LNG接收站集液池池火抑制技術分析

李東華

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

1 引言

在液化天然氣(LNG)接收站內液化天然氣泄漏后，由于泄漏方式、泄漏量、點火時間等的不同，遇點火源會形成池火、閃火、噴射火等不同類型的火災爆炸事故。大量LNG泄漏到地面或水面上形成液池后，被點燃產生池火，LNG接收站集液池內可能會發生池火。火災事故不但能帶來財產損失，人員傷亡，還會對企業的聲譽造成嚴重影響。另外，《石油天然氣工程設計防火規范》(GB50183-2004)和《液化天然氣(LNG)生產、儲存和裝運》(GB/T20368-2012)對集液池的熱輻射影響范圍做出要求[1-2]，因此控制LNG接收站集液池的池火具有重要意義。

2 LNG集液池池火的抑制技術

LNG集液池一旦發生發生池火火災，人員，設備和建筑都可能受到熱輻射的影響，本文采用EN1473-2016給出的最大熱輻射推薦值，火災事故按照EN1473-2016給定的最大允許的可接受熱輻射值進行判定[3]，如表1所示。

為了減輕集液池池火危害，應該從減小池火熱輻射的影響范圍和降低池火的熱輻射值入手。同等條件下(如風速、大氣穩定度、地表粗糙度等)，集液池表面積越大，池火的熱輻射影響范圍越大；采用消防措施如高倍數泡沫滅火系統、FOAMGLAS?PFSTM系統(國外利用此技術滅火)撲救池火火災可以降低池火的熱輻射值。因此本文對于LNG接收站集液池池火的抑制技術從調整集液池的表面積和消防措施兩個方面展開論述。

表1 火災影響判定準則

2.1 調整集液池的表面積大小

同等條件下(如風速、大氣穩定度、地表粗糙度等)，集液池表面積越大，池火的熱輻射影響范圍越大。以某LNG接收站罐區集液池為例，罐區集液池表面積原尺寸為9m×9m，調整后的尺寸為6.5m×6.5m，運用PHAST軟件對該集液池池火運的熱輻射影響范圍進行模擬分析，調整后的池火的危害影響距離變化情況見表2所示。

表2 集液池尺寸調整前后熱輻射影響范圍變化情況

注①表示：在風速是2m/s、大氣穩定度是F的天氣條件。

從表2可知，集液池表面積尺寸從9m×9m調整到6.5m×6.5m后，池火的熱輻射影響范圍明顯減小，在罐區集液池及附近設施在總圖布置時，為布置更緊湊，可通過調整減小集液池的表面積尺寸來改變池火的熱輻射影響范圍。

2.2 消防措施

LNG集液池發生池火的撲救方法一般采用高倍數泡沫滅火系統，在國外除采用高倍數泡沫滅火系統撲救方法外，還采用FOAMGLAS?PFSTM系統滅火。

2.2.1 高倍數泡沫滅火系統

高倍數泡沫覆蓋作為一種LNG泄漏防護方法已得到許多專家認同，高倍數泡沫己廣泛用于保護液化天然氣設施，液化天然氣(LNG) 液化站與接收站設置高倍數泡沫滅火系統有兩個目的：一是當液化天然氣泄漏尚未著火時，用適宜倍數的高倍數泡沫將其蓋住，可阻止蒸氣云的形成；二是當著火后，覆蓋高倍數泡沫控制火災，降低輻射熱，以保護其他相鄰設備等[4]。Geunwoong Yun等人通過做實驗發現運用高倍數泡沫系統后熱輻射值在55秒內降低90%[5]。

由于現在運用PHAST軟件對集液池熱輻射后果模擬計算時往往不考慮泡沫覆蓋的作用效果，計算出的熱輻射影響范圍較大，計算結果偏保守。本文運用PHAST軟件模擬計算考慮高倍數泡沫系統的滅火效果，假定泡沫控火效果為50%，以某LNG接收站工藝區集液池為例，該工藝區集液池尺寸為8m×8m×4.7m(表面積尺寸為8m×8m)，計算前后的對比結果如下表3所示。

表3 考慮泡沫覆蓋前后集液池池火熱輻射影響范圍變化情況

注：假定該高倍數泡沫系統的泡沫控火效果為50%。

從表3可以看出，采用高倍數泡沫系統后，集液池的池火熱輻射影響范圍明顯小，說明高倍數泡沫覆蓋池火時，可以減低熱輻射，從而保護集液池附近的相鄰設施。

2.2.2 FOAMGLAS?PFSTM系統

FOAMGLAS?PFSTM是一種泡沫玻璃塊，具有很高的浮力，一旦發生池火，該FOAMGLAS?PFSTM方體立即被釋放在池火表面，并快速地減少熱輻射值和火焰高度。該系統已運用于法國LNG項目上。圖1是FOAMGLAS?PFSTM系統安裝在某集液池現場的圖片。

Lev，Y等人做了三組試驗，發現采用200mm厚度的FOAMGLAS后，熱輻射值降低了95%，然而高倍數泡沫系統的泡沫覆蓋厚度必須在達到1～2m時才可能達到這個效果[6]。采用FOAMGLAS?PFSTM系統不但能達到很好的控火效果，而且泡沫玻璃塊厚度僅為200mm，節省空間，未來在設計集液池尺寸時可以適當減小集液池的深度，從而減少施工成本。目前國內還沒有運用FOAMGLAS?PFSTM系統撲救池火的應用，在國內推廣該法撲救集液池池火仍然需要進一步的研究。

圖1 某集液池的FOAMGLAS? PFSTM安裝圖片

4 結論

通過本次關于LNG接收站集液池池火的抑制技術分析，可以得出以下結論：

(1)集液池的表面積尺寸越小，集液池池火熱輻射的影響范圍越小，為減輕集液池池火的危害后果可通過調整集液池的尺寸這一途徑來實現。

(2)采用高倍數泡沫系統后，集液池的池火熱輻射影響范圍比無泡沫情況下明顯減小，說明高倍數泡沫覆蓋池火時，可以減低熱輻射，從而保護集液池附近的相鄰設施。

(3)采用200mm 厚度的FOAMGLAS?PFSTM，就可以達到很好的控火效果。目前國內還沒有運用FOAMGLAS?PFSTM系統撲救池火的應用，在國內推廣該法撲救集液池池火仍然需要進一步的研究。