天然气工程液化厂项目消防设计方案.docx
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1、天然气工程液化厂项目消防设计方案1.1 设计采用的标准规范石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004建筑设计防火规范GB50016-2006爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005建筑物防雷设计规范GB50057-94火灾自动报警系统设计规范GB50116-98石油化工静电接地设计规范(SH3097-2000)固定式消防炮灭火系统设计规范(GB50057-1994,2000年版)水喷雾灭火系统设计规范(GB50213-1995)化工企业静电接地设计规范(HG/T20675-90)中华人民共和国消防法(1998年9月1日施行)易
2、燃易爆化学品消防安全监督管理办法(公安部18号令)1.2设计原则严格执行有关国家消防设计规范,认真贯彻“预防为主、防消结合”的方针,从全局出发,统筹兼顾,积极采取行之有效的消防措施。充分考虑液化天然气的火灾特点,做到方便使用、安全可靠、经济合理。消防设计做到:预防火灾事故的发生;确保在火灾发生时,人员能够得到及时的安全疏散;防止火灾事故的扩大和蔓延;确保建筑和装置的防火特性。1.3设计范围设计范围包括处理量为35IO4SmVd的LNG主体生产工艺装置,并兼顾全厂总规划二期的工艺装置与辅助装置,包括脱CO八脱水、脱汞、液化、储运装车系统等,全厂性的辅助生产装置、公用工程设施和办公及服务性设施,以
3、及总图运输、仪表自控、电气、电信、室内外给排水、外管及管廊、采暖通风及空调、供热、消防、劳动安全卫生及环境保护等专业设计。1.4工程概况1.4.1概述1)厂址概况1.NG液化工厂位于海西蒙古族藏族自治州南部ZZZ市,西接新疆自治区,南与西藏自治区毗邻,海拔高度2820m左右。市府距州府驻地338km,距省会西宁市710km,是XXX省西部的新兴工业城市。原料天然气来源于距厂北2.5km的ZZZ配气站;西南面约35Om是ZZZ炼油厂;东南面约70Onl是30万KW燃气电厂;紧邻西面是氧气乙快厂和金山厂;北面50m外有民房和蔬菜大棚;东面200m外有10-35KV输电线路。ZZZ市当地以偏西风为主
4、,拟建LNG厂位于ZZZ市全年最小风频上风向,风向条件较好。2)占地面积项目总占地面积为1798742平方米(270亩),其中停车场47654平方米(71.5亩),二期预留42132平方米(63亩),其余为一期建设用地。3)工厂定员全厂总定员人数为89人。4)项目投资项目建设投资约5亿元,分两期建设,一期建设投资2.15亿。5)厂区周围的消防设施现状天液化然气厂位于ZZZ市经济开发区,距离市区约4km。本经济开发区形成多年,已有完善的配套基础设施和较多的生产企业。ZZZ市消防支队及XXX油田消防大队均在ZZZ市内,距离本厂的行车时间约10-30minoZZZ市消防支队有200人,18台车,XX
5、X油田消防大队有55人,10台消防车,上述两消防队均有完善的消防设施,可作为本厂外部消防协作力量。开发区与XXX油田具有的完善的消防力量,是本工程消防设计可以依托基础。1.4.2建设规模项目规划建设3套LNG液化生产装置,日处理原料天然气约127X10S113d,生产液化天然气105X10Snr7d,产生的再生气约6.7510,Sm7do项目规划为三套35XIOSm/d生产装置,分两期实施,一期为一套35X10Sm3d的生产装置,并配套相应的公用及辅助装置,消防水量的设计考虑两期的用量。天然气液化厂液化天然气储罐容量为2X5000m根据石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004的站场分
6、级规定,本天然气液化厂属一级站,一期先建一台500(3的储罐。1.NG罐区储存液化天然气,装车设施装卸液化天然气,火灾危险分类均为甲A类。罐区储罐情况见下表罐区储罐情况表罐名称罐容积(m3)立式罐罐径X罐高(m)数量(座)介质名称火灾危险分类LNG双壁单容常压储罐5000022.321.81液化天然气甲A1.4.3工厂组成液化厂组成包括:来气计量系统、脱碳系统、脱水系统、脱汞系统、液化系统、LNG罐区、装卸车区、空氮系统、火炬系统、中心控制室、LNG运输车辆停车场、配电室、变电站、压缩机厂房、备品备件及维修间、消防水泵房、发电机房、循环水泵房、污水收集池、事故应急池等。1.5生产方法、装置特点
7、1.5.1生产方法自上游ZZZ天然气输配站来的3.5MPa25左右的原料天然气通过约2.5km、DN200的原料气管道进入天然气液化厂,经过原料气分配单元,进入分子筛脱碳脱水单元的分子筛吸附塔进行吸附脱除CO八氏0和汞,出装置的净化气中CO,含量HQ含量VIPPnl(V),汞含量VO.OlHg,进入液化冷箱,天然气经混合冷剂冷却到-50-60后出冷箱分离重燃,分离重燃后的天然气继续返回冷箱冷却、冷凝并过冷到T60C,经节流阀节流降到100KPa进入闪蒸罐,闪蒸分离后得到T63.4的液相LNG产品,进入LNG罐区储存并装车外运至拉萨的接收站进行气化后供给用户使用。闪蒸气经过板式换热器复热到常温,
8、和LNG储罐的BOG一起进入BOG压缩机增压。分子筛脱碳脱水装置产生的约6.75X10113d3.3MPa再生气进入等压脱水装置脱水,脱水后气体露点W-30,增压至4.OMpa.G,通过DNlOO的管线,与原料气管线同沟敷设2.5km返回上游配气站。1. 5.2装置特点本装置中工艺包采用拥有我国自主知识产权的预处理、液化、储存工艺技术、设备先进可靠,装置自动化程度高,操作方便,安全性能好,装置连续运行周期大于8000小时。1.6物料火灾危险性分析1.6.1 介质的危险性简介本项目的生产操作介质为天然气和液化天然气。根据石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004对火灾危险性的分类,天然气
9、属于甲A类,液化天然气属于甲A类。1.6.2天然气的特性及危险性分析天然气是一种碳氢化合物。通常所称的天然气是指储存于地层的可燃性气体,同煤炭、石油一样同属石化燃料。天然气主要成分为甲烷,也包括少量的乙烷、丙烷、丁烷、己烷以及重质碳氢化合物和少量的氮气、二氧化碳和硫化物。根据地质形成条件的不同,具体成分和组成会有所不同。天然气比空气气轻,经过净化处理后无色、无味、无毒且无腐蚀性。甲烷:甲烷理化性质如下表:甲烷理化性质表熔点C沸点eC相对密度(水=1)(-164C)相对密度(空气=1)饱和蒸汽压Kpa(-168.8C)燃烧热KJ/mol临界温度C临界压力MPa-182.5-161.Fi0.420
10、.55553.32889.5-86.24.59甲烷是一种易燃易爆化学品,它的燃爆特性如下表:甲烷燃爆特性表燃烧性爆炸下限爆炸下限引燃温度(eC)最小着火能(mJ)最大爆炸压力(Mpa)易燃5155380.280.717危险特性:易燃与空气与混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。1.6.3液化天然气的特性及危险性分析D液化天然气简述本装置的原料天然气在冷箱内经换热器后,由气态变成液态,称为液化天然气(英文LiqUefiedNaturalGas,简称LNG)0天然气在液化过程中进一步得到净化,甲烷纯度更高,几乎不含二氧化碳,硫化物,无色、无味、无毒且无腐蚀性。液化天然气的体积约为同
11、量气态天然气体积的1/600,大大方便存储和运输。液化天然气比水轻,重量仅为同体积水的45%左右。2)液化天然气基本特性液化天然气的闪点:-188,沸点:-161.5,熔点:-182.5,着火点:650oCo3)液化天然气燃爆特性泄漏后由于地面和空气的加热,会生成白色蒸气云。当气体温度继续被空气加热直到高于一107C时,由于此时天然气比空气轻,会在空气中快速扩散。气态天然气的容积约为液态的600倍,天然气与空气混合后,体积分数在一定的范围内就会产生爆炸,其爆炸下限为5%,上限为15%。天然气的燃烧速度相对于其它可燃气体较慢(大约是0.3mS).4)液化天然气的低温特性由于LNG的储存温度是76
12、3.4C,泄漏后的初始阶段会吸收地面和周围空气中的热量迅速汽化。但到一定的时间后,地面被冻结,周围的空气温度在无对流的情况下也会迅速下降,此时汽化速度减慢,甚至会发生部分液体来不及汽化而被防护堤拦蓄。汽化的天然气在空气中形成冷蒸气云,此蒸气云的密度和空气的密度相等时的温度是一I07C。所以,LNG泄漏后的冷蒸气云或者来不及汽化的液体都会对人体产生冷烫伤、冻伤等危害。1.NG泄漏后的冷蒸气云、来不及汽化的液体或喷溅的液体,会使所接触的一些材料变脆、易碎,或者产生冷收缩,材料脆性断裂和冷收缩,会对设备造成危害,特别是LNG储罐可能引起外筒脆裂或变形,导致真空失效,保冷性能降低失效,从而引起内筒液体
13、膨胀造成更大事故。1.6.4制冷工质的火灾危险性分析D乙烯乙烯的理化性质外观及形状:无色、稍有甜香味;熔点:-169.4;蒸汽压:4083.4kPa(0);沸点:-103.9;相对密度(水):0.61;溶解性:难容于水;相对密度(空气):O.98o乙烯的爆炸危险性乙烯的自燃点:425C;爆炸极限:2.736(V%);火灾危险类别为甲类;危险特性:易燃、易爆、与空气混合具爆炸性,漏气遇火种有燃烧爆炸危险。2)丙烷丙烷的理化性质外观及形状:无色、无臭;熔点:T87.6C;蒸汽压:53.32kPa;沸点:-42.1:相对密度(水):0.58;溶解性:微溶;相对密度(空气):1.56。丙烷的燃爆特性丙
14、烷闪点:-104;爆炸极限:2.1-9.5(V%);自燃点:450;火灾危险类别:甲类;危险特性:易燃气体,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氧化剂接触猛烈反应。气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。3)丁烷丁烷的理化性质外观及性状:无色气体,有轻微的不适气味;溶解性:易溶于水、醇、氯仿;饱和蒸汽压(kPa):106.39/0C;相对密度:相对空气:2.05,相对水:0.58o丁烷的燃爆特性丁烷闪点(C):-60;自燃温度CC):287;爆炸极限(V%):1.58.5;火灾危险性分类:甲;危险特性:与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能
15、引起燃烧爆炸。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源引着回燃。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。4)异戊烷异戊烷的理化性质外观及形状:无色透明的易挥发液体,有芳香气味;熔点:T59.4C;沸点:27.8;蒸汽压:79.31kPa(21.1);相对密度(水):0.62;相对密度(空气):2.48o异戊烷的燃爆特性闪点:-56;自燃点:420;爆炸极限:L47.6(V%);火灾危险类别:甲类;危险特性:极易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂接触发生强烈反应,甚至引起燃烧。1.7生产过程的火灾危险性分析本装置在原料气调压计量,预处理工段,液
16、化工段,储存工段,装车工段,始终在一个密闭的系统内进行。装置系统对物料的加工通过DCS系统(集散控制系统)对流量、压力、温度、自动调节,一旦发现系统出现不受控的状况,紧急停车系统(ESD系统)立即切断原料气,关闭容器根部阀,排空少量气体。系统在容器、设备、管道上设置安全放散阀,压力超限时自动放散少量气体,当人工值班巡检时,发现超限情况,亦可人工实现紧急停车或人工打开放散阀门直接放散。所以整个系统由于工艺设计的安全性,自控系统的可靠性,一般不会出现泄漏及火灾情况。整个系统如果发生事故,最大的可能性是由于各种原因引起的泄漏,如焊缝开裂,法兰密封失效;再则是低温容器管道由于泄漏而引起内部LNG气化造
17、成超压,但如上所述,系统内设置了超压保护,天然气及制冷剂泄漏后,与空气混合形成爆炸性气体混合物,在爆炸范围内遇明火点燃会发生爆炸或火灾事故。纵观本装置的生产全过程,不安全的因素一是泄漏,二是低温设备管道由于漏热引起设备管道超压。1.8消防设计装置的消防设计是系统防火工作的第一步,是消防的基础,消防设计是科学地客观地事前分析、评价系统中存在的火灾危险因素及可能造成的后果,在充分辨识潜在危险和不安全部位、不安全环境的基础上采取适当的消防技术措施、防范手段和控制措施将系统的消防置于装置的消防设计。1.8.1消防设计方案本厂消防立足自救,具体消防方案如下:1)扑救天然气火灾的根本措施在于切断气源,本工
18、程工艺装置已采取了切断气源的有效措施。2)厂内设独立的稳高压消防给水系统,火灾时由消防泵向消防管网提供消防水,用以扑灭火灾和保护设备。3)设置固定式和移动式高倍数泡沫灭火系统,主要用来保护事故集液池及装车区泄漏的LNG,阻止LNG快速吸收周围热量迅速气化而形成可燃性天然气蒸气云团。4)设置干粉灭火装置,用以扑救天然气储罐区和工艺装置区内可燃气体、可燃液体的泄漏火灾。5)在不同地点根据燃烧物的性质及火灾危险性配备一定数量的移动式灭火器材,扑灭小型初期火灾。6)此外,对于本厂的基础消防工作而言,尚应对职工进行安全生产消防知识教育,杜绝人为火灾事故的发生,严格执行规范规定,将火灾事故消灭在萌芽状态。
19、根据石油天然气工程设计防火规范(GB50183-2004)中8.2.1条的相关规定,结合本厂的消防设计方案及外部消防协作条件,本厂内不设消防站。1. 8.2总平面布置1)总图布置本工程总平面布置根据生产装置的特性、原料及产品的火灾危险性,为便于生产管理,在保证有足够的安全距离,满足防火要求的前提下,按功能分区集中布置,区与区之间的距离按防火间距要求确定。厂区内设置环状道路,为消防车通行、安全疏散及货物运输提供便利条件。(1)合理选址:根据石油天然气工程设计防火规范6850183-2004表4.0.4条之规定,本站站内设施与站外建构筑物之间的防火间距如下:(分母为规范距离,分子为实际距离)站内设
20、施与站外建构筑物之间的防火间距表名称设施储罐工艺装置及压缩机厂房火炬装卸区厂西南ZZZ炼油厂465/120443/90697/120395/90厂西面乙块厂333/120209/90466/120325/90厂东面输电线路243/45324/33.75132/80236/33.75厂南面道路118/3093/22.5347/6045/22.5厂北面民房324/90305/67.5151/120433/67.5(2)合理布置:满足石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004表5.2.1条的规定,厂内工艺设施之间的防火距离(分母为规范距离,分子为实际距离)。工艺设施之间的防火距离储罐工艺装置
21、压缩机厂房锅炉房中控室消防泵房循环泵房火炬空压制氮站污水池变配电/维修装卸区储罐13.7/11.260/60105/60160/60157/70293/70237/60212/90159/70249/40157/6048/45工艺装置9/962/22.565/15229/25219/15249/9062/25241/2062/1552/25压缩机厂房31/1539/15263/25268/15310/90332/25297/2032/1595/25火炬381/60404/90307/90160/90一321/90110/90344/90298/90污水池290/35395/30187/3034
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