LNG接收站构筑物钢结构耐火保护设计_卢晶.pdf

天然气与石油NATURAL GAS AND OIL2023年2月收稿日期:2022-07-24基金项目:海洋石油工程股份有限公司“龙口南山 LNG 一期工程接收站工程 EPC 项目”作者简介:卢晶(1982-)，女(满族)，黑龙江哈尔滨人，高级工程师，硕士，主要从事石油化工结构设计研究。E-mail:16963978 qqcomLNG 接收站构筑物钢结构耐火保护设计卢晶张赵君张喜强王凯锋艾奇昌海洋石油工程股份有限公司，天津300451摘要:液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)接收站中结构单体涉及钢筋混凝土结构、钢结构以及混合结构等，其中钢结构耐火保护设计是结构安全的重要保证，建筑物钢结构耐火保护设计大多可在相应标准中查询，但构筑物钢结构耐火保护设计无统一规定，且涉及多个标准规范。对国内关于构筑物钢结构的耐火保护设计的标准规范进行整理，梳理出 LNG 接收站构筑物钢结构耐火保护设计的适用条款;结合 LNG 接收站构筑物钢结构单体功能特点，整理出 LNG 接收站构筑物钢结构耐火保护设计具体要求;对各构筑物钢结构单体是否属于防火范围进行分析，对单体在防火范围的结构构件耐火保护涂覆范围和作法进行了总结。形成的 LNG 接收站构筑物钢结构耐火保护设计标准化作法，可对后续类似项目的耐火保护设计提供设计依据和指导。关键词:LNG 接收站;构筑物;钢结构;耐火保护设计DOI:10.3969/jissn1006-5539.2023.01.017Passive fire protection design of steel structure of LNG receiving terminalLU Jing，ZHANG Zhaojun，ZHANG Xiqiang，WANG Kaifeng，AI QichangOffshore Oil Engineering Co，Ltd，Tianjin，300451，ChinaAbstract:The structural units in Liquefied Natural Gas(LNG)receiving terminal involves reinforcedconcrete structure，steel structure and hybrid structure The passive fire protection design of steel structure is animportant guarantee for structural safety Most of the passive fire protection design of steel structures of buildingcan be found in the corresponding standards，but there are no unified provisions on the passive fire protectiondesign of structural steel of steel structures，and many standards and specifications are involved This paper sortsout the domestic standards and specifications for the passive fire protection design of steel structures，and liststhe applicable provisions for the fire protection design of steel structures of LNG terminal project Combined withthe functional characteristics of the steel structure of the LNG terminal project，the specific requirements for thepassive fire protection design of the steel structure of the LNG terminal project are sorted out Whether eachsingle steel structure unit is covered by the fire protection scope is analyzed，and the application coverage ofpassive fire protection coating and application methods of the fire protection of its structural members within thepassive fire protection scope is summarized This specific requirement has formed a standardized practice forpassive fire protection design of steel structures of LNG terminal structures，and provides design basis andguidance for passive fire protection design of subsequent projects of the same natureKeywords:LNG receiving terminal;Structure;Steel structure;Passive fire protection design621公用工程第41卷第1期UTILITIES0前言根据国家“十四五”发展规划，在中国沿海、沿江城市，对船用液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)进行接收、存储、气化外输作业的 LNG 接收站场项目的建设稳步增加。LNG 接收站按功能一般包含工艺系统、公用工程系统、辅助工程、厂前区、海(江)水取排水系统等部分。按以往项目经验，海(江)水取排水系统和厂前区中除全场管廊外几乎不涉及构筑物钢结构单体。LNG 接收站中结构单体主要涉及钢筋混凝土结构、钢结构以及混合结构等。工艺系统主要包含卸船与装船、存储、蒸发气处理、输送、气化、外输及计量、装车、火炬和排放等子系统。涉及的钢结构单体结构为码头工程上部管廊、泊位操作平台、LNG 储罐、气化器平台、低压/中压/高压压缩机厂房、LNG 高压输送泵框架、再冷凝器框架、低压排放罐及入口缓冲罐框架、槽车装车棚、火炬塔架等。低压/中压/高压压缩机厂房和槽车装车棚一般属于建筑物，不在本文讨论范畴。LNG 接收站储罐工程中易燃液体的泄漏和收集在储罐顶部，其内部构筑物钢结构不涉及火源风险，因此不涉及耐火保护问题。LNG 接收站储罐工程中罐外构筑物钢结构的单体包含主平台(泵平台和进料平台)、罐侧管道支撑、电梯框架、PSV 平台、径向走道、阀门仪表平台。LNG 接收站公用工程系统主要包含空压站、柴油发电机房、淡水泵房、泡沫站及雨淋阀室、总变电所、罐区仪表间、中央控制室、分析化验室、槽车控制室、码头控制室、分析小屋、110 kV 开关站、生产水储罐、生活水储罐等。公用工程均为建筑物，不在本文讨论范围。LNG 接收站辅助工程主要包括综合仓库、维修车间、临时库房、存储仓库、废料暂存间、口岸办公室、槽车门卫/营业厅等。辅助工程均为建筑物，不在本文讨论范围。钢结构耐火保护设计是结构及站场安全的重要保证。建筑物钢结构耐火保护要求大多可在相应建筑标准中查询，但构筑物钢结构耐火保护无统一规定，且涉及多个标准规范。本文对国内关于 LNG 接收站中构筑物钢结构耐火保护设计的标准规范进行整理，对适用于 LNG 接收站构筑物钢结构耐火保护设计的条款进行分析，总结出 LNG接收站构筑物钢结构耐火保护设计具体要求。1耐火保护设计相关标准目前，国内相关的可供 LNG 接收站构筑物钢结构耐火保护设计参考的主要标准规范见表 1。表 1耐火保护设计相关标准列表Tab1List of relevant standards for passive fire protection design标准号标准名称适用范围GB 511562015液化天然气接收站工程设计规范1 陆上新、扩、改建 LNG 接收站工程设计SH/T 31372013石油化工钢结构防火保护技术规范2 石油化工生产区新、改、扩建工程建构筑物钢结构防火保护的设计，施工及验收GB 501602008石油化工企业设计防火标准3(2018 年版)石油化工企业新、扩、改建工程的防火设计GB 501832004石油天然气工程防火设计规范4 新、扩、改建的陆上油气田工程，管道站场工程和海洋油气田陆上终端工程的防火设计从表 1 可看出，GB 511562015 液化天然气接收站工程设计规范(以下简称 GB 511562015)是针对 LNG接收站工程专门编制的标准;SH/T 31372013 石油化工钢结构防火保护技术规范(以下简称 SH/T 31372013)、GB 501602008石油化工企业设计防火标准(2018 年版)(以下简称 GB 501602008)和 GB 501832004 石油天然气工程防火设计规范(以下简称 GB501832004)是防火设计的通用标准。GB 501832004相较于原 GB 5018393 原油和天然气工程设计防火规范5(以下简称 GB 5018393)增加了 LNG 和液化石油气低温储存工程。因此 GB 501832004 中部分内容同样适用于 LNG 接收站工程。但 GB 501832004 侧重LNG 站场的整体布置，关于构筑物耐火保护设计仅第10.3.3 条 6 款与其相关，要求储罐和工艺设备的支架必须耐火和耐低温。GB 500162014建筑设计防火规范6(以下简称 GB 500162014)中第 4 章包含甲/乙/丙类液体、气体储罐(区)的防火间距要求，对其构筑物防火未做明确规定。此外 GB 510192014化工工程管架、管墩设计规范7(以下简称 GB 510192014)第 14 章介绍了管架的防火保护设计内容。2各构筑物钢结构耐火保护设计分析LNG 储罐是 LNG 接收站中最主要的构筑物，其功能为存储165 LNG。LNG 接收站全场爆炸危险区划分时，依据 GB 500162014、GB 500582014爆炸危险环721天然气与石油NATURAL GAS AND OIL2023年2月境电力装置设计规范8 和 GB 3836.142014爆炸性环境第 14 部分:场所分类爆炸性气体环境9，LNG储罐均在爆炸危险区范围内。各标准条款中需耐火保护措施的单体要求见表 2。结合各单体功能特点，LNG储罐罐外钢结构耐火保护范围见表 3，LNG 接收站(除LNG 储罐外)其他各单体耐火保护范围见表 4。表 2各标准条款耐火保护单体要求表Tab2Table of passive fire protection requirements of each single unit标准号条款条文要求GB 511562015第 11.4.1 节第1、2、3 款11.4.1 下列承重钢结构应采取耐火保护措施:1单个容积等于或大于 5 m3的液化天然气、甲、乙A类液体设备的承重钢构架、支架、裙座;2工艺装置区和液化天然气储罐区的主管廊的钢管架;3火灾危险性分析所明确的其他应进行耐火保护设备的承重钢构架、支架、裙座，以及管廊的钢管架SH/T 31372013第 3.1 节第 a)、b)、c)、d)、e)款3.1 石油化工生产区符合下列规定的构筑物钢结构，应进行防火保护设计:a)单个容积等于或大于 5 m3的甲、乙A类设备的承重钢框架、钢支架;