石恬恬
中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 上海 200063
[摘要]：因大型LNG电厂生产工艺复杂，燃料易燃，LNG电厂在实际运行中存在很大的火灾危险性，一旦发生火灾事故，其危害严重。本文探讨了大型液化天然气电厂消防系统的设计。
[关键词]：液化天然气电厂；消防系统；设计
随着消防科技的发展和消防标准的完善，对大型LNG电厂消防系统的设计提出了更高的要求。发电机组容量越大，火灾因素越多。因此，必须对大型LNG电厂的消防设计提出严格的要求，以保证安全生产。在设计中，应结合大型液化天然气电厂的特点和工程实践，不因缺项而减少灭火装置的设置，不因超标而增加不必要的投资；同时，充分考虑消防系统的安全使用和日常维护等因素，确保消防系统在机组运行中始终具有良好的灭火性能。
一、液化天然气概述
液化天然气(LNG)主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的质量仅为同体积水的45%左右。其制造过程是先将气田生产的天然气净化处理，经一连串超低温液化后，利用液化天然气船运送。液化天然气燃烧后对空气污染小，放出热量大，所以液化天然气是一种较先进的能源。
二、消防系统组成
大型LNG电厂消防设计应按同一时间内、最大火灾区域内一次火灾的防火要求设计，其范畴包括防火措施和消防设施设计。防火措施和消防设施是大型LNG电厂主体工艺系统之外的重要辅助部分，是电厂安全设计的重要组成部分。防火措施是在各工艺系统、建筑、结构及总布置设计时应考虑的因素，其范围涉及厂区总平面布置、建筑物的火灾危险性分类及其耐火等级、建筑物的安全疏散和建筑构造、与消防连锁的通风空调系统、设备本体防护等方面。消防设施按公安消防部门的分类分为消防设备和消防电气，为专项消防系统设计内容，这是本文讨论的重点。
按灭火性能划分，大型LNG电厂专项消防系统包括：水消防系统(包括消防给水系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统及水喷雾灭火系统等)、气体灭火系统、移动式灭火器、火灾自动报警系统。对于采用辅助油燃料的LNG电厂内，其油罐区还应设置泡沫灭火系统。
三、水消防系统
1、消防给水系统。LNG电厂消防给水系统包括消防水池、消防供水设备及消防管网。消防给水系统应采用稳高压或高压给水系统，厂区消防给水管网应按环状考虑。
1)消防水池。消防水池可与其它水池合用，其储备水量应满足电厂不同火灾延续时间所需水量的最大值，水量计算应充分考虑固定水消防系统(包括自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统)动作中同时有若干消火栓投入使用时总的消防水量要求，并应有确保消防储备水不作它用的技术设施。
2)消防供水设备及消防管网。大型LNG电厂既设有消火栓系统又设有自动喷水系统，且自动喷水系统设置场所较多，因此消防供水设备及消防管网可按消火栓系统、自动喷水系统两套分开设置，以保证消防的供水安全性。消防泵的控制应在中央控制室及消防泵房两地，消防水池的水位信号应能在就地控制柜和消防控制中心同时反馈，消防主泵应保证在火警后2min内自动开始工作，并确保因火灾断电时仍能正常运转。
LNG电厂内建筑物普遍不高，设置符合水压要求的重力式水箱非常困难，而电厂消防规范中规定除常高压给水系统外，其它高压消防给水系统应设置消防水箱。电厂可采用“气压罐加稳压泵”的稳高压系统形式维持厂区管网压力，且电厂消防供电安全可靠性高，管网设置标准高；消防泵的启动也非常迅速平稳，不会超过20s，不设消防水箱的稳高压消防系统也可满足消防要求。
当然，消防初期贮水也可采用单独设置消防水塔的形式，或设置气压水缸，气压水缸内储备有高压消防水，其调节容量应能满足电厂初期10min消防用水要求。
2、消火栓系统。LNG电厂室外及所有建筑物内除不适合水消防的区域外均应设置消火栓灭火系统。消火栓系统给水管网应布置成环状，且根据实际布置情况布置成多个小环，整个厂区成一个大环，并保证至少有两条输水管从消防泵房引出给环网供水。整个环状管网用闸阀分成若干独立段，每段内消火栓的数量一般不应超过5个，任何一个环网管路事故或维修时应仍能满足消防的正常供水。
3、自动喷水灭火系统及水喷雾灭火系统。LNG电厂内应考虑设置独立的自动喷水灭火系统，包括闭式自动喷水灭火系统、开式水喷雾灭火系统；其给水管网应在主厂房周围呈环状布置，自喷消防水泵以两路消防水管向厂区管网供水。另外，自动喷水灭火系统及水喷雾灭火系统的设计应严格执行相对应的单项规范。
四、气体灭火系统
LNG电厂应在下列部位设置气体灭火系统：中央控制室、计算机室、电子设备间、继电器室等贵重设备室、燃气轮机罩壳。灭火气体类型应是当地消防部门认可的C02、FM200或IG54l。并配置火灾自动探测报警系统。经常有人活动的场所应为自动报警、人工确认后手动灭火，灭火动作过程为：火灾发生后，探测器动作，发信号至主消防控制盘并报警，消防监控设备控制联动装置动作，人工确
认并疏散工作人员后手动启动灭火系统进行灭火。大型LNG电厂的燃气轮机目前均采用进口设备，燃气轮机罩壳的消防国际上通常采用C02灭火系统，也可采用IG541灭火系统，其灭火设施及配套的探测报警系统可由主机设备的供货商配套供应以方便成套加工。
五、移动式灭火器
移动式灭火器是用便携式灭火器或手推车式灭火器对初期火灾进行灭火，其应布置在具有潜在火险位置，应根据《建筑灭火器配置设计规范》，区分各建筑物性质、类别、建筑面积及火灾种类，对灭火器配置场所所需的灭火器种类及个数进行选择和计算。
六、火灾自动报警系统
1、火灾探测报警系统设计基本要求
1)根据LNG电厂特点，应选择集中报警系统或控制中心报警系统。单机容量180MW机组及以上容量的火灾报警区域按每台机组、集控楼、升压站、综合办公楼各层、LNG供气调压站、辅助燃料油罐、其它附属建筑物等为各自独立的火灾报警区域设置。此外，在主厂房及天然气调压站、制氢站应设置可燃气体泄漏报警装置。
2)选择火灾探测器时，要充分考虑电厂高频电磁干扰，确定火灾报警控制器容量时，应考虑留有一定余量，根据工程规模和重要程度，一般可按报警控制器额定容量的80～85％来选定。
3)单台报警控制器容量一般不宜超过2000点地址编码总和，当工程规模过大时，选用多台火灾报警控制器。报警信号可通过计算机通信接口传送到消防控制中心，形成既分散又集中的火灾报警控制形式。火灾自动报警系统可选择双CPU主机，以提高系统可靠性。
2、火灾报警系统的通信。LNG电厂消防专用电话网络应为独立的消防通信系统，消防控制室应设置消防专用电话总机，且宜选择共电式电话总机或对讲通信电话设备。火灾报警系统的内部通信方式可采用分总线式，即集中报警控制装置按产品的规格分为几个通信接口，每个通信接口的一条数据总线与某几个区域报警器进行数据通信。发生火灾时，能通过火灾事故广播通信通知到全厂任何角落，也可选择性地通知某个或几个区域。
七、机岛区域消防系统
LNG电厂机岛区域包括燃气轮机、蒸汽轮机、发电机及其辅助设备、集制楼等，是LNG电厂内火灾危险性最大的厂房。该区域主要可燃物是闪点较高的油品和大量的电缆，对油品火灾采用以水喷雾灭火系统为主，辅之以手动泡沫和消火检水雾喷枪灭火方式；对电气火灾则采用水喷雾灭火系统；对其它主要危险区域的固体火灾则采用自动喷淋灭火系统；燃气轮机罩壳设置有全淹没的气体灭火系统；集制楼控制室、计算机室、电子设备间等贵重设备室则采用气体灭火系统为主，辅之以移动灭火器；此外，各楼层均设有室内消火栓和手提式灭火器。灭火系统和灭火设施的设计以区域内任何场所可能发生的最大一次火灾为依据，可扑灭区域内可能发生的任何火灾。
参考文献：
[1]黄胜.大型液化天然气电厂研究[J].华东电力，2015(11).
[2]龙国庆.大型液化天然气电厂消防系统设计综述[J].机电工程技术，2015(07).