LNG工廠事故水池的設計探討

關鵬程　程玉排

摘 要：結合工程實例，介紹了事故污水的形成及收集，分析了事故水池在LNG工廠中的重要性及事故水池容積的計算方法。

關鍵詞：LNG工廠；事故水池；容積；計算

1. 前言

為防范天然氣工廠在發生事故或事故處理過程中，因物料泄漏所產生的可燃、有害液體對周邊水環境造成污染和危害，應在天然氣工廠設置事故水池，收集事故狀態下的廢液。本文以工程實例來探討LNG工廠中事故水池的設計。

2. 項目簡況

2012年，我院設計渭南鹵陽湖某LNG調峰站項目。項目分兩期建設，一、二期設計規模均為日處理原料氣30×104m3，設計只考慮一期。

項目采用氮甲基二乙醇胺（MDEA）溶液脫CO2、分子篩脫水、專用吸附劑脫汞等工藝，將天然氣所含雜質脫除至設計指標。采用混合制冷工藝將天然氣液化。

項目總圖分區：LNG罐區、裝車區、工藝裝置區、生產輔助區、生活區。

3. 設計事故水池的必要性

LNG工廠的廢水可能含有MDEA、導熱油及其他烴類物質。當發生火災、爆炸、泄漏事故時，若不能有效收集，會對環境造成負面影響，尤其是地表水環境。

事故廢水收集池（簡稱事故水池）是地表水環境風險防范措施的一個重要組成部分。主要作用是在事故狀態下，對短時間內產生的大量廢水起緩存作用，確保廢水在事故狀態下處于受控狀態，防止對江河湖海和地下水的污染。其形式可以是圍堰、集水池、其他排水構筑物、專用事故水池等。

4. LNG工廠事故污水的形成與收集

在火災事故狀態下，LNG工廠產生廢水的區域主要有LNG罐區、工藝裝置區、裝車區。事故廢水主要由事故廢液、消防廢水、事故期間雨水等組成。

（1）LNG罐區

罐區布置兩座5000m3LNG儲罐。LNG無毒、無腐蝕性。發生火災時，儲罐噴淋裝置啟動噴水冷卻，同時罐區周圍的水槍（水炮）、高倍數泡沫發生器也向罐區內噴水和泡沫，防止火災蔓延。在此過程如有降雨，則與消防水產生同樣效果。

罐區四周設有圍堰，可收集事故狀態下罐區內產生的事故廢液、消防廢水及雨水。根據相關規范計算，消防水量為3636m?。

（2）工藝裝置區

此區域發生火災時，可能產生的廢液為消防廢水、事故期間雨水、泄漏的介質。

裝置區設計雨水、事故污水收集切換系統。正常情況時，開啟雨水排水系統閥門，雨水經水封井隔離后排至廠外市政管網。事故狀況時，雨水排水系統閥門關閉，開啟事故污水收集管網閥門，污水收集至事故水池。事故結束后對事故廢水進行檢測，如水質滿足污水排放標準，排至廠外市政污水系統。如污染物超標，則集中外運處理。工藝裝置區消防水量根據相關規范計算為486m?。

（3）裝車區

裝車區布置3臺裝車臂。發生火災時，啟動裝車區周圍的水槍（水炮）、高倍數泡沫發生器向槽車噴水和泡沫，防止火災蔓延。其消防水量經計算為500m?。裝車區周圍設有導液溝和集液池，用于收集事故狀態下產生的廢液。

5. 事故水池容積的確定

事故水池的有效容積應不小于廠內最大一次事故排水量。事故污水一般以消防事故水量最大，消防事故污水量按設計火災延續時間內使用的各種消防設施用水量確定。根據《水體污染防控緊急措施設計導則》，事故儲存設施的總有效容積計算公式為：

V = （V1+ V2- V3）max + V4+ V5

V1—收集系統范圍內發生事故的1個罐組或1套裝置的物料量，儲存相同物料的罐組按1個最大儲罐計，裝置物料量按存留最大物料量的1臺反應器或中間儲罐計，單位 m?；

V2—發生事故的儲罐或裝置的消防用水量，單位 m?；

V3—發生事故時可以轉輸到其他儲存或處理設施的物料量，單位 m?；

V4—發生事故時仍必須進入該收集系統的生產廢水量，單位 m?；

V5—發生事故時可能進入該收集系統的降雨量，單位為m?；V5=10q·F（q為降雨強度，按平均日降雨量計，單位為mm；qa=qa/n，qa為年平均降雨量，單位為mm，n為年平均降雨天數）；F為必須進入事故廢水收集系統的雨水匯水面積，單位為ha。

根據公式，本項目的事故水池的容積計算如下：

（1）LNG罐區：消防水大量用于冷卻受到火災熱輻射的儲罐、設備或可能以其他方式加劇液化天然氣火災的任何被火災吞滅的結構，以減少火災升級和降低設備的危險，不會受到化學污染。如果向罐區噴水或（下雨），則-162℃的LNG會從常溫的水中汲取大量熱量加速氣化，而水也會凝結成霜，甚至結冰，LNG和水在圍堰內幾乎不能同時以液態形式存在。火災事故狀態下，罐區產生的事故廢水按公式計算，結果如下：

公式中V1為LNG儲罐容積5000m?，火災狀態下不計入；V2為3636m?；V3、V4均為0 m?； V5為760 m?（按圍堰內一次暴雨降雨量100mm計算）。

V事故池=V總- V現有（V現有：圍堰內有效容積6470 m?）

經計算：V事故池=3636+760-6470= - 2074 m?。

儲罐區圍堰對最終消防廢水完全可以起到緩沖作用，不需再增加事故水池容積。

（2）工藝裝置區：發生火災或爆炸等事故時產生的事故廢液，按事故時一次火災消防用水量、事故期降雨量、泄漏的化學物料（按50 m?考慮）計算。火災事故狀態下，產生的事故廢水：

公式中V1為一個最大冷劑儲罐50m?（利用罐區圍堰收集，容積不計入事故池）；V2為486m?（按雨天工藝裝置區最大連續3小時消防水量計算）；V3為0 m?； V4為50m?； V5為560m?（按裝置區內一次暴雨降雨量100mm計算）。

經計算：V事故池=1096 m?。

（3）裝車區：消防水用途與罐區一致，但用量較小，與工藝裝置區基本一致，不再重復計算。

經綜合考慮，項目設一座有效容積1200m?的事故水池，用以收集裝置區或裝車區的事故廢水。

6. 結語

項目按照相關規定設置應急事故水池，保證事故時能有效的接納裝置事故廢水，避免其進入水體，造成污染。事故水池設計時嚴格按照國家規范及行業規定，合理計算容積，降低企業投資成本，使企業運行后更安全、更環保。