大牛地氣田天然氣脫水脫烴工程消防系統設計

張 迪，孫秀會，關曉龍

1.山東萊克工程設計有限公司，山東東營 257026

2.中石化石油工程設計有限公司，山東東營 257026

大牛地氣田天然氣脫水脫烴工程消防系統設計

張 迪1，孫秀會1，關曉龍2

1.山東萊克工程設計有限公司，山東東營 257026

2.中石化石油工程設計有限公司，山東東營 257026

以大牛地氣田天然氣脫水脫烴工程項目為依托，介紹了消防水源、消防水泵、消防穩壓裝置及消防環網等消防水系統的設計原則和方法，闡述了水噴霧滅火系統中設計參數取得的依據及安裝布置的理念，并探討了泡沫滅火系統及移動式干粉滅火系統的設計思路。天然氣處理站場應該結合自身的實際情況，做好消防系統設計工作，不僅滿足相關規范的要求，還應盡可能做到統籌兼顧、方便使用、經濟合理。

天然氣處理站；消防系統設計；水噴霧滅火；消防水系統；泡沫滅火

1 項目概況

大牛地氣田新建脫水脫烴站，設計天然氣處理規模為50億Nm3/a，進氣壓力為2.0～4.5 MPa，主要采取注甲醇低溫分離加輕油吸收工藝。氣田來氣經過脫水、脫烴處理后，由站內壓縮機增壓外輸。

新建的脫水脫烴站包括：工藝裝置區、儲罐區、壓縮機廠房、熱媒爐區、裝車區、輔助生產區等。儲罐區新建2座650 m3輕油球罐、2座650 m3液化石油氣球罐，總儲量超過2 600 m3，屬于二級站場。根據站內不同的消防對象，設置了臨時高壓消防冷卻水系統、水噴霧滅火系統、泡沫滅火系統和移動式干粉滅火系統。大牛地氣田建有一級消防站1座，距離該脫水脫烴站約30 km，能夠作為本站消防外協力量。

2 消防水系統

新建脫水脫烴站的消防水系統采用臨時高壓消防給水系統，管道內充滿水，由消防穩壓裝置將消防冷卻水管網穩壓在0.70～0.90 MPa。站內新建2座2 000 m3消防水罐、消防泵房、雨淋閥組間等，新建消防冷卻水管網沿儲罐區、工藝裝置區道路成環狀布置，管網設有消火栓、消防水炮。消防系統工藝流程見圖1。

圖1 消防系統工藝流程

2.1 消防水源

由于脫水脫烴站附近無市政供水管網可以依托，因此在站內打水源井2口。站內新建的2座2 000 m3消防水罐，用于儲存消防用水，由2臺水源井泵為消防水罐補充水。水源井出水量既要滿足生產和生活用水量，同時滿足消防補水時間≤96 h的要求。

消防水罐設有就地液位顯示裝置和低、高、高高液位報警裝置，報警信號可傳至中控室。

2.2 消防水泵

消防水泵排量根據站內一次最大火災所需水量的100%設計，壓力滿足消防系統最不利點消防滅火需求。站內一次最大火災需消防水量3 283 m3，消防供水強度156 L/s。

消防泵房內設置電動消防冷卻水泵3臺（Q=80 L/s，H=100 m，2用1備）。

消防冷卻水泵可現場手動或控制室遠程啟動。消防任務結束后由消防管理人員現場手動關閉消防冷卻水泵。消防冷卻水泵出水管道設置壓力傳感器，當壓力＜0.6 MPa時自動啟動1臺消防水泵（P-0702A）；當壓力＜0.5 MPa時，自動啟動2臺消防水泵（P-0702A/B）。中控室接到火災信號，由值班人員判斷著火點，中控室自動啟動或現場消防管理人員開啟電動消防冷卻水泵（P-0702A/B），進行消防冷卻。如果其中1臺電動消防冷卻水泵在30 s內無法完成啟動時，中控室顯示“故障”，備用電動消防冷卻水泵（P-0702C）自動啟動。

2.3 消防穩壓裝置

消防泵房內設消防穩壓裝置1套（Q=5L/s，H=100 m）。

消防穩壓裝置用于保持消防主環管路壓力，消防穩壓泵的啟停由出水管道的壓力控制，當管網壓力＜0.70 MPa時，穩壓泵自動啟動，當壓力＞0.90 MPa時，自動停穩壓泵。

2.4 消防環網

消防環網是站內消防水的主要通道，環網設截斷閥隔離，保證管網在任意一處發生故障時，其他位置仍可以正常使用。

消防冷卻水沿儲罐區道路設DN300管網，工藝裝置區道路設DN200管網，且成環狀布置；壓縮機房、裝車區布設枝狀管網，管網設有消火栓、固定消防水炮；站內還設有2座移動式消防水炮作為消防冷卻的輔助手段。

3 水噴霧滅火系統

儲罐區設水噴霧滅火系統。水噴霧滅火系統由消防水管網、雨淋閥組、過濾器和水霧噴頭等組成，其作用是保護球罐在火災高溫下不破壞，并通過水的冷卻作用使燃燒速度降低。

每座球罐的噴淋管道由2路管道供水，每路管道均設雨淋閥、Y型過濾器、減壓閥、壓力就地指示裝置等，所有噴淋供水管道均接自站內消防主環狀管網。根據不同球罐的噴淋需求開啟不同雨淋閥，進行噴淋冷卻。雨淋閥可現場手動或控制室遠程啟動；消防任務結束后，由消防管理人員現場手動進行雨淋閥關閉。

3.1 設計參數

在球罐水噴霧滅火系統的設計中，水霧噴頭的選擇與布置是難點，需要根據噴頭的流量特性系數、霧化角、有效射程等因素綜合考慮。

GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》要求，著火罐的噴水強度按整個罐體表面積計算，為9.0 L/（min·m2）；相鄰罐（距著火罐直徑1.5倍范圍內）的噴水強度按罐體表面積1/2計算，為9.0 L/（min·m2）。根據球罐位置的間距，一罐著火，相鄰罐僅為一座；輔助水量按60 L/s考慮；火災延續時間按6 h考慮；消防管道供水壓力為0.9～1.0 MPa。

根據GB 50219-2014《水噴霧滅火系統設計規范》要求，水霧噴頭工作壓力P為0.35 MPa，噴頭霧化角α為120°，噴頭距離球罐外壁距離h為0.60m，噴頭距環管管段為100 mm。噴頭選擇ZSTW型開式中速水霧噴頭。

3.2 布置安裝

噴淋立管沿球罐立柱上罐，并對稱敷設，可以將球面分成兩個獨立的噴淋區域，根據噴淋水量供水立管為DN150；分支管道與噴淋環管中間處連接，實現環管1/2處分流。

噴頭選擇ZSTW型開式中速水霧噴頭，銅合金，G1/2 in（1 in=2.54 cm）外螺紋連接，安裝角度指向球罐中心。為實現噴頭在球罐表面的最大噴淋面積，設計選擇矩形布置。設計中為滿足噴淋環管上噴頭對稱布置的要求，可適當縮小噴頭間距。為保護罐頂、罐底安全閥及儀表，特設噴頭各4個。球罐下半球環管噴頭向上傾斜，無法放空，可考慮在每段環管各增設一個向下噴頭。球罐立管下端設法蘭及截止閥放空，可根據需要打開排出管內殘渣和積水。

4 泡沫滅火系統

泡沫滅火系統主要用于儲罐區輕油球罐、裝車區消防滅火。消防泡沫管道經泡沫比例混合裝置發泡后，從新建消防泵房至儲罐區、裝車區以3%坡度埋地敷設，設有泡沫栓、固定泡沫炮。消防泡沫環網的最低處設有排水管道，消防滅火完成后能順利排出環網內的泡沫混合液，減緩腐蝕。

4.1 消防泡沫泵

消防泵房內設電動消防泡沫泵2臺（Q=32L/s，H=100m，1用1備）。

消防泡沫泵可現場手動或控制室遠程啟動；消防結束后，由消防管理人員現場手動關閉消防泡沫泵。

當著火區發出火災報警時，中控室接到火災信號，由值班人員判斷著火點，中控室自動啟動或現場消防管理人員開啟消防泡沫泵（P-0703A）進行消防滅火。如果消防泡沫泵（P-0703A）在30 s內無法完成啟動時，中控室故障顯示，則消防泡沫泵（P-0703B）自動啟動。

4.2 泡沫比例混合裝置

消防泵房內設貯罐壓力式泡沫比例混合裝置1套，包含泡沫比例混合器1套（Q=8～48 L/s）、臥式泡沫原液罐1座（5.0 m3，附水成膜泡沫液）、泡沫液推車式電動隔膜泵1臺（Q=5m3/h，H=10m）。泡沫混合比6%，泡沫供給時間20 min。

5 移動式干粉滅火系統

脫水脫烴站內按規范設有一定數量的手提式、推車式干粉滅火器，并在站內配1座移動式干粉滅火炮，輔助消防滅火。

6 消防系統防凍措施

大牛地氣田位于毛烏素沙地與黃土高原的交接地帶，屬于溫帶干旱半干旱大陸性氣候，冬季嚴寒而漫長，夏季炎熱而短暫，最大凍土深度達148 cm。因此脫水脫烴站內消防系統需做好防凍措施：

（1）消防水罐設置離心玻璃棉保溫層，厚80 mm，罐內設熱水伴熱盤管。

（2）消防冷卻水管網敷設于冰凍線以下。

（3）室外地下式消火栓泄水口安裝于冰凍線以下，入冬前必須將消火栓泄水口以上的水放空。

（4）消防水炮前設有截斷閥，截斷閥之后設有放空，消防任務結束后可將截斷閥之后的水全部放掉。

（5）消防冷卻水管網所有截斷閥均設閥門井，閥門井配套保溫井蓋。

（6）球罐下半球環管增設垂直向下噴頭，實現環管內噴淋水放空。

7 結束語

綜上所述，對天然氣處理站場來說，應結合自身的實際情況，做好消防系統設計工作，不僅滿足相關規范的要求，還應盡可能做到統籌兼顧、方便使用、經濟合理。隨著生產的發展和技術的進步，還有更多消防設計理念需要探討，使設計更加合理。

[1]GB 50183-2004，石油天然氣工程設計防火規范[S].

[2]GB 50974-2004，消防給水及消火栓系統技術規范[S].

[3]GB 50219-2014，水噴霧滅火系統設計規范[S].

Fire system design of natural gas dehydration and hydrocarbon removal project in DaniudiGas Field

ZHANG Di1，SUN Xiuhui1，GUAN Xiaolong2
1.Shandong Laike Engineering Co.，Ltd，Dongying 257026，China
2.Sinopec Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Dongying 257026，China

Based on the naturalgas dehydration and hydrocarbon removalproject in DaniudiGas Field，this article introduces the design principle and method of fire system with respects to fire water supply，fire water pump，fire water pressure stabilizer and fire water ring network，illustrates the design parameters and installation of the fire water spraying system，and discusses the design thoughts of foam fire extinguishing system and mobile dry powder fire extinguishing system.Fire system design of natural gas station should not only meet the requirements of related codes，but also consider comprehensively convenient application and cost saving.

natural gas treatment station； fire system design； fire water spraying； fire water system； foam fire extinguishing

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.008

張 迪（1984-），男，山東東營人，工程師，2011年畢業于中國石油大學（華東）環境科學與工程專業，碩士，目前主要從事消防給排水及污水處理工作。Email：13305468708@163.com。

2017-03-24