目前LNG已成为无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。文章分析了中小型LNG储罐的特点和消防设计要求，并对LNG储罐提出了相应的泄漏和灭火对策。
LNG是具有沸点低、易气化的特点，一旦从储罐中泄漏至大气，体积将膨胀600倍；同时，LNG储罐存储数量大，一旦发生火灾，将产生巨大危害，因此LNG储罐的消防设计研究极其重要。本文LNG储罐消防设计的研究适用于液化天然气总储存容积不超过2000m3的城镇液化天然气供应站工程设计。
1 中小型LNG储罐分类
LNG储罐一般可按容量、隔热、形状及罐体使用的材料进行分类：（1）按储罐容量分类：容量为5～50m3为小型储罐，用于居民用LNG气化站，中型储罐容量一般为50～100m3，通常采用多台储罐单排或双排布置，用于工业用LNG气化站等场合；（2）按维护结构的隔热分类：小型LNG储罐一般采用真空粉末隔热，可以控制LNG大气环境下日蒸发率，使储罐内LNG不会被迅速气化。中型储罐一般采用正压堆积隔热；（3）按储罐的形状分类：中小型的储罐一般采用球形罐；（4）按罐的材料分类：中小型储罐一般采用双层金属材料。一般内罐采用耐低温的不锈钢或铝合金，外壳采用黑色金属，目前采用较多的压力容器用钢。
2 消防设计要求
2.1 主要参考规范
目前，LNG气化站设计中使用的主要规范是《城镇燃气设计规范》（GB 50028-2006），其次是《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014），规范中对LNG储罐及放散总管与站内外建、构筑物的防火间距及消防设计系统等都列出了具体的要求。对于大中型以上LNG站场布置及消防要求主要参考《石油天然气工程设计防火规范》（GB 50138-2004）。消防设施的设计主要参考《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB 50338-2003）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2005）等。
2.2 总平面布置
LNG气化站应根据实际需要，遵循现有国家及行业标准、规范和法律法规的要求，合理划分生产区、储存区、生产辅助设施区和行政办公区。由于LNG的特殊性质，美国标准NFPA最早在2001年明确提出了LNG站内应按规范要求分区布置，并设置防护堤、拦截墙和泄流系统等储罐的维护结构，且维护结构必须采用压实土、混凝土、金属等耐低温材料建造。我国《城镇燃气设计规范》（GB 50028-2006）也对生产区的布置位置、围墙的高度、消防车道和安全出口的位置都明确了相应的规定。
2.3 建筑与结构的耐火等级
LNG气化站在设计时应根据生产、储存的火灾爆炸危险性确定各建构筑物的结构形式、耐火等级、防火间距、建筑材料等。各建、构筑物的设置位置、抗震设防要求等符合站址的地震安全性评价报告及岩土工程勘察报告的结论以及规范的要求。对于建、构筑物及钢结构的耐火保护可采取涂耐火材料等措施，耐火涂料厚度应达到相应的耐火极限，以满足消防、安全的需要。由于LNG的储存温度很低，站内建、构筑物及重要设备支架不仅要满足相应的耐火等级，材料的物理特性还应适应在低温条件下工作。当围栏中有两个或两个以上的储罐时，储罐的地基应能与低LNG接触时不遭到破坏或者采取措施防止与LNG直接接触。
2.4 围堰区和排放系统设计
LNG储罐周围需要设置围堰，以使储罐发生的事故对周围设施造成的危害降低到最小程度。储罐的围堰区必须满足最小允许体积，对于单个储罐的围堰区，其最小允许体积就是充满储罐的液体总体积。对于多个储罐：当有相应措施来防止由于单个储罐泄漏造成的低温或火灾引发其他储罐泄漏时，围堰区最小允许容积为围堰区内最大储罐充满时的液体总容积；当没有相应措施来防止由于单个储罐泄漏造成的低温或火灾引发其他储罐的泄漏时，围堰区最小允许容积为围堰区内全部储罐充满时的液体总体积，围堰区还应设有排除雨水设施。围堰表面的隔热系统不仅要达到规范规定的耐火限的要求，还应能承受在事故状态下的热载荷和机械应力载荷，围堰高度一般为1.0m。
一般每个储罐的液相管上设两个紧急切断阀，发生意外时自动切断储罐与外界的通道，防止LNG泄漏。两个切断阀之间设有安全阀，管道内的液体受热大量气化时，安全阀打开，以防超压造成事故。储罐内罐设有安全放空阀，与火炬连通；外罐设有泄压设施，可以将放空气体引至高处集中放散。
2.5 检测装置
2.5.1 液位检测装置。LNG储罐应当设置两套独立的液位测量装置，在选择测量装置时要考虑密度的变化，这些液位计应在不影响储罐正常运行时可以更换。LNG储罐应当设置高液位报警器和高液位进料切断装置，容量为265m3及以下的储罐，如果在装料操作时有人看管，允许设置一个液位测试阀门代替高液位报警器，并允许手动切断进料。当检测出有LNG泄露并经过确认后，开启消防水管上的喷淋控制阀，启动消防灭火
系统。
2.5.2 压力检测装置。LNG储罐的内部压力控制是最重要的防护措施之一，每个LNG储罐都应当安装压力表。
2.5.3 真空检测装置。真空检测装置能检测LNG储罐是否出现真空，如果出现真空，安全装置应能及时地向储罐内部补充LNG蒸汽。
2.5.4 温度检测装置。LNG气化站内应设置低温检测装置，用来帮助控制温度或作为检查和校正液位计的手段。当检测到有LNG泄漏时，自动开启相应的消防灭火系统。 2.6 LNG储罐区消防设施
储罐区消防设施主要包括消防水系统（LNG储罐罐顶钢结构平台等）、高倍数泡沫灭火（LNG收集池）、化学干粉灭火（LNG罐顶释放阀）。
2.6.1 消防水系统。在LNG储罐区应提供消防水源和消防水系统，保护和冷却LNG储罐，并控制尚未着火的LNG泄漏和溢流。LNG气化站内设有消防水池，固定式喷淋装置设于LNG储罐顶部，消防水池的容量一般按火灾持续时间按6h计算；但对于总储存容量小于200m3且单罐储存容量小于或等于50m3的储罐或罐区，火灾持续时间可按3h计算，并且应能满足该工艺系统中其他固定消防系统同时使用时对消防水量的要求。
2.6.2 高倍数泡沫灭火。为了有效地控制泄漏的LNG流淌火灾，高倍数的泡沫可以用来抑制LNG产生的火焰扩散并降低火焰的辐射。着火时降低LNG热辐射值，使液化天然气安全气化，避免产生危险。采用高倍数泡沫灭火系统是使受热迅速蒸发的LNG穿过泡沫上升，不在地面扩散，减少热量的传递和辐射并控制火灾的规模，从而使燃烧停止，降低灭火的难度。
高倍数泡沫灭火系统通常设置在LNG储罐集液池、输送管线、泵、液化和汽化用的换热器、LNG输送区。低温探测器探测有LNG泄漏到集液池后，自动开启高倍数泡沫灭火系统，向收集池内喷射泡沫混合液。一般LNG集液池周围既设有固定式高倍泡沫灭火装置，又设有移动式高倍泡沫灭火装置。高倍数泡沫灭火由于受容量和价格的限制，并不是扑灭LNG火灾最好的办法。
2.6.3 化学干粉灭火。化学干粉灭火剂灭火原理：化学干粉灭火剂是通过干粉与LNG火焰接触时产生的中段燃烧反应链和减少氧含量的物理化学作用灭火的。LNG储罐区的干粉灭火系统一般安装在罐顶释放阀。如果化学干粉灭火剂喷到了不均匀的表面，LNG液面有可能被再次点燃，同时操作人员对灭火器使用熟练，可以大大较少灭火剂的用量，所以需要操作人员经过良好的训练，在操作灭火器时不会慌乱地将火星喷出火焰区。在考虑LNG储罐灭火系统时，灭火剂的数量应当充足，而灭火剂的数量与着火面积以及火灾区建筑物结构等因素有关。对于一些重点防火的地方，需要安装固定的灭火系统。固定的灭火系统可以迅速启动灭火，而移动的灭火器则有一定的操作时间。高浓度的化学干粉灭火剂也有可能对人员造成伤害，所以对于固定式灭火系统设计时一般是先发出警报，将灭火系统适当延迟启动，使人员有时间撤离。
3 泄漏与灭火对策
（1）借鉴国内外先进经验，设置高倍数泡沫灭火系统，可有效控制LNG流淌火灾。目前较多采用3%的高倍数泡沫发生液，发泡量为100～200m3/min，可以使LNG在小范围内安全的气化，避免产生流淌火灾；（2）及时切断气源，如果不能及时堵住泄漏，让泄漏气体稳定燃烧，防止大量扩散导致二次危害；（3）LNG立式储罐较高，常压下普通消防水炮不能喷淋到LNG储罐上部，如果采用高压消防水系统势必提高对消防设施、电力和水源的要求，城镇燃气中小型LNG气化站不具备此条件，因此通常采用在LNG储罐顶部设置固定式喷淋装置，筒体上部均匀分布多层环形喷淋管道，并且在罐区四周布置泡沫灭火系统或灭火器辅助灭火；（4）LNG卧式储罐筒体部分的具有双层密闭结构，一般筒体部分并不会有LNG泄出燃烧，及时将封头一端泄漏的LNG安全气化就不会在储罐组防护墙内大面积流淌。《城镇燃气设计规范》（GB 5008-2006）要求着火时，着火罐喷淋强度按其全表面积计算，相邻罐按一半的喷淋面积计算，设计复杂，所以采用多功能的消防水炮布置在罐区四周更为合理。
4 结语
为了将LNG储罐泄漏造成的危害降至最低，应设置LNG泄漏和溢出的检测及控制的消防安全设施，对于中小型LNG气化站罐区消防设施设计，对于LNG立式储罐，在储罐顶部和上部安装固定喷淋装置，筒体上部均匀分布多层环形喷淋管道，保证储罐得到全面的喷淋保护，有效保证储罐的安全。对于LNG卧式储罐采用多功能消防水炮喷淋更为合理，充分利用了消防水炮射程远、覆盖范围广的优点。
