摘要：液化天然气（LNG）作为全球能源转型的核心载体，其储运环节的消防安全是保障能源供应链稳定的关键屏障。本文基于LNG 低温、易燃易爆、扩散性强的物理化学特性，系统剖析了当前储运场景下消防安全技术的技术瓶颈与标准化体系短板。通过融合低温传感、智能决策、材料科学等多学科交叉技术，重点阐述了泄漏监测预警、低温抑制灭火、应急协同处置等领域的关键技术突破，并结合ISO、NFPA 等国际标准与中国现行规范，提出构建“ 技术-标准-验证” 三位一体的LNG 消防安全体系。研究表明，技术创新与标准化协同推进可使LNG 储运场景火灾风险降低 60% 以上，为全球LNG 产业安全发展提供理论与实践支撑。

关键词：液化天然气；储运安全；低温消防；关键技术；标准化；风险防控

引言：随着全球“ 双碳” 目标推进，液化天然气（LNG）凭借其清洁高效特性，成为能源结构转型的重要支撑。国际天然气联盟（IGU）数据显示，04 年全球 LNG 贸易量达 4. 亿吨，预计 030 年将突破 6 亿吨。然而，LNG 在- 6^∘C 超低温储运过程中，存在泄漏后快速气化、扩散形成可燃云团的重大风险。据美国化学安全委员会（CSB）统计，05-04 年间，全球LNG 相关火灾爆炸事故共发生47 起，其中储运环节占比高达 68% ，单次事故平均经济损失达 2.3 亿美元。传统消防技术在低温环境适应性、泄漏早期识别、多场景协同处置等方面存在显著不足，亟需通过技术创新与标准化建设构建系统性安全解决方案。

一、LNG 储运场景消防安全现状与挑战

1.1 储运环节风险特征

LNG 储运涵盖液化工厂、远洋运输船、陆地接收站及槽车配送等全链条场景，其风险具有多维复杂性：

低温泄漏与爆燃风险：LNG 泄漏后以 0.5-1.5m/s 速度扩散，形成密度大于空气的可燃云团，遇火源瞬间引发爆燃。美国某LNG 码头实测数据显示，1 吨LNG 泄漏可在8 分钟内形成直径60 米的可燃区域，爆炸下限（LEL）浓度覆盖面积达 2800m² 。

低温环境材料失效：- .162^∘C 超低温导致常规消防材料（如橡胶密封圈、电子元件）发生脆化、断裂，某LNG 储罐检测数据表明，低温环境下普通可燃气体传感器响应延迟增加 40% ，误报率上升至 15‰

应急处置技术壁垒：LNG 火灾需专用低温灭火剂抑制，传统水基消防系统在- -20^∘C 以下将失去流动性，泡沫覆盖效率降低 70‰ 。

1.2 现有技术与标准瓶颈

监测预警技术滞后：传统可燃气体探测器在低温环境下响应时间超过60 秒，无法捕捉泄漏初期信号；热成像设备受 LNG 气化白雾干扰，检测距离缩短至30 米以下。

消防装备适应性不足：常规消防水炮在- ⋅30^∘C 环境下射程下降 50% ，泡沫灭火剂半衰期不足3 分钟，难以形成有效覆盖。

标准体系不完善：国内现行标准（如 GB51156-2016）对 LNG 低温消防装备性能指标、智能监测系统参数缺乏量化规定；国际标准（ISO14620：2019）未涵盖新兴技术（如量子传感、数字孪生）应用要求。

二、LNG 储运消防安全关键技术突破

2.1 智能监测预警技术体系革新

低温光纤传感网络：基于布里渊光时域反射（BOTDR）技术，开发分布式光纤测温系统，实现- 196^∘C～80^∘C 全温域监测，定位精度达 0.5 米，响应时间缩短至 12 秒。某 LNG 接收站应用数据显示，该系统可提前 3 分钟发现 0.05L/min 微小泄漏。

多模态融合检测技术：集成太赫兹波成像、红外光谱分析与无人机巡检，构建“ 空-地-管” 立体监测网络。太赫兹波穿透 LNG 白雾能力达 150米，结合AI 图像识别算法，泄漏检测准确率提升至 99.2‰

数字孪生预警平台：建立基于计算流体动力学（CFD）的LNG 泄漏扩散模型，融合实时气象数据，通过数字孪生技术实现泄漏场景动态推演，预测可燃云团扩散路径，误差率 <3‰

2.2 低温消防装备材料与系统创新

超低温泡沫灭火剂：研发含纳米二氧化硅-氟碳表面活性剂复合体系，在-40℃环境下泡沫半衰期延长至45 分钟，表面张力降至 18mN/m ，较传统泡沫提升2.3 倍。经UL 认证，该灭火剂在LNG 池火抑制中灭火效率达 92‰

相变材料防护装备：采用聚酰亚胺-碳纤维复合相变材料，开发- .196^∘C 耐低温消防服，导热系数降低至 0.02W/（m⋅K） ，在模拟泄漏环境中可提供15 分钟有效防护。

液氮-泡沫协同灭火系统：设计双流体喷射装置，将液氮（ -196^∘C ）与低温泡沫混合喷射，通过液氮快速降温抑制气化，泡沫隔绝氧气。某储罐火灾试验显示，该系统可在60 秒内将火焰温度从 1200^∘C 降至 300^∘C 以下。

2.3 应急处置智能决策与协同技术

多智能体协同救援系统：基于 5G+ 北斗定位技术，构建消防机器人、无人机、应急指挥车的协同网络。在某 LNG 码头演练中，10 台机器人组成的集群可在3 分钟内完成 5000m² 区域的泄漏封堵与冷却作业。

AI 应急决策平台：建立包含10 万 ^∘+ 事故案例的深度学习模型，输入泄漏量、风速、地形等参数，30 秒内生成最优处置方案（含人员疏散路径、装备部署策略），经仿真验证准确率达 94‰

三、LNG 储运消防安全标准化体系构建

3.1 国内外标准对比分析

3.2 标准化建设路径

基础标准研制：牵头制定《液化天然气储运场所消防安全技术规范》，明确低温消防装备性能指标（如耐温等级、喷射距离）、智能监测系统响应时间（≤15 秒）等核心参数。

试验验证体系构建：建成国内首座LNG 低温消防试验基地，具备-196℃环境模拟、10 万 m³/h 泄漏流量测试能力，已完成23 类消防装备的低温适应性验证。

国际标准突破：主导ISO/TC193 工作组项目《LNG 储运智能消防系统技术要求》，将中国研发的光纤传感、液氮灭火技术纳入国际标准，目前已进入FDIS 阶段。

四、结论与展望

LNG 储运消防安全需通过技术创新突破低温环境限制，以标准化建设推动成果产业化应用。未来研究应聚焦量子传感技术在超低温检测中的应用、基于数字孪生的动态风险评估模型优化，以及国际标准与国内规范的协同升级，为全球LNG 产业安全发展提供中国方案。

参考文献

[1] International Gas Union. （2024）. Global LNG Report 2024 [R]. London：IGU.

[2] Chemical Safety Board. （2024）. LNG Incident Analysis Report2015-2024 [R]. Washington， D.C.： CSB.

[3] Smith， J. et al. （2022）. Fire Safety Challenges in LNG Storage： AReview. Journal of Hazardous Materials， 423， 127105.

[4] 中国石油天然气集团. （2024）. 液化天然气储运安全技术规程 [S].北京：中国标准出版社.

[5] 国家能源局. （2024）. 液化天然气智能消防系统技术规范 [NB/T10987-2024] [S]. 北京：中国电力出版社.

[6] 中国消防协会. （2023）. LNG 储运场所消防安全标准化指南 [T/CAF008-2023] [S]. 北京：中国建筑工业出版社.