LNG储罐区布置探讨
赖幸梁 中海油石化工程有限公司 济南 250101
摘要 LNG接收站内的LNG储罐区布置通过消防救援、交通通行、管廊布置、地下管线、道路面积、集液沟设置、检修运营、美观效果等方面因素进行分析，得出的结论是采用田字环形道路与高架管廊相结合的形式进行LNG储罐区布置，能提高了LNG储罐区的安全性，便于消防救援，降低了救援难度，降低了建造成本，为以后的LNG储罐区布置形式确定优选方案。
关键词 LNG储罐；环形道路；田字环形道路
Discussion on layout of LNG tank farm
LAI Xingliang CNOOC Petrochemical Engineering Co., Ltd Jinan City, Shandong Province 250101
Abstract:The layout of LNG tank farm in LNG receiving station is analyzed through fire rescue, traffic passage, pipe gallery layout, underground pipeline, road area, setting of liquid collecting ditch, maintenance and operation, aesthetic effect and other factors. The conclusion is that the combination of Tianzi Ring Road and elevated pipe gallery can improve the safety of LNG tank farm, facilitate fire rescue, reduce the difficulty of rescue, and reduce the construction cost, Determine the optimal scheme for the future layout of LNG tank farm.
Key words:LNG storage tank; Circular road; Tianzi Ring Road
引 言
随着国内众多LNG接收站建设及发展，我公司承接的LNG接收站项目也越来越多，国内LNG接收站总图布置也见识了各类样式，其中LNG储罐区的平面布置相对统一，基本大同小异，但LNG储罐四周道路出现了两种布置方式，一种是环绕LNG储罐的环形道路，另一种是田字形的环形道路，LNG储罐区管廊也出现了两种布置方式，一种是贴地敷设的管墩形式，另一种是普通的高架管廊，导致LNG储罐区分成了两种形式，一种是环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩形式，另一种是田字形的环形道路搭配普通的高架管廊，不同类型的布置带来的效果也是不一致，所以本次探讨就是以实际项目情况进行分析，确定本项目合理的LNG储罐区布置方案。
1.项目简介
本项目位于江苏省，建设地在一期现有厂区内，一期工程建设规模300万吨/年，其中气化外输规模200万吨/年，液态外输规模100万吨/年，包括4座LNG 大型储罐及其配套工艺装置、公用工程部分及辅助工程、取排水工程、码头工程、外输管道工程等。
为了进一步扩大天然气供应量和供应范围，根据市场预测及工程建设计划安排，本项目在一期工程预留场地上扩建设备设施。建设主要内容包含6座LNG储罐和配套工艺设施、公用工程设施、消防站等。工艺设施包括：6座LNG大型全容罐及罐内低压泵（共计12台），2台BOG低压压缩机，3台高压外输泵，2台开架式气化器（简称ORV），4台浸没式燃烧气化器（简称SCV），2台工艺海水泵，3台燃料气电加热器，2条计量回路。公用工程和辅助设施包括：新增变电站、1台空压机和1个仪表空气储罐、新增综合仓库。本项目所需的其他工艺设施、公用工程和辅助设施均依托一期工程。
本项目需新增6座LNG储罐、集液池、泡沫站及罐区管廊，按照一期工程规划位置整体布置在站区北部的预留用地内，并与东侧一期工程4座LNG储罐相邻成区，呈南北两排布置，一期工程现有的4座LNG储罐周边设置环形道路，4座LNG储罐区外部还设置了环形道路。
2.工艺介绍
LNG接收站的主要功能是接收、储存和再气化LNG，并通过外输向燃气用户供气，生产过程为全物理过程，无化学反应及化学变化。总体工艺流程如下：
接收站工艺开始于LNG运输船上储存的液态LNG，液态LNG通过卸料臂及LNG卸料总管运送至LNG储罐。通过LNG储罐内的泵，分别运送至槽车装车系统及再冷凝器系统，接下来LNG与低压压缩机加压后的BOG接触，经过LNG高压外输泵升压，最后经过气化器气化运送至首站，进入天然气外输管网。
LNG储罐内罐直径约为86米，内罐高度约为36.1米，外罐内径约为83米，外罐高度约为39米。LNG储罐内的液态LNG是来自本项目上游卸料系统的LNG通过卸料总管运送至LNG储罐内。
3.项目方案
本项目根据现有条件，同时充分考虑LNG工艺流程的合理顺畅、设备和管道的合理布置、装置的安全操作、施工、检修和安装的方便，以及考虑安全、防火、职业卫生、绿化、扩建及综合投资等因素，储罐区布置了两种方案，方案一是田字形的环形道路搭配普通的高架管廊，方案二是环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩形式。
方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊：新建6座LNG储罐按照一期工程规划位置整体布置在站区北部，并与东侧一期工程4座LNG储罐相邻成区，10座LNG储罐呈南北两排布置，两排储罐中间设置罐区管廊，与东侧一期现有管墩相接，罐区管廊采用高架管廊，储罐周边设置田字环形道路，西侧、东侧和南侧依托现有厂区道路。南北两排LNG储罐防火间距为LNG储罐直径之和的四分之一，LNG储罐直径约为86米，防火间距为(86+86）/4=43米，南北两排LNG储罐间距为52米，满足防火间距要求，南北两排LNG储罐之间52米设置了两条6米宽消防道路，两条道路中间设置了15米宽罐区管廊，储罐布置紧凑，无较大预留空间，相邻两座LNG储罐共用一个集液池及泡沫站，集液池考虑到热辐射的影响布置在两个储罐中间部位，满足热辐射要求。
图1
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方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊
Fig.1 Scheme I: Field shaped ring road with ordinary elevated pipe gallery
方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩：新建6座LNG储罐按照一期工程规划位置整体布置在站区北部，并与东侧一期工程4座LNG储罐相邻成区，10座LNG储罐呈南北两排布置，两排储罐中间设置罐区管墩，与东侧一期现有管墩相接，罐区管墩采用贴地敷设的管墩形式，罐区周边设置环形道路，西侧和南侧依托现有厂区道路。南北两排LNG储罐防火间距为LNG储罐直径之和的四分之一，LNG储罐直径约为86米，防火间距为(86+86）/4=43米，南北两排LNG储罐间距为52米，满足防火间距要求，南北两排LNG储罐之间52米设置了两条6米宽消防道路，两条道路中间设置了15米宽罐区管廊，储罐布置紧凑，无较大预留空间，相邻两座LNG储罐共用一个集液池及泡沫站，集液池考虑到热辐射的影响布置在两个储罐中间部位，满足热辐射要求。
图1
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方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩
Fig.1 Scheme II :The ring road surrounding the LNG storage tank is matched with the pipe pier laid close to the ground
4.因素分析
本项目方案主要是道路布置形式及管廊形式的不同，从而导致整个罐区的效果不同，我们从以下几个方面进行对比分析。
4.1交通通行
方案一与方案二相比较，方案一由于罐区管廊采用的是高架管廊，所以道路可以穿越管廊，设置成田字环形道路，田字环形道路更加便利，四通八达，人员或车辆在罐区无论在什么位置都能已最近的路径到达目的地，方案二由于罐区管廊采用的是贴地敷设的管墩，道路夸越管墩需要进行跨越，修建桥涵，由于空间有限，无法设置夸越管墩的道路，所以设置成环绕LNG储罐的环形道路，环绕LNG储罐的环形道路南北向连接道路少，人员或车辆从北侧储罐到南侧储罐需要绕道至整个罐区西侧或东侧南北向道路，导致路程更远，交通便利性差，所以从交通通行方面方案一比方案二更优。
4.2检修运营
LNG储罐区检修区域为储罐顶平台区域和管廊区域，方案一与方案二相比较，方案一罐区管廊巡检人员需要攀爬至管廊上进行巡检，存在巡检人员多次上下管廊的情况，加大了巡检工作量，方案二罐区管墩巡检人员只需沿管墩行走就能完成，巡检路径段，巡检工作量少；方案一储罐巡检需人员围绕储罐步行检查，方案二储罐巡检可驾驶车辆至巡检地点。综合上述方案二在检修方面更为便利。
4.3道路面积
在同等规模和占地的情况下，方案一与方案二相比较，方案一道路面积为13717平方米，方案二道路面积为21643平方米，方案二比方案一道路面积多了7926平方米，方案一道路面积更少。
4.4管廊布置
方案一与方案二相比较，方案一LNG管线从码头7.5米高度沿栈桥送至陆域区域12米高的管廊，再输送至59米高LNG储罐顶，工艺管线是一直攀升，不折返，方案二LNG管线从码头7.5米高度沿栈桥送至陆域区域6.5米高的管墩，再输送至59米高LNG储罐顶，工艺管线竖向上是有折返，竖向上方案二比方案一多敷设2米LNG管线，方案一工艺管线更短。采用高架管廊可以跨越道路，减少对道路的影响，采用贴地敷设的管墩，会影响道路的设置，穿越道路的时候回导致道路局部抬高，同时导致护坡和桥涵的增加，使用不方便。综合上述，采用高架管廊优势更明显。
4.5集液沟设置
按照两座LNG储罐共用一个集液池的原值，LNG储罐上罐平台与集液池直接需要采用集液沟连接，事故状态下，管线内的LNG液体通过集液沟留置集液池，如果遇到明火，集液沟内LNG挥发可能会点燃，方案一中每个集液池的集液沟只需要穿越一次道路，二方案二中每个集液池的集液沟只需要穿越二次道路，如果出现上述情况，方案一对道路的影响更小。
4.6地下管线
LNG储罐区地下管线主要是消防管线、雨水管线。目前国内LNG接收站消防管线大多采用GRE管材，主要是LNG接收站都通常都建设在海边，采用的多为海水消防，海水对普通钢管腐蚀较大，GRE管材抗海水腐蚀能力较高，GRE管材多为进口，费用较高，在方案一中消防管线沿路敷设，横平竖直，而在方案二中，由于道路是环形，而消防管线无法制作成和道路一个弧度，为了满足消火栓及消防炮沿路敷设，会导致消火栓及消防炮与消防主管线连接的管线较多，从而导致GRE管材用了较多；雨水管线在方案一中消防管线沿路敷设，横平竖直，而在方案二中，由于道路是环形，需要增加较多的雨水井，所以方案二中雨水管线造价也高于方案一；同时在方案二中，管廊采用贴地敷设的管墩，地下管线常穿越管墩，如果地下管线需要更换，施工难度会大于方案一，同时施工期间对管墩上运营的管线存在安全隐患。综合上述方案一更方便相关专业。
4.7消防救援
当储罐顶发生事故时，方案一与方案二相比较，方案一消防车能快速的到达救援地点，方案二如果消防车驾驶员开过路口，会导致车辆绕远或掉头后才能到达救援地点，增加了救援时间，同时方案一田字环形道路距离储罐较远，便于消防车停至安全区域进行扑救，方案二环形道路距离储罐较近，消防车辆救援场地受限，增加扑救难度。
4.8美观效果
方案一与方案二相比较，方案一从平面上看，与现有储罐周边道路不协调，整齐美观较差，方案二从平面上，与现有储罐周边道路一致，整体效果美观、整齐，如果现有储罐采用的是田字形的环形道路搭配普通的高架管廊布置形式，本项目采用方案一也能达到整齐美观的效果。
5.方案确定
LNG接收站在投产运行后，主要车辆为巡检的电瓶车，工作人员每日都需要到储罐区进行安全检查，人员从办公室至储罐区完成每日正常巡检，开车时间为20分钟，如果采用方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的LNG罐区布置形式，人员开车距离比方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊的LNG罐区布置形式平均路程多500米，所以交通通行方面方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊更优,，减少了开车时间和路程。
LNG接收站储罐区管廊检修也是一个着重点，如果采用方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊的LNG罐区布置形式，工作人员在地上是无法看清管廊上的情况，需要多次爬上高架管廊才能进行全面的检修，如果需要对管廊上管线进行维修，需要由吊车配合完成，由于管廊高度较高，需要配置的吊车吨位就更大，而采用方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的LNG罐区布置形式，人员只需沿管墩行走就能完成全面的检修，同时维修管道使用的吊车吨位比方案一更小，所以此项方案二更优。
LNG储罐区方案二道路是环形道路，导致储罐有独立的消防道路，共用的消防道路减少了，同时为了满足消防道路转弯半径的要求，导致环形道路与主干道相接是需要设置大面积的道路，最终方案二比方案一道路面积多了7926平方米，多出面积占方案一全部道路面积的58%，最终采用方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的LNG罐区布置形式，道路造价能降低很多，所以此项方案一更优。
LNG接收站储罐区采用方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊的LNG罐区布置形式，对道路、消防等设施影响较小，而采用方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的LNG罐区布置形式，管墩就相当于一面墙，把储罐区切成了南北两块，给道路、管线穿越带来了直接影响，所以此项方案一更优。
LNG储罐如发生火灾，大概率会出现在储罐上罐平台和BOG排空管区域，此区域在储罐顶部，高度大于40米，消防车扑救最有效的车辆为举高喷射消防车，举高喷射消防车扑救40米高的火焰时，最好能与着火点保持20米的距离，便于举高水枪的伸缩，采用方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊的LNG罐区布置形式，举高喷射消防车能停在距离着火点20的消防道路上，便于消防救援，而采用方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的LNG罐区布置形式，由于道路是环形的，如果举高喷射消防车停在距离着火点20的消防道路上会受到储罐罐体的视线遮挡，增加了救援的难度，没有方案一便利，所以此项方案一更优。
LNG储罐区采用方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊的LNG罐区布置形式，集液沟和地下管线可以利用管廊柱子之间的空隙敷设，如果后期检修地下管线，也可再此开挖维修，对管廊上的工艺管线影响较小，而采用方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的LNG罐区布置形式，集液沟不能穿越管墩下方，地下管线可以穿越，但后期开挖检修难度就较大，距离工艺管线较近，容易出现施工事故，所以此两项方案一更优。
LNG储罐区讲究的是整体协调，方案一和方案二都能满足，不存在歪七扭八的情况，都较为规整，所以美观上两个方案不分优劣。
进过上述的分析，现对相关因素进行对比，并绘制对比表如下：
表1因素对比表
Tab.1 Factor comparison table
因素名称 | 方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊 | 方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩 |
交通通行 | 优 | 良 |
检修运营 | 良 | 优 |
道路面积 | 优 | 良 |
管廊布置 | 优 | 良 |
集液沟设置 | 优 | 良 |
地下管线 | 优 | 良 |
消防救援 | 优 | 良 |
美观效果 | 良 | 良 |
以上因素分析中，与安全、消防、造价等方面有关的因素应着重考虑，其余方面有关因素可尽量考虑。所以对以上八个因素按照重要程度进行排序，排序如下：消防救援、交通通行、管廊布置、地下管线、道路面积、集液沟设置、检修运营、美观效果。
综合上述分析，方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管廊比方案二环绕LNG储罐的环形道路搭配贴地敷设的管墩的优势较为突出，所以本项目的最终方案采用了方案一田字形的环形道路搭配普通的高架管的形式作为本项目LNG储罐区的布置，项目也通过安全及消防审查，满足规范的要求，得到了专家的认可。
6.结论
本项目是根据实际项目情况进行分析，LNG储罐区采用环形道路与管墩相结合的形式还是田字环形道路与高架管廊相结合的形式都能满足目前规范和安全的要求，但是随着目前LNG接收站规模也越来越大，LNG储罐数量也越来越多，在LNG储罐两排布置且数量不超过4座的时候也是可以采用环形道路与管墩的布置，在LNG储罐两排布置且数量超过4座的时候建议采用田字环形道路与高架管廊。
同时LNG储罐区的布置看似只有道路和罐区管廊的不同，但是会影响下游专业的设计，对下游专业设计造成难度，也无形中提高了下游专业的造价，浪费了业主的资金，从设计优化的方面说LNG储罐区采用田字形的环形道路搭配普通的高架管廊的方式是更加合适的，除非收到用地情况的影响，例如场地为三角形或者多边形，导致没有空间修建田字形的环形道路，这种情况我们也可以局部采用田字形的环形道路，这样布置的优势不会减少。
*赖幸梁 工程师。2013年毕业于西安建筑科技大学华清学院交通工程总图设计与运输专业获学士学位。从事总图设计工作。
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