LNG站場防火間距及安全性分析

杜 斌

（四川嵐強石油天然氣工程勘察設計有限責任公司，四川 成都 610000）

LNG（液化天然氣）站場在我國的發展起步較晚，但是隨著技術體系的不斷成熟，LNG站場的規模和數量也在不斷增加。與此同時，受到多方面因素影響，LNG站場火災事故、爆炸事故的發生頻次也在逐漸增加。

1 LNG站場火災的主要影響因素

1.1 環境風速影響

環境風速主要影響火焰特征參數（包括火焰長度、火焰傾斜角以及火焰拖曳比）以及火焰的熱輻射分布。為了更加深入地分析不同風速下以上參數的變化趨勢，采用驗證后的CFD模型，對不同風速下的池火災事故場景進行分析。同時，根據我國《石油天然氣工程設計防火規范》（GB 50183—2004）中關于LNG站場周圍建筑紅線的熱輻射強度要求，即不得超過4kW/m2。隨著環境風速的逐漸增大，火焰的傾斜角越大，而火焰長度成減小的趨勢。當風速大于3 m/s時，風速對火焰長度的影響減弱，火焰長度的減小量逐漸降低。并且隨著風速的增大，火焰下風向的拖曳距離越大，且二者近似成線性相關。同時，隨著風速的增大，火焰逐漸貼近地面，從而使下風向的熱輻射強度值增大。但由于火焰長度也逐漸減小，較大風速也會帶走大量熱量，導致地面設施的安全間距的增量逐漸降低，甚至出現負增長。

1.2 站場直徑影響

在LNG戰場建設過程中，通常情況下，都會根據LNG站場的應用等級來確定站場等級和站場直徑。經過數據檢測分析可得，火焰的長度會隨著站場直徑的增加而增長，但是與環境風速變化規律類似，在站場直徑達到一定程度時，火焰長度即使處于增大的狀態，但是整體火焰長度的增量開始逐漸變小。造成該現象的主要原因在于站場直徑的增大，會降低火焰燃燒時所需要的空氣總量，燃燒的充足條件是可燃物、氧氣和著火點。由于空氣供給量不足，導致LNG站場液化天然氣的燃燒情況會出現不完全燃燒的情況，同時會隨著直徑的加大而加深。由于LNG處于不完全燃燒的狀態，那么燃燒時所產生的黑煙會集中聚集在火焰燃燒的表面，從而限制了熱輻射傳播效率對此。在此背景下，LNG站場的安全間距增量也會降低，設置會出現負向增長的情況。

2 LNG站場防火間距的設計原則

2.1 與居住區域間距離

LNG站場所處位置與居住區之間并不會間隔太遠的距離，這樣可以便于居民獲取液化天然氣，有利于此類能源應用模式的推廣。但是LNG站場與居住區域之間的距離需要進行嚴格管控，將其控制在臨界值以內，以臨界值作為LNG站場建筑設計過程的建筑紅線，從而確保居住區域的應用安全性。另外，在設計該區域防火間距時，技術人員還需要對輻射熱流情況進行統計，根據反饋得出的輻射熱流曲線變化情況，來確定區域結構的應用位置，將區域面積控制在合理范圍內，在確保居民生活需求的基礎上，提升LNG站場應用的安全性[1]。

2.2 LNG空氣濃度控制

LNG站場在應用過程中，由于人為操作不當或者設備本身性能的影響，有時也會發生液化天然氣滲漏事件，如果空氣中液化天然氣濃度過高，那么在遇到明火時，很容易發生火災或者爆炸事故。因此，在對LNG站場防火間距進行控制時，還需要對液化天然氣蒸汽的濃度進行實時監督，防止空氣中此類氣體濃度過高，預埋下較為嚴重的安全隱患。另外，在正常使用過程中，也會發生液化天然氣氣化的情況，從而增加了空氣中天然氣蒸汽的濃度。就此類情況，企業可以設置一個檢測儀器，對濃度變化情況進行實時檢測，只要濃度維持在40%以內，便不會有燃燒爆炸的危險。

3 提高LNG站場應用安全性的方法

3.1 優化站場的應用布局

通過優化站場的應用布局，可以將LNG與其他危險物品進行隔離，在提高燃燒效率的同時，降低危險事故的發生概率。例如，某企業在對LNG站場基本布局進行優化設計時，結合設計階段與運行階段所采用事故場景分析結果，以及對防火間距的綜合評價結果、LNG戰場擬建區域內部交通分布情況、消防設施所處位置等內容，對站場的基本布局進行優化設計，具體內容如下：首先，對重要區域和圍堰區之間的距離進行合理管控，如檢測儀表控制室、綜合應用控制室、消防泵房等，可以將間距進行適當擴大，減輕事故發生時所帶來的負面影響。其次，對儀器設備本身熱輻射能力進行控制，降低圍堰熱輻射對周邊設施的輻射強度值，減少負面影響。最后，對防火間距進行適當控制，將其控制在合理范圍內，提高LNG站場運行的穩定性。

3.2 縮小LNG站場圍堰面積

通過縮小LNG站場圍堰面積，能夠有效降低熱輻射對周圍環境的影響性。在具體應用過程中，技術人員應結合現有資料信息，如國家規定的標準防火間距要求、道路交通分布情況、站場經濟性價值、消防設施間距等。根據所獲取到的相關數據來調控LNG站場圍堰面積，可以將圍堰高度進行調整，使其高度與存儲罐直徑基本保持一致，也可以將罐體改為雙容罐，減輕罐體的應用壓力和熱輻射范圍。同時在縮減LNG站場圍堰面積時，技術人員為了減少熱輻射影響，可以對罐體直徑進行控制，起到緩解熱輻射壓力的作用。另外，雙容罐結構的應用，還可以減輕后續的工作壓力，即使出現了罐體泄漏事故，也可以縮小影響范圍，降低罐體泄露對周圍設施帶來的負面影響。

3.3 設置噴射水幕

通過設置射水幕，不僅可以起到控制火勢的作用，而且可以阻擋天然氣蒸汽蔓延，提高火災事故爆發后的滅火效率。例如，在設置噴射水幕時，結合區域風向變化規律，在LNG站場圍堰與其他應用設施之間設置噴射水幕，如果此時突發火災，水幕可以起到沖散天然氣，降低空氣中液化天然氣濃度的作用。除此之外，還在其他結構位置設置噴射水幕，此類水幕在平時應用過程中可以起到提升空氣濕度，降低熱輻射的作用。

3.4 加強安全意識培訓

通過加強安全意識培訓，一方面，可以提升企業人員的操作水平，減少人為操作失誤的發生概率；另一方面，能夠約束企業人員的操作行為，降低安全風險的發生概率。例如，根據LNG站場的實際規模和相關機械設備的應用等級，對企業人員進行定期培訓。定期培訓內容主要包括安全責任意識、最新應用理論、實踐操作理論知識等，安全責任意識與最新應用理論培訓可以幫助操作人員養成良好的操作習慣，在工作過程中約束自身的操作行為。實踐操作培訓主要針對LNG站場各個儀器設備的操作方法，在完成培訓后，企業也需要對所有參與人員進行測試，根據評測結果來決定后期培訓課程內容，從而有效提升所有參訓人員的綜合能力水平。另外，企業還需要在LNG站場擺放比較明顯的警示標志，提醒來往人員禁止使用明火，以降低外部因素導致的火災事故。

4 結語

綜上所述，優化站場的應用布局可以提升LNG站場的安全等級，縮小LNG站場圍堰面積可以阻擋火災的蔓延，設置噴射水幕可以減緩火災的蔓延速度，加強安全意識培訓可以降低人為操作失誤帶來的安全風險。針對LNG站場在應用過程中可能發生的安全事故，提前制定相應的預防措施，對降低站場火災發生概率，促進行業經濟穩定發展有著積極的意義。