LNG汽车加气站的消防设计方案_工程实践

摘要

摘要：阐述LNG汽车加气站的一般规模及构成，分析LNG汽车加气站与LPG汽车加气站、LNG气化站在气源的特性、厂站的建设规模等方面的差异，根据相关现行的国内、外设计规范，探讨LNG汽

摘要：阐述LNG汽车加气站的一般规模及构成，分析LNG汽车加气站与LPG汽车加气站、LNG气化站在气源的特性、厂站的建设规模等方面的差异，根据相关现行的国内、外设计规范，探讨LNG汽车加气站消防设计方案。

关键词：LNG汽车加气站；消防设计；LPG汽车加气站；LNG气化站

Fire Control Design Scheme of LNG Vehicle Filling Station

ZHOU Chun

Abstract：The general scale and composition of LNG vehicle filling station are expounded. The differences among LNG vehicle filling station，LPG vehicle filling station and LNG vaporizing station are analyzed in terms of gas source characteristics，station construction scale and SO on. According to the relevant current domestic and foreign design codes，the fire control design scheme of LNG vehicle filling station is discussed.

Key words：LNG vehicle filling station；fire control design；LPG vehicle filling station；LNG vaporizing station

1 引言

北京、乌鲁木齐、长沙、深圳等城市的LNG汽车加气站的规模均为50m³，消防系统主要包括消防水枪、高倍数泡沫灭火器等灭火器材，消防设计的依据主要是美国标准《汽车用液化天然气(LNG)供气系统标准》NFPA 57^[1]。海口、三亚、杭州等城市的LNG汽车加气站的规模为30m³，模式为橇装加气站，消防系统主要包括消防水枪、高倍数泡沫灭火器等灭火器材，消防设计的依据主要是《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183—2004^[2]。

目前，国内尚未出台专门针对LNG汽车加气站的设计、施工及验收规范。这种情况下如何进行LNG汽车加气站的消防设计，成为设计单位面临的紧迫问题。一般认为，LNG汽车加气站消防设计可参照执行LPG汽车加气站或LNG气化站相关的设计规范。前者的理论依据是基于LNG有比LPG更安全的特性，且同为汽车加气站。后者的理论依据是基于原料一样，仅厂站形式不一样。本文通过对LNG的气源特性^[3]、水在LNG汽车加气站消防所起的作用等方面进行分析，比较LNG汽车加气站与LPG汽车加气站、LNG气化站在气源的特性、厂站的建设规模等方面的差异，确定LNG汽车加气站的消防系统设计的初步方案。

2 LNG汽车加气站的一般规模及构成

目前，国内已建成的LNG汽车加气站的加气对象主要是城市公交车。考虑到方便公交车加气，通常将加气站站址选择在公交车停车场。1个公交车停车场通常有2～4条公交线路，约100～150辆公交车(车载钢瓶按容积为240L、充装系数为85%考虑，则每天需LNG量为20.4～30.6m³)。考虑到停车场内的可利用空间、对周边环境的安全间距要求、储存周期、配套设施等因素，笔者认为LNG汽车加气站的建设规模确定为50m³，即1台50m³LNG储罐比较合适。北京、乌鲁木齐、长沙等城市建成的LNG汽车加气示范站都是建在公交车停车场，建设规模均为50m³。几年来的运行情况表明，LNG汽车加气站的建设规模能够满足公交车加气的需求。

LNG汽车加气站内的主要设备包括LNG储罐、卸车增压器、饱和压力调节器、LNG潜液泵、加气机及电气自控设备等，主要建构筑物包括防护墙、站房及加气岛等。其中，LNG储罐、卸车增压器、饱和压力调节器、LNG潜液泵设置于防护墙内，加气机设置于加气岛上，电气自控设备设置于站房内。

3 LNG与LPG汽车加气站的比较

① LPG汽车加气站消防系统

关于LPG汽车加气站设置消防系统，《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156—2002第9.0.1条规定：液化石油气汽车加气站、加油和液化石油气加气合建站应设消防给水系统。第9.0.5条规定：采用地上储罐的LPG汽车加气站，消火栓消防用水量不应小于20L/s；总容积超过50m³或单罐容积超过20m³的储罐还应设置固定式消防冷却水系统，其给水强度不应小于0.15L/(m²·s)。第9.0.4条规定：LPG汽车加气站的消防水量应按固定式冷却水量和移动水量之和计算。这样，对于总容积超过50m³或单罐容积超过20m³的地上储罐的LPG汽车加气站而言，其消防用水量必然超过25L/s。《建筑设计防火规范》GB 50016—2006第8.6.1条规定：当市政给水管网为枝状或只有1条进水管，且室内外消防用水量之和大于25L/s时，应设置消防水池。

由此可以得出如下结论：LPG汽车加气站(LPG储罐采用地上罐，且总容积超过50m³或单罐容积超过20m³)应设置完整的消防给水系统，包括消火栓、储罐固定喷淋冷却装置、消防水池、消防水管网。

② LNG与LPG的特性比较

LNG与LPG的特性比较见表1。

表1 LNG与LPG主要特性比较^[4]

项目	LPG	LNG	备注
燃点/℃	493	650	LNG较LPG难于点燃
爆炸极限/%	2.15～9.60	5.00～15.00	LNG危险性小于LPG
气体密度	大于空气，少量泄漏易积聚	-112℃以上小于空气，少量泄漏后即挥发	少量泄漏后，LNG较LPG不易形成爆炸源

LNG的燃点较LPG高；LNG的爆炸上、下限比LPG高，爆炸极限范围也更宽；当高于-112℃时，LNG蒸气比空气轻，易于向高处扩散；而LPG蒸气比空气重，易于在低处集聚而引发事故^[4]。故LNG的危险性小于LPG，且少量泄漏后，LNG较LPG不易形成爆炸性气体。由此可知，LNG在运输、储存和使用上的火灾危险特性及危害程度低于LPG，比LPG更为安全。从燃烧发出的热量大小看，相同体积的LNG、LPG气化后，LNG比LPG燃烧所产生的热量略小，对周围热辐射也小^[4]。因此，若认为LNG汽车加气站的消防系统应按LPG汽车加气站的消防系统进行设计，则必然导致LNG汽车加气站占地规模加大、在城市建成区内难以选址等问题，不利于LNG汽车加气站的推广应用。

基于LNG比LPG更安全的特点，在防火间距和消防设施上对于LNG汽车加气站的要求可比LPG汽车加气站低。因此，笔者认为在进行LNG汽车加气站消防系统设计时，可以不完全参照《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156—2002中关于LPG汽车加气站消防系统设计的相关规定。

4 LNG汽车加气站与LNG气化站的比较

4.1 LNG气化站消防系统

国内目前已颁布的相关规范中，关于LNG气化站消防系统设计规定如下。

① 《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183—2004第10.4.5条规定：储存总容量大于或等于265m³的液化天然气罐组应设固定供水系统。换言之，储存总容量小于265m³的液化天然气罐组可不设固定供水设施。

② 《城镇燃气设计规范》GB 50028—2006第9.5.1条规定：总容积超过50m³或单罐容积超过20m³液化天然气储罐或储罐区应设置固定喷淋装置。反之，总容积小于50m³且单罐容积不超过20m³的液化天然气储罐或储罐区可不设置固定喷淋装置。消防水量按水枪用水量考虑，消防水量为20L/s。

③ 《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》GB/T 20368—2006第9.1.2条规定：对LNG储存设施进行防火等级评估时，所依据的指导因素包括：检测和控制明火、LNG、易燃制冷剂、可燃气体泄漏和溢出需要的设备类型、数量和地点；检测和控制潜在的非工艺和电气着火需要的设备类型、数量和地点。

4.2 水在LNG气化站消防中的作用

根据欧洲标准《液化天然气设施与设备陆上设施的设计》BSEN 1473—1997的有关说明，在LNG气化站内消防水有着与其他消防系统不同的用途，水既不能控制也不能熄灭LNG集液池的火灾。水在LNG中只会加速LNG的气化，进而增加其燃烧速度，对火灾的控制只会产生相反的结果。因此，不能用消防水来直接喷淋到LNG或LNG蒸气上。消防水的主要作用是用于冷却其他受到火灾热辐射的储罐和设备或可能以其他方式加剧LNG火灾的任何被火灾吞没的结构，以减少火灾升级和降低设备的危险。

4.3 LNG汽车加气站与LNG气化站的差异

根据国内的现状确定LNG汽车加气站的建设规模为50m³(即设置1台50m³的储罐)，属于小型LNG加气站。LNG气化站通常建设多台LNG储罐，储存规模远大于LNG汽车加气站。在LNG气化站中，设置固定冷却装置主要作用是为了冷却其他未着火的储罐以保护设备，而LNG汽车加气站只设置了1台LNG储罐，着火时无相邻储罐需要冷却。因此，笔者认为在进行LNG汽车加气站消防系统设计时，可以不完全参照《城镇燃气设计规范》GB 50028—2006关于LNG气化站消防系统设计的相关规定。

5 LNG汽车加气站的消防设计方案

在LNG汽车加气站消防设计中，若参照LPG汽车加气站或LNG气化站的相关规范，势必要在站内建设消防水池，这在寸土寸金的市区建设LNG汽车加气站占地较大，也就没有推广发展LNG汽车及加气站的优势。笔者参照《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》GB/T 20368—2006 、《汽车用液化天然气(LNG)供气系统标准》NFPA 57以及《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183—2004对LNG汽车加气站的消防系统设计进行初步研究，明确LNG汽车加气站消防设计方案。

① 只设置单罐且储罐容积不超过50m³的LNG汽车加气站应设置移动消防装置，可不设置固定喷淋装置。消火栓用水量不小于20L/s。在加气站内利于消防车通过的区域设置2个室外消火栓，4支多功能水枪。

② 在站区靠近集液池的位置设置1台PF4型水轮式移动高倍数泡沫发生器(置于防护墙外)，其混合液流量为140～280L/min，发泡量为30～70m³/min。该发生器自带泡沫原液储桶，容量为100L，能适用于不同位置的火灾现场，并且能灵活、快速地作出反应。

③ 在防护墙外设置35kg手推式干粉灭火器1台和8kg手提式干粉灭火器4台；加气岛位置设置8kg手提式干粉灭火器2台；站房内设置8kg手提式干粉灭火器4～6台；均宜为碳酸钾干粉灭火器。

④ 在防护墙内LNG储罐下部地面处设置可燃气体泄漏报警器及低温探测报警器，在加气岛处设置可燃气体泄漏报警器，报警显示器设置在站房的值班室或仪表间。

6 结语

在国内尚未颁布LNG汽车加气站消防设计规范的情况下，按以上方案进行消防系统设计，能够保证LNG汽车加气站安全运行。国内已建成的LNG汽车加气站消防系统设计均类似于本文的方案，实践证明行之有效。

参考文献：

[1] 吴佩英.LNG汽车加气站设计的探讨[J].煤气与热力，2006，26(9)：7-9.

[2] 吴佩英，周春.LNG汽车加气站的橇装化[J].煤气与热力，2008，28(7)：B13-B15.

[3] 顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等.液化天然气技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[4] GB 50028—2006，城镇燃气设计规范[S].

(本文作者：周春中机国际工程设计研究院江苏分院江苏南京 210001)