黃 冉

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)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(chǔ)存和氣化LNG，再由外輸管道供應(yīng)氣態(tài)天然氣和LNG槽車供應(yīng)液態(tài)天然氣的場(chǎng)所，按工藝流程和總圖布置可以分為碼頭區(qū)、儲(chǔ)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(yīng)急照明，其中應(yīng)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB51309-2018)的要求，根據(jù)總圖布置和電源情況，對(duì)LNG接收站的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)(以下簡稱“消防疏散系統(tǒng)”)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(zāi)時(shí)仍需工作的場(chǎng)所提供照明和疏散指示的系統(tǒng)[3]，該系統(tǒng)是由消防應(yīng)急照明燈具、消防應(yīng)急標(biāo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shí)采用集中電源型消防應(yīng)急燈具和自帶蓄電池型消防應(yīng)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(yīng)分開設(shè)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(yīng)急照明控制器按照預(yù)先設(shè)定的控制要求啟動(dòng)、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(shè)應(yīng)急照明控制器，無法顯示設(shè)備狀態(tài)，消防應(yīng)急燈具在主電源斷開時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮或由光控、時(shí)控等元器件感應(yīng)點(diǎn)亮。

消防疏散系統(tǒng)根據(jù)建構(gòu)筑物的特點(diǎn)、使用性質(zhì)、日常管理及維護(hù)難易程度等因素確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定[3]：

(1)設(shè)有消防控制室的場(chǎng)所應(yīng)采用集中控制型系統(tǒng)；

(2)設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但未設(shè)置消防控制室的場(chǎng)所宜采用集中控制型系統(tǒng)；

(3)其他場(chǎng)所可采用非集中控制型系統(tǒng)。

2.3 消防疏散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

消防疏散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是結(jié)構(gòu)明了、控制簡單，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。對(duì)于一般建筑單體的設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)根據(jù)建筑單體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(diǎn)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(yīng)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(yīng)急燈具；按照多點(diǎn)、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(biāo)志燈的設(shè)置要求進(jìn)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(jìn)行配電回路設(shè)計(jì)。

(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(dǎo)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(shè)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(shè)計(jì)。

消防疏散系統(tǒng)作為獨(dú)立的應(yīng)急照明系統(tǒng)，接收火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)信號(hào)和指令，實(shí)現(xiàn)消防燈具工作狀態(tài)的自動(dòng)切換，保證系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能有效的提供疏散路徑的照度條件，提供準(zhǔn)確的疏散導(dǎo)引信息進(jìn)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(shè)計(jì)

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(yīng)能夠接收、顯示、保持火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警輸出信號(hào)，獲取現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)信息，實(shí)現(xiàn)消防疏散系統(tǒng)的應(yīng)急啟動(dòng)，使生產(chǎn)人員能夠安全、準(zhǔn)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(yīng)急燈具的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急燈具在火災(zāi)模式和非火災(zāi)模式下進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。

接收站內(nèi)消防疏散系統(tǒng)能夠?qū)ο缿?yīng)急燈具、配電線路及備用電池狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)消防應(yīng)急燈具、供電線路或備用電池發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)急照明控制器能夠報(bào)警并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，以便及時(shí)維護(hù)，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(chǔ)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(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，接收站內(nèi)生產(chǎn)裝置及建筑物內(nèi)一般均設(shè)有智能探測(cè)器和手報(bào)按鈕等火災(zāi)報(bào)警裝置，火災(zāi)集中報(bào)警控制器設(shè)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(fù)荷，因此接收站內(nèi)設(shè)15s內(nèi)自啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。備用照明和疏散照明在應(yīng)急狀態(tài)下自動(dòng)切換時(shí)間一般不大于5s，且生產(chǎn)裝置區(qū)自帶蓄電池?zé)艟呔S護(hù)成本較高，因此一般設(shè)置EPS電源，用于接收站內(nèi)應(yīng)急照明系統(tǒng)的供電。

綜上所述，根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)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(shè)置在距地面或操作平臺(tái)8m以下的區(qū)域，為保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)動(dòng)作導(dǎo)致燈具外殼導(dǎo)電致使人員觸電，因此應(yīng)選擇輸出安全電壓的A型消防應(yīng)急燈具和A型應(yīng)急照明集中電源。

消防疏散系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)均屬于建筑消防系統(tǒng)，為與接收站內(nèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)電壓等級(jí)統(tǒng)一，選擇DC24V消防應(yīng)急燈具和應(yīng)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(shí)現(xiàn)應(yīng)急燈具的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)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(yīng)急照明控制器、集中電源、消防應(yīng)急燈具連接組成的網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。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(jié)構(gòu)如下圖2。

圖2 接收站消防疏散系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3.3 LNG接收站消防疏散系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由接收站消防疏散系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可知，消防疏散系統(tǒng)分為控制、配電和燈具三個(gè)部分。針對(duì)具體建筑物或裝置區(qū)，應(yīng)由燈具部分、配電部分、控制部分依次進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(yīng)急燈具采用DC24V電源，高亮度、寬電壓輸入的LED光源，帶獨(dú)立地址編碼，采用集中電源供電，燈具材質(zhì)及防護(hù)等級(jí)選擇應(yīng)根據(jù)環(huán)境特征考慮。燈具的選擇和安裝應(yīng)滿足所在區(qū)域環(huán)境的使用要求。

消防應(yīng)急照明燈具設(shè)置應(yīng)滿足疏散通道最低照度要求，采用多點(diǎn)均勻布置的原則，LNG接收站內(nèi)消防應(yīng)急燈具安裝場(chǎng)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(yīng)急燈具安裝場(chǎng)所及地面水平最低照度表

消防疏散標(biāo)志燈采用持續(xù)型燈具，設(shè)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(chǎng)所的任何位置都能看到標(biāo)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(dǎo)線截面、壓降損耗及防火分區(qū)劃分等因素，合理設(shè)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(shí)間不小于60min的蓄電池模塊，額定輸出功率不應(yīng)大于5kW，輸出回路為DC24V且不應(yīng)超過8路，切換時(shí)間應(yīng)滿足高危險(xiǎn)場(chǎng)所燈具光源應(yīng)急點(diǎn)亮的響應(yīng)時(shí)間不大于0.25s的要求。當(dāng)燈具總功率大于5kW時(shí)，應(yīng)分區(qū)設(shè)置集中電源。

應(yīng)急照明集中電源具有獨(dú)立的地址編碼，能夠?qū)⒉杉臒艟吖ぷ鳡顟B(tài)通訊至應(yīng)急照明控制器，從而在火災(zāi)模式和非火災(zāi)模式下實(shí)現(xiàn)燈具的應(yīng)急點(diǎn)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(gè)配電回路燈具不多于60個(gè)，A型燈具配電回路額定電流不應(yīng)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(shè)，并滿足耐火線纜敷設(shè)要求。

根據(jù)直流線路壓降計(jì)算公式：

其中：Vn——線路標(biāo)稱電壓；

V1——線路末端電壓；

ρ——導(dǎo)線電阻率；

P——燈具功率；

N——燈具數(shù)量。

當(dāng)滿足消防應(yīng)急燈具的運(yùn)行電壓波動(dòng)范圍為其額定工作電壓的±20%時(shí)，DC24V配電回路線纜與供電距離、燈具數(shù)量的關(guān)系如下表2所示。

表2 DC24V消防應(yīng)急燈具配電回路在壓降20%時(shí)供電距離與導(dǎo)線截面的關(guān)系

3.3.3 控制部分

應(yīng)急照明控制器具有能接收火災(zāi)報(bào)警控制器或消防聯(lián)動(dòng)控制器干接點(diǎn)信號(hào)或DC24V信號(hào)接口[3]?？刂破饔上离娫垂╇?，內(nèi)置備用電池時(shí)間不小于3h。集中型應(yīng)急照明控制器設(shè)置在消防控制室，根據(jù)總圖布置可設(shè)多臺(tái)應(yīng)急照明控制器，直接控制燈具點(diǎn)數(shù)均不大于3200個(gè)。假設(shè)變電所為一個(gè)防火分區(qū)，則消防疏散系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)計(jì)同上述所示，進(jìn)而完成整個(gè)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(jié)

本文根據(jù)《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB51309-2018)，針對(duì)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(jìn)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(gè)接收站的消防疏散系統(tǒng)設(shè)計(jì)。LNG接收站生產(chǎn)裝置大部分為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，由于規(guī)范實(shí)施不久，市面上滿足在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境下使用的消防應(yīng)急燈具及集中電源的產(chǎn)品還未成熟，因此爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)消防疏散系統(tǒng)設(shè)備選型及設(shè)計(jì)仍有待完善。