液化天然氣儲罐被動(dòng)安全防護技術(shù)的研究進(jìn)展

LNG儲罐被動(dòng)防護技術(shù)是以?xún)薨l(fā)生事故后盡可能減少事故的危害為指導，采取的應對措施，主要包括圍護措施、消防冷卻水防護措施、泡沫覆蓋措施、干粉滅火措施、移動(dòng)式滅火器材滅火措施、隔熱物質(zhì)覆蓋措施、隔震減震措施等。

1、圍護措施

圍堰不僅可容納泄漏的LNG，還可以L(fǎng)NG蒸發(fā)氣的擴散，因此須按規范為L(cháng)NG儲罐設置圍護設施，即圍堰，亦稱(chēng)堤。LNG儲罐按罐體結構可分為單容罐、雙容罐、全容罐，其中單容罐應單獨設置圍堰，雙容罐和全容罐的圍堰與外罐相連。我國相關(guān)規范和美火協(xié)會(huì )標準(NFPA59A)規定。單容罐的外圍應設置圍堰，且圍堰距單容罐內罐的距離應)儲罐較高液位一圍堰高度+液面上蒸氣壓的當量壓頭；NFPA59A還規定：圍堰選擇混凝土等耐低溫材料建造。此外，LNG廠(chǎng)站工程中常規圍堰區的分類(lèi)、存在的問(wèn)題以及圍堰區的優(yōu)化設計。

2、消防冷卻水防護措施

當LNG儲罐發(fā)生火災時(shí)，產(chǎn)生的熱輻射會(huì )對周?chē)娜撕驮O備設施造成危害，同時(shí)儲罐受到烘烤，罐體強度下降，若儲罐突然開(kāi)裂，大量液體噴出，會(huì )發(fā)生嚴重的BLEVE，因此控制蒸發(fā)氣體的濃度，防止儲罐發(fā)生火災；若LNG儲罐發(fā)生火災，對儲罐及其管道進(jìn)行冷卻，水流可以冷卻儲罐，吸收火災產(chǎn)生的熱量，防止火災演變成BLEVE。消防冷卻水防護措施有水幕、水噴淋、水噴霧、固定消炮及室外消火栓，其中水幕、水噴淋和水噴霧的區別在于使用的噴頭的結構和性能不同。

(1)水幕。LNG儲罐發(fā)生火災的本質(zhì)原因是儲罐發(fā)生泄漏產(chǎn)生蒸發(fā)氣體，其濃度達到了燃燒下限并遇到著(zhù)火源，如果可以稀釋氣體濃度使其低于燃燒下限，火災就不會(huì )發(fā)生，水幕法正是一種簡(jiǎn)單、可以稀釋氣體濃度的方法。水幕系統主要包括水幕噴頭、管道和控制閥等，它的工作原理是通過(guò)形成水幕來(lái)稀釋氣體濃度，使其低于燃燒下限，或者是當發(fā)生火災時(shí)，也可起到幕的作用。

水幕有扇形水幕、向上實(shí)心錐形水幕、向下實(shí)心錐形水幕3種，其主要缺點(diǎn)是容易受環(huán)境風(fēng)影響且熱交換少；若同時(shí)使用3種水幕，則用水量較多，且與只使用向上實(shí)心錐形水幕相比，控制效果并無(wú)明顯差別；綜合來(lái)講，水幕控制LNG蒸氣效果從好到差的排序依次為：向上實(shí)心錐形水幕、扇形水幕、向下實(shí)心錐形水幕。EN1473標準中對水幕的要求有：①根據風(fēng)險評估結果確定水幕系統布置的位置，可設置在靠近可能發(fā)生LNG泄漏的地方，但是要避免水進(jìn)入到LNG；②建議水流速度為70L/(min.m)。

(2)水噴霧或水噴淋。設置水噴霧或水噴淋系統的主要目的是當LNG儲罐發(fā)生火災時(shí)，對儲罐進(jìn)行冷卻降溫，防止形成BLEVE，該系統主要由雨淋控制閥、管道、噴頭、火災警報系統等組成。水噴霧系統噴出的細小水霧滴粒徑小于1mm，水噴淋系統噴出的細小水霧滴粒徑為1~2mm，前者先以水霧阻擋輻射熱通過(guò)，降低熱量傳遞效率，再對壁面進(jìn)行冷卻，后者直接以水流方式作用于罐壁；兩者相比較，水噴霧系統由于噴出的水滴粒徑小，有的吸熱作用和窒息效果，提高了水的利用率。但正是由于這種優(yōu)點(diǎn)，也導致了其噴出的細水霧易受風(fēng)速和火災熱流的影響。

當LNG儲罐為單容罐、雙容罐時(shí)，應在罐壁、罐頂設置水噴霧系統；當LNG儲罐為全容罐時(shí)，應在罐頂泵平臺、管道進(jìn)出日等局部危險部位及管帶處設置水噴霧系統，用于水冷卻保護或吹散稀釋該處的泄漏物質(zhì)。設計水噴霧強度應從該規范中查找，無(wú)論是哪種形式的儲罐，水噴霧系統的持續供給時(shí)間較低為6h。文當雙容罐外罐為混凝土時(shí)，不需在罐壁設置水噴霧系統，只需在罐頂設置即可。

(3)固定消炮及室外消火栓。固定消炮及室外消火栓都是在LNG儲罐發(fā)生火災時(shí)，以水流的方式作用于罐壁，其缺點(diǎn)是耗水量大，水的利用率低。水噴淋或水噴霧系統的噴頭容易堵塞，且在發(fā)生火災或爆炸時(shí)易受到損壞，此時(shí)可以采用固定消炮及室外消火栓冷卻來(lái)保護儲罐。每個(gè)室外消火栓旁都要配備一個(gè)消火栓箱，箱內裝有消工具及消帶，其缺點(diǎn)是火災產(chǎn)生的熱輻射會(huì )使人員很難操作且容易對人體本身造成傷害。

3、泡沫覆蓋措施

LNG儲罐的集液池或圍堰應設置高倍數泡沫系統，它能地驅散蒸發(fā)氣體，當發(fā)生火災時(shí)，能形成泡沫覆蓋層，以減少火焰向液池傳遞熱能，使蒸發(fā)速度減慢。