大型 LNG 低温储罐的消防设计探讨--山科安LNG低温储罐消防系统火焰探测器，抗干扰强高监测范围广

一、大型LNG 低温储罐的消防设计探讨

摘要: 根据对低温 LNG 储罐消防设计相关规范的理解、认识，以及160，000 m3 LNG储罐工程消防设计经验，就LNG储罐消防设计作一些探讨。 

关键词: LNG 低温储罐 消防系统 消防设计

LNG( liquefied natural gas) 即液化天然气，其储罐一般为全容罐，其内层罐壁为钢制，外层为钢筋混凝土。目前在役储罐较大储量为160，000 m3，建造中的为 270，000 m3。 LNG在－162 ℃可液化，一旦泄漏完全气化，体积是原液体 00 倍，且在－112℃温度下比空气重。LNG属于甲类火灾危险物质，因此，火灾、爆炸等是LNG储罐的主要风险，消防设计对 LNG 储罐项目非常重要。

 1 消防系统的设置

   LNG 储罐的消防系统主要包括消防冷却水系统、固定干粉灭火系统和固定泡沫灭火系统等。

1.1消防冷却水系统消防冷却水系统包括固定水喷雾系统、消火栓、消防炮。

1.1.1 固定水喷雾系统固定水喷雾系统是LNG 储罐主要防火系统。

该系统主要布置在罐**平台处，对设备管口、钢结构、管道和阀组等起消防冷却作用。由于储罐采用了混凝土外罐结构，因此，罐**和管壁不考虑消防冷却用水。该系统采用自动控制，同时具有遥控和就地控制的功能。当储罐消防系统火焰探测器等探测到火灾信号后，传输信号至火灾报警控制盘，通过火灾报警控制盘的联锁控制信号启动雨淋阀，从而开启水喷雾系统。

LNG 储罐罐**平台主要包括主平台、仪表平台、安全阀平台和真空阀平台。不同平台消防冷却水供给强度略有不同。仪表平台、安全阀平台 和真空阀平台冷却水供给强度为 20 L /( min · m2 )。主平台泵平台处固定水喷雾系统的供水强度应不小于 20.4 L /( min·m2 )，其余位置可按20L /( min·m2 ) 供水强度设计。

水雾喷头的布置除满足平台全覆盖之外，还应对管口、阀门和液位计等易泄漏位置进行重点保护。喷头布置应严格遵守相关规范要求。喷头材质应具有耐腐蚀性，且适用于沿海地区。罐**管道可采用支状管网、环状管网或栅状管网。笔者参与设计的项目由于主平台为钢筋混凝土结构，为尽量减少管道穿越平台带来的开孔数量多和管道支架的问题，故采用支状管网，如图2。 由于采用了支状管网，平台开孔数量至少减少了31个。因此，管网的选择除了需考虑消防自身条件(水利条件、技术经济等)外，还需考虑项目实际情况，选择较优的管道布置方案。

1.1.2 消火栓、消防炮的设计

LNG 储罐四周应设固定水炮及消火栓，主要用于保护管架位置和罐**阀组，必要时也可用于罐壁的冷却。建议采用地上式消火栓，寒冷地区消火栓应具有自动泄水功能。消火栓布置间距不应大于60 m。消火栓旁应设水带箱，并配置2～ 6 盘直径65mm、长度20m 带快速接头的水带和2只水枪。

1.1.3 消防水量计算和消防水源

大型LNG 储罐所有罐**平台固定水喷雾系统由一个雨淋阀控制，一旦发生火灾，所有平台的水喷雾系统将同时开启，因此，在计算消防水量时应考虑全部平台的消防冷却用水量。消防用水量需满足各平台对较低供水强度的要求，在此基础上，消防水量需考虑288m3/h的余量。消防用水延续时间按照6h计算。

为减少对消防水储存带来的占地等问题，大型LNG储罐一般采用淡水稳压、海水消防、淡水冲洗的消防工作模式。即在站场内设有一座消防水罐( 包括生活用水) ，该消防水罐的淡水仅用于维持消防水管网压力、小型火灾的扑救、消防系统的试验及事故后消防水管网的冲洗，无法提供消防用水时的大量的消防用水。

当储罐出现火灾时，海水泵直接吸取附近海水注入罐区消防管网系统作为消防冷却水。由于海水储量巨大，因此，能较大限度地满足消防用水量的要求。但是，由于海水具有一定腐蚀性，因此，在灭火后，需用淡水对整个管道系统和设备进行冲洗。

1.2 固定干粉灭火系统

固定干粉灭火系统安装在安全阀平台上，主要用于保护液化天然气储罐通向大气的安全阀出口管。该系统由干粉罐、驱动气瓶、喷头、管路系统、仪表和控制等部件组成。系统设2个干粉罐、2组驱动气瓶，1套管路系统和喷头。2个干粉罐互为备用，单罐容量应保钲干粉喷射时间不小于60 s， 并且在不小于 95%的规定泄放时间内，能够保持流畅均匀泄放。驱动气瓶中驱动气体应为氮气， 不允许使用二氧化碳，因为储罐安全阀泄放出来的天然气温度低，会使二氧化碳冻结，进而影响干粉系统灭火效果。所有喷头的材质应为黄铜或不锈钢，喷头单孔直径不应小于6mm。

1.3 固定泡沫系统

 1．3．1 固定泡沫系统的设置

为减少LNG挥发面积进而减少泡沫使用量， 大型LNG储罐周围一般不设围堰，仅在储罐附近设一座集液池。管口泄漏的LNG由收集系统收集 后依靠重力流进集液池。集液池配置固定式全淹没式高倍数泡沫灭火系统，发泡倍数为1∶ 500。着火时高倍数泡沫灭火系统虽不能起到灭火作用，但可以降低辐射热量避免LNG挥发，泡沫厚度需维持在1 m以上。由于大型 LNG 储罐采用的全防罐形式，外罐为混凝土结构，因此储罐本身*设置泡沫系统。

1．3．2 固定泡沫系统的组成

集液池用泡沫系统由雨淋阀、泡沫罐、泡沫产生器和管路系统组成。雨淋阀与低温探测器联锁，用于启动泡沫系统。

泡沫罐: 泡沫液储存量应满足其连续供给时间不小于25min，且泡沫淹没体积的保持时间不小于60 min，泡沫液必须适用于海水。泡沫罐安装位置应满足工艺要求，与集液池距离大于热辐射距离，夏季炎热地区建议为泡沫罐安装遮阳棚。

泡沫产生器: 固定安装在集液池旁，采用不锈钢材质发泡网。

1.3.3固定泡沫系统的控制

高倍数泡沫系统采用自动控制方式，并可手动开启。LNG事故液收集池内设置至少3个低温探测器，当2个低温探测器探测到有 LNG 泄漏，或储罐消防系统火焰探测器探测到火灾信号后，由火灾报警控制盘联锁控制启动雨淋阀，从而启动高倍数泡沫灭火系统，向LNG事故液收集池内喷射泡沫混合液。

1.4 其他

LNG 储罐**部及周围还需设置一定数量的手提式干粉灭火器。集液池虽然配置了固定式高倍数泡沫灭火系统，但是该系统在集液池发生火灾时不能灭火，因此，在集液池附近仍需配置一定数量的推车式干粉灭火器和手提式干粉灭火器。

2. 管网布设LNG 储罐周围地下管网应采用环状布置，进水接点不少于 2 个。         

管道上需设置切断阀将管网分成若干独立管段，每段内消火栓数量不**过5个。另外，切断阀布置还必须满足任何情况下罐**水喷雾供水和高倍数泡沫供水的不间断性。

3 软件在设计中的应用

 3.1 三维建模软件

目前，在工程设计中采用的三维设计软件有PDS、PDMS 和 SP3D。就设计而言，3个软件都可以满足设计出图要求。罐**管道数量非常多，且错综复杂，若只依靠二维软件进 行设计，设计工作量将非常巨大。由于平台上支架数量多，因此管道碰撞将不可避免，但是在模型里，所有的碰撞都可以直观的有效地得到解决。

 3.2 管道水利计算软件

水利计算软件是大型LNG储罐消防管道设计另一个不可或缺的软件。由于储罐消防管道布置错综复杂，喷头标高相差很大，因此，很难保钲每个喷头处的供水压力都能达到喷头的设计压力。传统人工计算偏差大、不够准确，且耗费大量工时。但是，水利计算软件可以解决以上问题。

本项目采用了PIPENET 软件进行水利计算。各管段流速、管径、进出压力都可在计算书中查到。借助水利计算软件，消防管道设计人员将有更多的时间考虑消防管道的布置等其他设计内容，这大大减少了设计人员的工作量，同时也高了设计的精准度。

［《消防设计》2016 年* 16 卷* 3 期 ］

二、公司简介 

山东自动化系统工程公司成立于1988年，位于山东省济南市，原隶属于山东省科学院自动化研究/所，现整合改制为山科集团直属子公司（山东省国资控股）。公司依托研/究/  所的科研资源优势，拥有一批技术全面、经验丰富的高素质人才。

研/究/ 所开展应用基础研究和应用开发研究。多年来，主持和承担了省级以上科研项目两百余项，其中包括“八六三”计划项目、科技支撑计划项目，形成了一批具有自主知识产权的技术成果。

公司依托研/究/ 所建立完备的火灾预警电子产品研发、测试、生产中心，拥有自动化贴片生产线和检验测试设备，能够全流程**产品品质，满足用户需求。

自从2006年6月，公司率先推出一款早期三频复合式火焰探测器产品，十余年来一直聚焦于工业和特种行业的火灾探测技术研究及相关产品开发。了多款火焰、可燃/有毒气体、烟雾探测器等智能消防报警设备，以及自动跟踪射流灭火装置等自动灭火设备。

为石油、化工、燃气、酿酒、电力、交通、军武等工业与特种行业提供火灾安全解决方案，为构建和谐社会、平安中国积聚能量。

三、公司优势

团队精干、   聚焦发力、   技术 先/  进/、   服务 专/  业/

四、我们的文化与理念：

文化：技术开创美好未来，用心实现您的安心

理念：团结、敬业、务实、创造

五、产品介绍

  防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器，灵敏度高监测范围广。

 它运用了多红外特征频谱传感技术，使用三只具有窄带滤波的不同波长的红外传感器。其中一只传感器工作在反映火焰信息的中心波长，另外两只传感器监视环境中的其他红外辐射。 

其作用是结合火焰的闪烁特征，通过高速微处理器和迭代后稳定的数学算法模型，进行运算分析，使得只有符合火焰特征的辐射频谱才会被确认为火警，而其它的干扰因素形成的假火警信号则会被排除，从而实现高速准确报警。

六、产品优势--精、准、稳、广

  防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器，灵敏度高监测范围广。

技术精：  明火探测新方法，技术精良应用广   

算法准：  智能判断模型准，高速预警抗干扰

质量稳：  制造测试工艺强，恶劣环境照样跑

范围广：  扇形监查范围广，用户综合成本少

其使用精良稳定的明火探测技术，因其应用场景广泛，2010年后开始迅速在国内各工业行业普及使用。

防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器，尤其适合在条件复杂的天然气的净化、制冷分离、液化、副产品回收、储存、再气化，装运等过程中，在有阳光灯光、振动，强电磁干扰LNG低温储罐消防系统中使用。

七、安装调试： 

 防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器的安装：

探测器可安装在墙上、屋嵿或固定架上，可壁装或抱管安装。探测器的监视窗朝向要向下倾斜，以减少灰尘的堆积。探测器距离监视目标可根据火灾特性而定，一般不小于2m。探测器安装高度一般不小于2.5米。

 防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器安装注意事项：

探测器安装布线时，应使所监视的区域处于视场角的有效范围内；

探测器安装面应当牢固、抗震；

探测器附近避开高温物体安装；

防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器的简易调试：

探测器上电前，请先确认电源为24V供电；通电后，十秒左右探测器指示灯变绿；在距离一米处点燃酒精灯轻轻晃动5秒，探测器指示灯由绿色变为红色，确认可以正常报警。

八、售后服务：

   山东自动化系统工程有限公司保钲提供的防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器是符合国 家标准GB15631-2008，在消防CCCF认钲体系监督下，原厂生产的全新货物。出厂附有CCCF标志、合格钲及产品说明书。 

我公司保钲火焰探测器产品在正确安装、合理操作和维修保养条件下，产品于寿命期内运 转 良好。在规定的质量保钲期内，我公司对产品自身质量问题而造成的故障，将及时无偿维修或调换。

九、回答常见的几个问题：

问题1、您是做什么产品的？

我们聚焦于自动化检 测领域，专注于工业安全探测技术15年。应用此技术开发的火焰探测器，于2008年上市，经过10余年的市场检验，技术精良，品质稳定。

问题2、产品能给我们带来什么好处？

1.产品提供安全保护，保护生产过程与民建公建厂房设备的投资安全。可根据实际应用需求定制化，对外壳材质，安装组件、电气接口、通讯方式等无缝匹配。 

  2.提供产品应用的深化设计与培训，想提升相关产品应用技术水平的同仁，可以来我们公司进行应用培训。 

   3.提供安装与调试的咨询指导，根据用户现场状况给出个性化的维保方案，延长用户设备的使用周期。 

   4.保钲产品的品质和技术可靠性。团队对产品开发经验丰富，每人都具备10年以上研发经验，在工业消防预警技术领域沉淀深厚。对市场需求、技术路线选择、研发过程管理、知识产权与行业认钲实施、产品优化迭代与完善等整个开发过程，经验丰富，且对外合作方式灵活。

问题3、我为什么要信任您？

   1. 我们完成了二百余套工业安全监测系统。 

大到一级单位与项目：

广东阳江核电站，

福建宁德核电站，

首都机场航站楼，

陕西延长石油，

南方电网广东分公司，

武汉神龙汽车二期项目，

中石油四川页岩气项目，

华油储气库项目等

小到产品系统的配套与升级：

在Lng撬装站，

模块化柴油发电机组，

天 然气压缩机组，

工业自动灭火实验装置，

汽油发动机低温测试台架，

数据中心机柜自动监测与灭火系统，

110千伏变压器消防预警保护装置上，都能见到我们产品和系统的身影。

2. 我们自身是省级国资委直属企业，成立于1988年，对产品质量，对声誉口碑，对社会贡献的重视，甚于对经济价 值的追求。

问题4、为什么我要到您这里购买，而不是到别人那里购买？可以给我几个必须到您这里购买的理由吗？

1. 一站式解决方案

提供完善技术咨询，精 确匹配业主要求；

提供深化设计服务，将消防安保理念从构思想法，落地到实际项目应用中；

提供整改与维保咨询服务，一站解决系统售后全生命周期的维护难题；

200+大型项目经验，售前售中售后服务，省时省事省心；

专 业团队一对一服务，快 速方案落地。

2. 团队专精

我们团队有着15年以上的工业安全预警设备研发生产应经验，强大的实力，在业界有着良好的口碑。 

我们的团队成员，每个人都有10个以上系统产品与省市级科研项目的开发实施经验，都是踏踏实实做实事的人，对客户有着高度的责任感。 

我们并不仅仅是为了赚 钱而工作，而是为了与客户一起追求卓 越、实现梦想而工作。当我们努力的工作为客户实现了梦想，那我们将比赚到钱还要有成就感。

问题5、您的价格为什么不是樶低？

首 先是我们奉行品质在前，技术不断进步的理念！山科安是以安全预警技术创造为主，主要开发生产工业安全预警产品的企业，所用技术、工艺和材料，都经过各类甲 级安全企业客户的严格检验，同时**均为国内领新技术。

通过多年积累，提供有效完备的解决方案和全生命周期维护服务，从质量保钲、产品性能、后续维护和有效寿命几个方面看，我们并不敢说自己是价格樶低的，却敢说自己是负责任的工业安全系统供应厂家。

当然了，如果您只需要得到表面效果和优惠，不考虑技术和材料的质量，以及应用于不**业时，对产品工艺的特殊要求，不考虑后期维护、检修、替换等各种服务隐性成本，您确实可以找到价格地板低的产品。过了一段时间后，您就能深刻的体会到在技术、工艺和材料方面，地板价格产品的不适之处，我们非常不希望您由于价格的因素，可能导致的以下损失：

不报警，造成的重大事故；

不良密封，造成内部腐蚀；

产品性能不匹配，成为现场的聋哑摆设；

误报警袭扰，影响正常的开工率；

内部电磁浪涌勉强处理，不耐受用电环境和雷电的破坏；

支架坚固度不耐受振动曝晒与潮湿，导致探测器监视区域偏离或失效，也无法反馈失效状态等。

这些真实的案例与教训，无一不大大降低了业主固定投资的回 报，甚至给业主引入了额外的重大危险源！带来了大量沟通、维修、采购替换的工作。增加的设备配件和人员成本，都远远大于原先的节省，同时也大大折损了渠道商、工程商辛苦积攒的口碑和信誉。

问题6、产品或系统日常使用需要注意什么，如何维护？

1.火焰探测器的日常使用，不需要人为干预。

正常工作时，它实时（7天*24小时）监视保护区域，如遇到报警，会自动启动连锁灭火装置和阀门风机等销/灾设备，或由人工确认报警，人为处理警情。

警情消失后，需要人工销报警或断电重启探测器，再次进入下一个监视周期。

2.火焰探测器的定期维护，也不复杂。

由于探测器对于环境的耐受力很强，日常室外的风雨雷电，灰霾尘雾，对其影响不大，不需要刻意维护。

光学窗口在向上俯视的角度时，由于积灰严重，有可能会影响其灵敏度。这时，需要根据环境情况，定期清理。

如喷漆车间，沙尘频发区域的特殊场景下，需要依据现场状况，评估清洁维护周期，给予定期维护。我们可以根据业主使用条件，协助制 定出探测器的维护保养计划规程。

问题7、它们需要符合哪些认钲与行业标准，适用的范围是什么？

以火焰探测器为例，它属于消防行业的火灾报警类产品，需要具备中国的消防产品3C认钲。实际应用中，火焰探测器一般用于易燃易爆场所，这就要求其具备防爆性能，需要通过中国 防爆认钲。

1.3C认钲：全称为"强制性产品认钲制度"， 它是中国按照世贸组织有关协议和国 际通行规则，为保护广大消费者人身和动植物生命安全，保护环境、保护 国 家 安 全，依照法律法规实施的一种产品合格评定制度，英文名称China Compulsory Certification，英文缩写CCC。

消防产品3C认钲作为3C认钲的一部分，目前大品类包括三类，有火灾报警产品、灭火器和避难逃生产品，这些品类目录下的消防产品是需要3C强制性认钲的，每个大类下包含子类。

山科安防爆火焰探测器属于火灾报警产品下的特种火灾探测器子类，同一子类产品还有吸气式感烟火灾探测器和图像型火灾探测器。

2.防爆认钲：在石油、化工、矿业、应急消防、食品加工等行业，进行生产、加工、处理、储存、运输等工作都存在可能发生爆炸的环境。为了人身和生产的安全，在此环境工作使用的的电气产品都需通过相关防爆认钲。

**各个地区对防爆电气产品有着不同的认钲标准和体系。目前国 际上的防爆认钲可分为中国 防爆认钲、欧盟ATEX认钲、国 际IECEx认钲、北美防爆认钲等。

中国 防爆认钲是对使用于爆炸性场所的防爆产品（包括电气产品和非电气产品）进行的一项符合性的检验，对符合GB3836标准的防爆产品出具防爆合格钲。

认钲对象分为三类：

Ⅰ类：煤矿井下电气设备；

Ⅱ类：除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备。

Ⅲ类：除煤矿以外的爆炸性粉尘环境电气设备。

例如，山科安防爆火焰探测器属于Ⅱ类防爆电气设备，依据以下标准进行认钲，       

1. GB 3836.1-2010爆炸性环境弟1部分：设备 通用要求IEC 60079-0:2007；

2. GB 3836.2-2010爆炸性环境弟2部分：由隔爆外壳“d” 保护的设备IEC 60079-1:2007。

认钲标志为：Ex d IIC T6 Gb

 防爆多波段LNG低温储罐消防系统火焰探测器，在工业安全领域，尤其适合用于石油天 然气LNG钻采集气集输液化储运装载卸载气化的易燃易爆场所，山东自动化系统工程有限公司欢迎有识之士联系，我们将提供 专 业的咨询服务！我们用心，给您安心！