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浅析LNG气化站储罐与防火堤最小净距控制

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-04-28  来源:燃气信息港杂志  作者:谢遗华  浏览次数:66
 浅析LNG气化站储罐与防火堤最小净距控制
        四川广铭建设工程设计有限公司 谢遗华

关键词:LNG气化站、LNG储罐、防火堤、最小净距

0、前言

提到LNG,相信很多人都不陌生,具有低温、气液膨胀比大、能效高、易于运输和储存。LNG硫含量极低,被认为是地球上最干净的石化能源;具有较高的安全性能,燃点较高,自燃温度约为590℃ ;轻于空气,易于扩散。

对于天然气输气主干管道难以敷设到的地区,采用LNG气化站给城镇、工业供气,在国内外已大量投运。站内LNG储存方式包括:全冷冻式(储存压力15kPa~20kPa),低压单容罐(注1)(设计压力25kPa)、全容罐、双容罐(含薄膜罐)均可用于全冷冻式储存;半冷冻式(压力0.6MPa~1.0MPa),单容罐中的子母罐、球罐、真空绝热罐可用于半冷冻式储存。根据国家相关标准规定,LNG单容罐储罐组四周必须设置一定容量和高度的防火堤(注2)。

LNG气化站设计依据标准《城镇燃气设计规范》50028-2006,对于储罐与防火堤净距设计,该标准第9.2.10并未明确。本文依据有关LNG储存的标准、规范,分析LNG气化站储罐与防火堤最小净距控制要求。

1、《城镇燃气设计规范》50028-2006对LNG储罐防火堤设计要求

《城镇燃气设计规范》50028-2006第9.2适用于储罐容积≤2000m3的LNG气化站工程,根据《城镇燃气设计规范》50028-2006第9.2.10的要求,第2条“储罐组四周必须设置周边封闭的不燃烧体实体防护墙(注3),防护墙的设计应保证在接触液化天然气时不应被破坏”,第3条“防护墙内的有效容积(V)应符合以下规定:1)对因低温或因防护墙内一储罐泄漏着火而可能引起防护墙内其他储罐泄漏,当储罐采取了防止措施时,V不应小于防护墙内最大储罐的容积;2)当储罐未采取防止措施时,V不应小于防护墙内所有储罐的总容积”。因此,该规范仅对防火堤容量做了要求,但并没对防火堤与储罐壁的间距作出明确要求。目前,该类工程一般都参照《建筑设计防火规范(2018年版)》GB50016-2014第4.2.5.4条的要求进行设计。

2、《建筑设计防火规范(2018年版)》GB50016-2014对防火堤的规定

该规范第4.2.5“甲、乙、丙类液体的地上式、半地下式储罐或储罐组,其四周应设置不燃性防火堤,防火堤的设置符合下列规定:防火堤内侧基脚线至立式储罐外壁的水平距离不应小于罐壁高度的一半;防火堤内侧基脚线至卧式储罐的水平距离不应小于3m。”该部分所有内容没有提及LNG储罐,更没有明确针对LNG常压储罐、压力储罐等。

实际上,如LNG常压储罐按《建筑设计防火规范(2018年版)》GB50016-2014规定的“防火堤内侧基脚线至立式储罐外壁的水平距离不应小于罐壁高度的一半”要求进行设计,计算出的储罐与防火堤最小净距,远小于依据《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》GB50160-2008、《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004及《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019等规范要求的最小净距,显然不满足现行相关国家标准对该安全距离的要求。因此,该规定并不适用于LNG储罐。

3、相关规范对LNG储罐与防火堤最小净距的规定

(1)《汽车加油加气站设计与施工规范(2014年版)》GB50156-2012第9.1.3第2条“LNG储罐四周应设防护堤(注4),防护堤内堤脚线至LNG储罐外壁的净距不应小于2m。”.该规范对储罐与防火堤间距有明确要求,但一般加气站使用的LNG储罐容量较小,并不适用于LNG气化站工程。

(2)《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019第7.2.5“液化天然气罐组防火堤和隔堤的设置应符合下列规定:1、单容罐罐组应设置防火堤,双容罐、薄膜罐罐组可不设置防火堤。3、设计压力<100kPa的单容罐至防火堤内侧的堤顶角线的水平距离X不应小于最高液位与防火堤堤顶的高度之差Y加上液面上气相当量压头的和(见图3-1),当防火堤的高度等于或大于最高液位时,储罐至防火堤内侧的堤顶角线的距离不限。4、设计压力≥100kPa的储罐与防火堤内堤角线的水平距离应符合下列规定:1)当单罐容积≤100m3时,不应小于3m;当单罐容积>100m3时,不应小于小于6m。

 

(3)《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004第10.3.3“液化天然气设施应设围堰(注5),并应符合下列规定:1、操作压力≤100kPa的储罐,当围堰与储罐分开设置时,储罐至围堰最近边缘的距离,应为储罐最高液位高度加上储罐气相空间压力的当量压头之和与围堰高度只差。

(4)《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》GB/T20368-2012第5.2.2.8条有关防火堤的内容,“防护墙或拦蓄墙(注6)的高度,以及到操作压力≤100kPa储罐的距离,应按图3-2确定。其中,x---储罐内壁到防护堤或拦蓄墙最近砌面的距离,y----储罐中最高液位到防护堤或拦蓄墙顶部的距离;x应等于或大于y加液面以上蒸汽压力的LNG当量压头。当防护堤或拦蓄墙的高度达到或超过最高液位时,x可为任意值。


(5)《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》GB50160-2008第6.3.5“防火堤及隔堤的设置应符合下列规定:1、液化烃全压力式或半冷冻式储罐组宜设高度为0.6m的防火堤,防火堤内堤脚线距储罐不应小于3m,堤内应采用现浇混凝土地面,并应坡向外侧,防火堤内的隔堤不宜高于0.3m。”第6.3.6“液化烃全冷冻式单防罐罐组应设防火堤,并应符合下列规定:防火堤内的有效容积不应小于罐组内一个最大储罐的容积;单防罐至防火堤内顶角线的距离X不应小于最高液位与防火堤堤顶的高度之差Y加上液面上气相当量压头的和(见图3-3),当防火堤的高度等于或大于最高液位时,单防罐至内顶角线的距离不限。”

 

很明显,上述内容中的“液化烃”、“半冷冻式”、“全冷冻式”所指与LNG的特性更加相符。

3、LNG储罐与其防火堤最小净距确定

通过以上分析,上述规范针对低压或常压储罐的防火堤的相关要求基本一致,只有《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019对中、小型压力储罐的防火堤作出了明确规定。

本文认为,依据《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019的规定,进行LNG气化站储罐与防火堤最小净距设计,既有明确的标准规范依据,同时也有工程设计的现实意义。对于一些合建站(如门站、储配站与调峰气化站),由于地下管道较多、场地用地限制等,设计就需“精打细算”。依据《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019 的规定,当单罐容积≤100m3时,LNG储罐与防火堤最小净距为3m;依据《建筑设计防火规范(2018年版)》GB50016-2014的规定,LNG储罐与防火堤最小净距在6~8m。依据《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019进行设计,可以有效减少防火堤的占地面积,一方面可以节省工程费用,另外地下管网的布置更趋于合理。

4、结语

针对不同类型的LNG气化站工程,储罐与其防火堤间距的设计,应根据工程类型、工程规模并结合相应规范确定,本人建议依据《天然气液化工厂设计标准》GB51261-2019标准进行设计,该标准与《建规》、《石化标》、《石天规》相比,适用于各种类型的储罐,规定更明确,针对性更强。

实际工程中,计算储罐距防火堤的净距,同时必须满足相关规范对防火堤容量、防火堤至室外活动场所、建筑物的隔热距离以及天然气蒸气云扩散范围的要求。

注1:单容罐,内罐是储存低温LNG,外罐主要用于保护真空和绝热空间(或绝热层),外罐不能储存内罐漏出的LNG。

注2:防火堤,就是在可燃液态物料发生泄漏事故时,防止液体外流和火灾蔓延的构筑物。

注:3、4、5、6:实体防护墙、拦蓄墙、防护堤、围堰均应为防火堤。

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