LNG接收站消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)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(tài)冷凝成液態(tài)，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(tài)天然氣和LNG槽車供應液態(tài)天然氣的場所，按工藝流程和總圖布置可以分為碼頭區(qū)、儲罐區(qū)、工藝區(qū)、槽車區(qū)、公用工程區(qū)及辦公生活區(qū)等部分[2]。

LNG接收站照明系統(tǒng)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(jù)《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準》(GB51309-2018)的要求，根據(jù)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(tǒng)(以下簡稱“消防疏散系統(tǒng)”)進行設計研究。

2 GB51309-2018規(guī)范解讀

2.1 消防疏散系統(tǒng)分類

消防疏散系統(tǒng)是為人員疏散和發(fā)生火災時仍需工作的場所提供照明和疏散指示的系統(tǒng)[3]，該系統(tǒng)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(tǒng)按照消防應急燈具的控制方式可以分為集中控制型系統(tǒng)和非集中控制型系統(tǒng)，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(tǒng)分類見下圖1。

圖1 消防疏散系統(tǒng)分類

其中，兩種控制型系統(tǒng)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(tǒng)的選擇原則

集中控制型消防疏散系統(tǒng)是由應急照明控制器按照預先設定的控制要求啟動、監(jiān)視各回路燈具、配電裝置的工作狀態(tài)。非集中控制型系統(tǒng)不設應急照明控制器，無法顯示設備狀態(tài)，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(tǒng)根據(jù)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(guī)定[3]：

(1)設有消防控制室的場所應采用集中控制型系統(tǒng)；

(2)設有火災自動報警系統(tǒng)，但未設置消防控制室的場所宜采用集中控制型系統(tǒng)；

(3)其他場所可采用非集中控制型系統(tǒng)。

2.3 消防疏散系統(tǒng)的設計

消防疏散系統(tǒng)的設計原則是結構明了、控制簡單，設計內(nèi)容包括燈具布置、系統(tǒng)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(jù)建筑單體的結構特點和用途，以防火分區(qū)、樓層等確定疏散指示方案。

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

(3)根據(jù)消防疏散系統(tǒng)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(jù)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(jù)消防疏散系統(tǒng)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(shù)量、額定功率、額定電流進行配電回路設計。

(5)根據(jù)配電回路的布置和數(shù)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(qū)劃分等，確定電源配電裝置的設置。

(6)根據(jù)消防疏散系統(tǒng)控制方式、電源布置和配電回路，完成系統(tǒng)設計。

消防疏散系統(tǒng)作為獨立的應急照明系統(tǒng)，接收火災報警系統(tǒng)信號和指令，實現(xiàn)消防燈具工作狀態(tài)的自動切換，保證系統(tǒng)在發(fā)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(tǒng)的設計

3.1 LNG接收站消防疏散系統(tǒng)的功能要求

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

接收站內(nèi)消防疏散系統(tǒng)能夠在消防控制室內(nèi)顯示所接電源、應急燈具的工作狀態(tài)，實現(xiàn)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(nèi)消防疏散系統(tǒng)能夠對消防應急燈具、配電線路及備用電池狀態(tài)進行檢測。當消防應急燈具、供電線路或備用電池發(fā)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(tǒng)及燈具的正常工作。

3.2 LNG接收站消防疏散系統(tǒng)選擇

LNG接收站總圖布置按功能劃分為儲罐區(qū)、碼頭區(qū)、工藝裝置區(qū)、槽車區(qū)、辦公生活區(qū)及公用工程區(qū)等部分[4]。按照電信專業(yè)火災報警系統(tǒng)設計，接收站內(nèi)生產(chǎn)裝置及建筑物內(nèi)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(nèi)消防穩(wěn)壓泵、碼頭液壓泵、用于保冷的罐內(nèi)低壓泵通常為一類負荷，因此接收站內(nèi)設15s內(nèi)自啟動的柴油發(fā)電機作為備用電源。備用照明和疏散照明在應急狀態(tài)下自動切換時間一般不大于5s，且生產(chǎn)裝置區(qū)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(nèi)應急照明系統(tǒng)的供電。

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

接收站內(nèi)無高大空間建筑物及生產(chǎn)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(qū)域，為保證火災發(fā)生時自動噴水滅火系統(tǒng)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(tǒng)和火災報警系統(tǒng)均屬于建筑消防系統(tǒng)，為與接收站內(nèi)火災報警系統(tǒng)電壓等級統(tǒng)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(xiàn)應急燈具的工作狀態(tài)轉換。

由上可知，LNG接收站消防疏散系統(tǒng)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(wǎng)絡，從而實現(xiàn)與火災報警系統(tǒng)聯(lián)動。按照區(qū)域劃分及布置要求，接收站消防疏散系統(tǒng)組網(wǎng)結構如下圖2。

圖2 接收站消防疏散系統(tǒng)組網(wǎng)結構

3.3 LNG接收站消防疏散系統(tǒng)設計

由接收站消防疏散系統(tǒng)組網(wǎng)結構可知，消防疏散系統(tǒng)分為控制、配電和燈具三個部分。針對具體建筑物或裝置區(qū)，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(tǒng)。

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(jù)環(huán)境特征考慮。燈具的選擇和安裝應滿足所在區(qū)域環(huán)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(nèi)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(nèi)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(xù)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(qū)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(nèi)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(qū)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(tài)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(xiàn)燈具的應急點亮。按照水平、垂直疏散區(qū)域及防火分區(qū)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(jù)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(shù)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(shù)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(lián)動控制器干接點信號或DC24V信號接口[3]?？刂破饔上离娫垂╇姡瑑?nèi)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(jù)總圖布置可設多臺應急照明控制器，直接控制燈具點數(shù)均不大于3200個。假設變電所為一個防火分區(qū)，則消防疏散系統(tǒng)設置如下圖3：

圖3 變電所消防疏散系統(tǒng)

接收站公用工程區(qū)消防疏散系統(tǒng)設置如下圖4：

圖4 公用工程區(qū)消防疏散系統(tǒng)

接收站內(nèi)其他區(qū)域的消防疏散系統(tǒng)設計同上述所示，進而完成整個接收站的消防疏散系統(tǒng)如下圖5所示。

圖5 接收站消防疏散系統(tǒng)

4 總結

本文根據(jù)《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)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(nèi)消防疏散系統(tǒng)控制方式及燈具選型。根據(jù)疏散方案、防火分區(qū)進行燈具布置和配電回路劃分完成建筑物單體系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)，最后完成整個接收站的消防疏散系統(tǒng)設計。LNG接收站生產(chǎn)裝置大部分為爆炸危險環(huán)境，由于規(guī)范實施不久，市面上滿足在爆炸危險環(huán)境下使用的消防應急燈具及集中電源的產(chǎn)品還未成熟，因此爆炸危險區(qū)域內(nèi)消防疏散系統(tǒng)設備選型及設計仍有待完善。