LNG接收站消防應急照明和疏散指示系統設計

黃 冉

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

1 概述

天然氣在正常壓力條件下冷卻到約-162℃，可從氣態冷凝成液態，即液化天然氣(簡稱LNG)[1]。LNG接收站是接卸、儲存和氣化LNG，再由外輸管道供應氣態天然氣和LNG槽車供應液態天然氣的場所，按工藝流程和總圖布置可以分為碼頭區、儲罐區、工藝區、槽車區、公用工程區及辦公生活區等部分[2]。

LNG接收站照明系統主要包括正常照明和應急照明，其中應急照明按種類劃分為安全照明、備用照明和疏散照明。本文依據《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》(GB51309-2018)的要求，根據總圖布置和電源情況，對LNG接收站的消防應急照明和疏散指示系統(以下簡稱“消防疏散系統”)進行設計研究。

2 GB51309-2018規范解讀

2.1 消防疏散系統分類

消防疏散系統是為人員疏散和發生火災時仍需工作的場所提供照明和疏散指示的系統[3]，該系統是由消防應急照明燈具、消防應急標志燈具、配電裝置和控制裝置等部分組成。

消防疏散系統按照消防應急燈具的控制方式可以分為集中控制型系統和非集中控制型系統，按消防應急燈具的供電方式可以分為集中電源型和自帶電源型消防應急燈具[3]。消防疏散系統分類見下圖1。

圖1 消防疏散系統分類

其中，兩種控制型系統可以分別同時采用集中電源型消防應急燈具和自帶蓄電池型消防應急燈具，但兩種燈具因供電方式不同，其供電回路和控制回路應分開設置。

2.2 消防疏散系統的選擇原則

集中控制型消防疏散系統是由應急照明控制器按照預先設定的控制要求啟動、監視各回路燈具、配電裝置的工作狀態。非集中控制型系統不設應急照明控制器，無法顯示設備狀態，消防應急燈具在主電源斷開時自動點亮或由光控、時控等元器件感應點亮。

消防疏散系統根據建構筑物的特點、使用性質、日常管理及維護難易程度等因素確定，并應符合下列規定[3]：

(1)設有消防控制室的場所應采用集中控制型系統；

(2)設有火災自動報警系統，但未設置消防控制室的場所宜采用集中控制型系統；

(3)其他場所可采用非集中控制型系統。

2.3 消防疏散系統的設計

消防疏散系統的設計原則是結構明了、控制簡單，設計內容包括燈具布置、系統配電、燈具控制方式以及通信線路的設計。對于一般建筑單體的設計步驟如下：

(1)根據建筑單體的結構特點和用途，以防火分區、樓層等確定疏散指示方案。

(2)根據建筑單體的特點和供電電源情況，確定消防疏散系統的控制方式和消防應急電源的供電方式。

(3)根據消防疏散系統控制方式、供電方式和疏散指示方案，選擇合理的消防應急燈具；按照多點、均勻布置的原則，依據疏散路徑地面水平最低照度的要求以及標志燈的設置要求進行燈具布置[3]。

(4)根據消防疏散系統控制方式、供電方式和建筑單體的疏散指示方案以及燈具布置情況，滿足回路燈具數量、額定功率、額定電流進行配電回路設計。

(5)根據配電回路的布置和數量以及供電電源要求，考慮供電線路的供電距離、導線截面、壓降損耗及防火分區劃分等，確定電源配電裝置的設置。

(6)根據消防疏散系統控制方式、電源布置和配電回路，完成系統設計。

消防疏散系統作為獨立的應急照明系統，接收火災報警系統信號和指令，實現消防燈具工作狀態的自動切換，保證系統在發生火災時能有效的提供疏散路徑的照度條件，提供準確的疏散導引信息進行安全疏散具有重要意義[3]。

3 LNG接收站消防疏散系統的設計

3.1 LNG接收站消防疏散系統的功能要求

LNG接收站內消防疏散系統應能夠接收、顯示、保持火災報警系統的火災報警輸出信號，獲取現場火災信息，實現消防疏散系統的應急啟動，使生產人員能夠安全、準確、迅速的選擇疏散通道。

接收站內消防疏散系統能夠在消防控制室內顯示所接電源、應急燈具的工作狀態，實現應急燈具在火災模式和非火災模式下進行模式轉換。

接收站內消防疏散系統能夠對消防應急燈具、配電線路及備用電池狀態進行檢測。當消防應急燈具、供電線路或備用電池發生故障時，應急照明控制器能夠報警并對故障點進行定位，以便及時維護，保證系統及燈具的正常工作。

3.2 LNG接收站消防疏散系統選擇

LNG接收站總圖布置按功能劃分為儲罐區、碼頭區、工藝裝置區、槽車區、辦公生活區及公用工程區等部分[4]。按照電信專業火災報警系統設計，接收站內生產裝置及建筑物內一般均設有智能探測器和手報按鈕等火災報警裝置，火災集中報警控制器設置在位于中控室的消防控制室。

接收站內消防穩壓泵、碼頭液壓泵、用于保冷的罐內低壓泵通常為一類負荷，因此接收站內設15s內自啟動的柴油發電機作為備用電源。備用照明和疏散照明在應急狀態下自動切換時間一般不大于5s，且生產裝置區自帶蓄電池燈具維護成本較高，因此一般設置EPS電源，用于接收站內應急照明系統的供電。

綜上所述，根據火災報警系統設置及供電方式，接收站消防疏散系統建議選擇集中電源集中控制型系統。

接收站內無高大空間建筑物及生產裝置，消防疏散燈具一般設置在距地面或操作平臺8m以下的區域，為保證火災發生時自動噴水滅火系統動作導致燈具外殼導電致使人員觸電，因此應選擇輸出安全電壓的A型消防應急燈具和A型應急照明集中電源。

消防疏散系統和火災報警系統均屬于建筑消防系統，為與接收站內火災報警系統電壓等級統一，選擇DC24V消防應急燈具和應急照明集中電源，采用電源線和通訊線合二為一的方式，即采用二總線作為通信線路實現應急燈具的工作狀態轉換。

由上可知，LNG接收站消防疏散系統是由供電線路和通信線路將應急照明控制器、集中電源、消防應急燈具連接組成的網絡，從而實現與火災報警系統聯動。按照區域劃分及布置要求，接收站消防疏散系統組網結構如下圖2。

圖2 接收站消防疏散系統組網結構

3.3 LNG接收站消防疏散系統設計

由接收站消防疏散系統組網結構可知，消防疏散系統分為控制、配電和燈具三個部分。針對具體建筑物或裝置區，應由燈具部分、配電部分、控制部分依次進行設計，從而形成完整的接收站的消防疏散系統。

3.3.1 燈具部分

A型消防應急燈具采用DC24V電源，高亮度、寬電壓輸入的LED光源，帶獨立地址編碼，采用集中電源供電，燈具材質及防護等級選擇應根據環境特征考慮。燈具的選擇和安裝應滿足所在區域環境的使用要求。

消防應急照明燈具設置應滿足疏散通道最低照度要求，采用多點均勻布置的原則，LNG接收站內消防應急燈具安裝場所及地面水平最低照度表如下表1[3]：

表1 LNG接收站內消防應急燈具安裝場所及地面水平最低照度表

消防疏散標志燈采用持續型燈具，設置在疏散走道的醒目位置，保證人員在疏散路徑的任何位置、在人員密集場所的任何位置都能看到標志燈[3]。

3.3.2 配電部分

綜合考慮燈具配電回路的供電距離、導線截面、壓降損耗及防火分區劃分等因素，合理設置集中電源[3]。集中電源主電源輸入為AC220V消防電源，內置備用時間不小于60min的蓄電池模塊，額定輸出功率不應大于5kW，輸出回路為DC24V且不應超過8路，切換時間應滿足高危險場所燈具光源應急點亮的響應時間不大于0.25s的要求。當燈具總功率大于5kW時，應分區設置集中電源。

應急照明集中電源具有獨立的地址編碼，能夠將采集的燈具工作狀態通訊至應急照明控制器，從而在火災模式和非火災模式下實現燈具的應急點亮。按照水平、垂直疏散區域及防火分區劃分配電回路。單個配電回路燈具不多于60個，A型燈具配電回路額定電流不應大于6A[3]。燈具的供電與通信采用耐火雙絞線沿電信橋架或穿熱鍍鋅鋼管敷設，并滿足耐火線纜敷設要求。

根據直流線路壓降計算公式：

其中：Vn——線路標稱電壓；

V1——線路末端電壓；

ρ——導線電阻率；

P——燈具功率；

N——燈具數量。

當滿足消防應急燈具的運行電壓波動范圍為其額定工作電壓的±20%時，DC24V配電回路線纜與供電距離、燈具數量的關系如下表2所示。

表2 DC24V消防應急燈具配電回路在壓降20%時供電距離與導線截面的關系

3.3.3 控制部分

應急照明控制器具有能接收火災報警控制器或消防聯動控制器干接點信號或DC24V信號接口[3]。控制器由消防電源供電，內置備用電池時間不小于3h。集中型應急照明控制器設置在消防控制室，根據總圖布置可設多臺應急照明控制器，直接控制燈具點數均不大于3200個。假設變電所為一個防火分區，則消防疏散系統設置如下圖3：

圖3 變電所消防疏散系統

接收站公用工程區消防疏散系統設置如下圖4：

圖4 公用工程區消防疏散系統

接收站內其他區域的消防疏散系統設計同上述所示，進而完成整個接收站的消防疏散系統如下圖5所示。

圖5 接收站消防疏散系統

4 總結

本文根據《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》(GB51309-2018)，針對LNG接收站的總圖布置、功能布置及電源情況，確定站內消防疏散系統控制方式及燈具選型。根據疏散方案、防火分區進行燈具布置和配電回路劃分完成建筑物單體系統、區域系統，最后完成整個接收站的消防疏散系統設計。LNG接收站生產裝置大部分為爆炸危險環境，由于規范實施不久，市面上滿足在爆炸危險環境下使用的消防應急燈具及集中電源的產品還未成熟，因此爆炸危險區域內消防疏散系統設備選型及設計仍有待完善。