LNG接收站消防应急照明和疏散指示系统设计

黄 冉

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

1 概述

天然气在正常压力条件下冷却到约-162℃，可从气态冷凝成液态，即液化天然气(简称LNG)[1]。LNG接收站是接卸、储存和气化LNG，再由外输管道供应气态天然气和LNG槽车供应液态天然气的场所，按工艺流程和总图布置可以分为码头区、储罐区、工艺区、槽车区、公用工程区及办公生活区等部分[2]。

LNG接收站照明系统主要包括正常照明和应急照明，其中应急照明按种类划分为安全照明、备用照明和疏散照明。本文依据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB51309-2018)的要求，根据总图布置和电源情况，对LNG接收站的消防应急照明和疏散指示系统(以下简称“消防疏散系统”)进行设计研究。

2 GB51309-2018规范解读

2.1 消防疏散系统分类

消防疏散系统是为人员疏散和发生火灾时仍需工作的场所提供照明和疏散指示的系统[3]，该系统是由消防应急照明灯具、消防应急标志灯具、配电装置和控制装置等部分组成。

消防疏散系统按照消防应急灯具的控制方式可以分为集中控制型系统和非集中控制型系统，按消防应急灯具的供电方式可以分为集中电源型和自带电源型消防应急灯具[3]。消防疏散系统分类见下图1。

图1 消防疏散系统分类

其中，两种控制型系统可以分别同时采用集中电源型消防应急灯具和自带蓄电池型消防应急灯具，但两种灯具因供电方式不同，其供电回路和控制回路应分开设置。

2.2 消防疏散系统的选择原则

集中控制型消防疏散系统是由应急照明控制器按照预先设定的控制要求启动、监视各回路灯具、配电装置的工作状态。非集中控制型系统不设应急照明控制器，无法显示设备状态，消防应急灯具在主电源断开时自动点亮或由光控、时控等元器件感应点亮。

消防疏散系统根据建构筑物的特点、使用性质、日常管理及维护难易程度等因素确定，并应符合下列规定[3]：

(1)设有消防控制室的场所应采用集中控制型系统；

(2)设有火灾自动报警系统，但未设置消防控制室的场所宜采用集中控制型系统；

(3)其他场所可采用非集中控制型系统。

2.3 消防疏散系统的设计

消防疏散系统的设计原则是结构明了、控制简单，设计内容包括灯具布置、系统配电、灯具控制方式以及通信线路的设计。对于一般建筑单体的设计步骤如下：

(1)根据建筑单体的结构特点和用途，以防火分区、楼层等确定疏散指示方案。

(2)根据建筑单体的特点和供电电源情况，确定消防疏散系统的控制方式和消防应急电源的供电方式。

(3)根据消防疏散系统控制方式、供电方式和疏散指示方案，选择合理的消防应急灯具；按照多点、均匀布置的原则，依据疏散路径地面水平最低照度的要求以及标志灯的设置要求进行灯具布置[3]。

(4)根据消防疏散系统控制方式、供电方式和建筑单体的疏散指示方案以及灯具布置情况，满足回路灯具数量、额定功率、额定电流进行配电回路设计。

(5)根据配电回路的布置和数量以及供电电源要求，考虑供电线路的供电距离、导线截面、压降损耗及防火分区划分等，确定电源配电装置的设置。

(6)根据消防疏散系统控制方式、电源布置和配电回路，完成系统设计。

消防疏散系统作为独立的应急照明系统，接收火灾报警系统信号和指令，实现消防灯具工作状态的自动切换，保证系统在发生火灾时能有效的提供疏散路径的照度条件，提供准确的疏散导引信息进行安全疏散具有重要意义[3]。

3 LNG接收站消防疏散系统的设计

3.1 LNG接收站消防疏散系统的功能要求

LNG接收站内消防疏散系统应能够接收、显示、保持火灾报警系统的火灾报警输出信号，获取现场火灾信息，实现消防疏散系统的应急启动，使生产人员能够安全、准确、迅速的选择疏散通道。

接收站内消防疏散系统能够在消防控制室内显示所接电源、应急灯具的工作状态，实现应急灯具在火灾模式和非火灾模式下进行模式转换。

接收站内消防疏散系统能够对消防应急灯具、配电线路及备用电池状态进行检测。当消防应急灯具、供电线路或备用电池发生故障时，应急照明控制器能够报警并对故障点进行定位，以便及时维护，保证系统及灯具的正常工作。

3.2 LNG接收站消防疏散系统选择

LNG接收站总图布置按功能划分为储罐区、码头区、工艺装置区、槽车区、办公生活区及公用工程区等部分[4]。按照电信专业火灾报警系统设计，接收站内生产装置及建筑物内一般均设有智能探测器和手报按钮等火灾报警装置，火灾集中报警控制器设置在位于中控室的消防控制室。

接收站内消防稳压泵、码头液压泵、用于保冷的罐内低压泵通常为一类负荷，因此接收站内设15s内自启动的柴油发电机作为备用电源。备用照明和疏散照明在应急状态下自动切换时间一般不大于5s，且生产装置区自带蓄电池灯具维护成本较高，因此一般设置EPS电源，用于接收站内应急照明系统的供电。

综上所述，根据火灾报警系统设置及供电方式，接收站消防疏散系统建议选择集中电源集中控制型系统。

接收站内无高大空间建筑物及生产装置，消防疏散灯具一般设置在距地面或操作平台8m以下的区域，为保证火灾发生时自动喷水灭火系统动作导致灯具外壳导电致使人员触电，因此应选择输出安全电压的A型消防应急灯具和A型应急照明集中电源。

消防疏散系统和火灾报警系统均属于建筑消防系统，为与接收站内火灾报警系统电压等级统一，选择DC24V消防应急灯具和应急照明集中电源，采用电源线和通讯线合二为一的方式，即采用二总线作为通信线路实现应急灯具的工作状态转换。

由上可知，LNG接收站消防疏散系统是由供电线路和通信线路将应急照明控制器、集中电源、消防应急灯具连接组成的网络，从而实现与火灾报警系统联动。按照区域划分及布置要求，接收站消防疏散系统组网结构如下图2。

图2 接收站消防疏散系统组网结构

3.3 LNG接收站消防疏散系统设计

由接收站消防疏散系统组网结构可知，消防疏散系统分为控制、配电和灯具三个部分。针对具体建筑物或装置区，应由灯具部分、配电部分、控制部分依次进行设计，从而形成完整的接收站的消防疏散系统。

3.3.1 灯具部分

A型消防应急灯具采用DC24V电源，高亮度、宽电压输入的LED光源，带独立地址编码，采用集中电源供电，灯具材质及防护等级选择应根据环境特征考虑。灯具的选择和安装应满足所在区域环境的使用要求。

消防应急照明灯具设置应满足疏散通道最低照度要求，采用多点均匀布置的原则，LNG接收站内消防应急灯具安装场所及地面水平最低照度表如下表1[3]：

表1 LNG接收站内消防应急灯具安装场所及地面水平最低照度表

消防疏散标志灯采用持续型灯具，设置在疏散走道的醒目位置，保证人员在疏散路径的任何位置、在人员密集场所的任何位置都能看到标志灯[3]。

3.3.2 配电部分

综合考虑灯具配电回路的供电距离、导线截面、压降损耗及防火分区划分等因素，合理设置集中电源[3]。集中电源主电源输入为AC220V消防电源，内置备用时间不小于60min的蓄电池模块，额定输出功率不应大于5kW，输出回路为DC24V且不应超过8路，切换时间应满足高危险场所灯具光源应急点亮的响应时间不大于0.25s的要求。当灯具总功率大于5kW时，应分区设置集中电源。

应急照明集中电源具有独立的地址编码，能够将采集的灯具工作状态通讯至应急照明控制器，从而在火灾模式和非火灾模式下实现灯具的应急点亮。按照水平、垂直疏散区域及防火分区划分配电回路。单个配电回路灯具不多于60个，A型灯具配电回路额定电流不应大于6A[3]。灯具的供电与通信采用耐火双绞线沿电信桥架或穿热镀锌钢管敷设，并满足耐火线缆敷设要求。

根据直流线路压降计算公式：

其中：Vn——线路标称电压；

V1——线路末端电压；

ρ——导线电阻率；

P——灯具功率；

N——灯具数量。

当满足消防应急灯具的运行电压波动范围为其额定工作电压的±20%时，DC24V配电回路线缆与供电距离、灯具数量的关系如下表2所示。

表2 DC24V消防应急灯具配电回路在压降20%时供电距离与导线截面的关系

3.3.3 控制部分

应急照明控制器具有能接收火灾报警控制器或消防联动控制器干接点信号或DC24V信号接口[3]。控制器由消防电源供电，内置备用电池时间不小于3h。集中型应急照明控制器设置在消防控制室，根据总图布置可设多台应急照明控制器，直接控制灯具点数均不大于3200个。假设变电所为一个防火分区，则消防疏散系统设置如下图3：

图3 变电所消防疏散系统

接收站公用工程区消防疏散系统设置如下图4：

图4 公用工程区消防疏散系统

接收站内其他区域的消防疏散系统设计同上述所示，进而完成整个接收站的消防疏散系统如下图5所示。

图5 接收站消防疏散系统

4 总结

本文根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB51309-2018)，针对LNG接收站的总图布置、功能布置及电源情况，确定站内消防疏散系统控制方式及灯具选型。根据疏散方案、防火分区进行灯具布置和配电回路划分完成建筑物单体系统、区域系统，最后完成整个接收站的消防疏散系统设计。LNG接收站生产装置大部分为爆炸危险环境，由于规范实施不久，市面上满足在爆炸危险环境下使用的消防应急灯具及集中电源的产品还未成熟，因此爆炸危险区域内消防疏散系统设备选型及设计仍有待完善。