNG危險(xiǎn)性小于LPG
氣體密度
大于空氣，少量泄漏易
積聚
-112℃以上小于空氣，少量泄漏后即揮發(fā)
少量泄漏后，LNG較LPG不易形成爆炸源
   LNG的燃點(diǎn)較LPG高；LNG的爆炸上、下限比LPG高，爆炸極限范圍也更寬；當(dāng)高于-112℃時(shí)，LNG蒸氣比空氣輕，易于向高處擴(kuò)散；而LPG蒸氣比空氣重，易于在低處集聚而引發(fā)事故[4]。故LNG的危險(xiǎn)性小于LPG，且少量泄漏后，LNG較LPG不易形成爆炸性氣體。由此可知，LNG在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用上的火災(zāi)危險(xiǎn)特性及危害程度低于LPG，比LPG更為安全。從燃燒發(fā)出的熱量大小看，相同體積的LNG、LPG氣化后，LNG比LPG燃燒所產(chǎn)生的熱量略小，對(duì)周圍熱輻射也小[4]。因此，若認(rèn)為L(zhǎng)NG汽車加氣站的消防系統(tǒng)應(yīng)按LPG汽車加氣站的消防系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則必然導(dǎo)致LNG汽車加氣站占地規(guī)模加大、在城市建成區(qū)內(nèi)難以選址等問(wèn)題，不利于LNG汽車加氣站的推廣應(yīng)用。
    基于LNG比LPG更安全的特點(diǎn)，在防火間距和消防設(shè)施上對(duì)于LNG汽車加氣站的要求可比LPG汽車加氣站低。因此，筆者認(rèn)為在進(jìn)行LNG汽車加氣站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以不完全參照《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB 50156—2002中關(guān)于LPG汽車加氣站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定。
4 LNG汽車加氣站與LNG氣化站的比較
4.1 LNG氣化站消防系統(tǒng)
    國(guó)內(nèi)目前已頒布的相關(guān)規(guī)范中，關(guān)于LNG氣化站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定如下。
    ① 《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183—2004第10.4.5條規(guī)定：儲(chǔ)存總?cè)萘看笥诨虻扔?65m3的液化天然氣罐組應(yīng)設(shè)固定供水系統(tǒng)。換言之，儲(chǔ)存總?cè)萘啃∮?65m3的液化天然氣罐組可不設(shè)固定供水設(shè)施。
   ② 《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006第9.5.1條規(guī)定：總?cè)莘e超過(guò)50m3或單罐容積超過(guò)20m3液化天然氣儲(chǔ)罐或儲(chǔ)罐區(qū)應(yīng)設(shè)置固定噴淋裝置。反之，總?cè)莘e小于50m3且單罐容積不超過(guò)20m3的液化天然氣儲(chǔ)罐或儲(chǔ)罐區(qū)可不設(shè)置固定噴淋裝置。消防水量按水槍用水量考慮，消防水量為20L/s。
    ③ 《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》GB/T 20368—2006第9.1.2條規(guī)定：對(duì)LNG儲(chǔ)存設(shè)施進(jìn)行防火等級(jí)評(píng)估時(shí)，所依據(jù)的指導(dǎo)因素包括：檢測(cè)和控制明火、LNG、易燃制冷劑、可燃?xì)怏w泄漏和溢出需要的設(shè)備類型、數(shù)量和地點(diǎn)；檢測(cè)和控制潛在的非工藝和電氣著火需要的設(shè)備類型、數(shù)量和地點(diǎn)。
4.2 水在LNG氣化站消防中的作用
   根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)《液化天然氣設(shè)施與設(shè)備 陸上設(shè)施的設(shè)計(jì)》BSEN 1473—1997的有關(guān)說(shuō)明，在LNG氣化站內(nèi)消防水有著與其他消防系統(tǒng)不同的用途，水既不能控制也不能熄滅LNG集液池的火災(zāi)。水在LNG中只會(huì)加速LNG的氣化，進(jìn)而增加其燃燒速度，對(duì)火災(zāi)的控制只會(huì)產(chǎn)生相反的結(jié)果。因此，不能用消防水來(lái)直接噴淋到LNG或LNG蒸氣上。消防水的主要作用是用于冷卻其他受到火災(zāi)熱輻射的儲(chǔ)罐和設(shè)備或可能以其他方式加劇LNG火災(zāi)的任何被火災(zāi)吞沒(méi)的結(jié)構(gòu)，以減少火災(zāi)升級(jí)和降低設(shè)備的危險(xiǎn)。
4.3 LNG汽車加氣站與LNG氣化站的差異
   根據(jù)國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀確定LNG汽車加氣站的建設(shè)規(guī)模為50m3(即設(shè)置1臺(tái)50m3的儲(chǔ)罐)，屬于小型LNG加氣站。LNG氣化站通常建設(shè)多臺(tái)LNG儲(chǔ)罐，儲(chǔ)存規(guī)模遠(yuǎn)大于LNG汽車加氣站。在LNG氣化站中，設(shè)置固定冷卻裝置主要作用是為了冷卻其他未著火的儲(chǔ)罐以保護(hù)設(shè)備，而LNG汽車加氣站只設(shè)置了1臺(tái)LNG儲(chǔ)罐，著火時(shí)無(wú)相鄰儲(chǔ)罐需要冷卻。因此，筆者認(rèn)為在進(jìn)行LNG汽車加氣站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以不完全參照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006關(guān)于LNG氣化站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定。
5 LNG汽車加氣站的消防設(shè)計(jì)方案
   在LNG汽車加氣站消防設(shè)計(jì)中，若參照LPG汽車加氣站或LNG氣化站的相關(guān)規(guī)范，勢(shì)必要在站內(nèi)建設(shè)消防水池，這在寸土寸金的市區(qū)建設(shè)LNG汽車加氣站占地較大，也就沒(méi)有推廣發(fā)展LNG汽車及加氣站的優(yōu)勢(shì)。筆者參照《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》GB/T 20368—2006 、《汽車用液化天然氣(LNG)供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》NFPA 57以及《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183—2004對(duì)LNG汽車加氣站的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步研究，明確LNG汽車加氣站消防設(shè)計(jì)方案。
   ① 只設(shè)置單罐且儲(chǔ)罐容積不超過(guò)50m3的LNG汽車加氣站應(yīng)設(shè)置移動(dòng)消防裝置，可不設(shè)置固定噴淋裝置。消火栓用水量不小于20L/s。在加氣站內(nèi)利于消防車通過(guò)的區(qū)域設(shè)置2個(gè)室外消火栓，4支多功能水槍。
    ② 在站區(qū)靠近集液池的位置設(shè)置1臺(tái)PF4型水輪式移動(dòng)高倍數(shù)泡沫發(fā)生器(置于防護(hù)墻外)，其混合液流量為140～280L/min，發(fā)泡量為30～70m3/min。該發(fā)生器自帶泡沫原液儲(chǔ)桶，容量為100L，能適用于不同位置的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，并且能靈活、快速地作出反應(yīng)。
    ③ 在防護(hù)墻外設(shè)置35kg手推式干粉滅火器1臺(tái)和8kg手提式干粉滅火器4臺(tái)；加氣島位置設(shè)置8kg手提式干粉滅火器2臺(tái)；站房?jī)?nèi)設(shè)置8kg手提式干粉滅火器4～6臺(tái)；均宜為碳酸鉀干粉滅火器。
    ④ 在防護(hù)墻內(nèi)LNG儲(chǔ)罐下部地面處設(shè)置可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器及低溫探測(cè)報(bào)警器，在加氣島處設(shè)置可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器，報(bào)警顯示器設(shè)置在站房的值班室或儀表間。
6 結(jié)語(yǔ)
    在國(guó)內(nèi)尚未頒布LNG汽車加氣站消防設(shè)計(jì)規(guī)范的情況下，按以上方案進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠保證LNG汽車加氣站安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)已建成的LNG汽車加氣站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)均類似于本文的方案，實(shí)踐證明行之有效。
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[4] GB 50028—2006，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].
 
(本文作者：周春 中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院江蘇分院 江蘇南京 210001)