自動化立體倉庫消防系統設計

許劍梅　全英玉　王吉芳　袁　皓

摘要：隨著自動化立體倉庫的應用日益廣泛，配套的消防系統也得到逐漸完善。本文介紹了預作用水噴淋滅火和超細干粉滅火兩種滅火系統，并提出了選擇和布置立體倉庫消防系統的思路。關鍵詞：立體倉庫、消防系統、水噴淋滅火、超細干粉滅火近年來，自動化立體倉庫需求旺盛，發展迅速。自動化立體倉庫貨架高度一般超過12米，具有高度高、空間大、面積大、存儲密集、存儲量大等特點，對消防系統具有較高要求，否則一旦發生火災，火勢容易迅速沿貨架層層蔓延、擴散，撲救難度大，若不配套高效可靠的消防系統，極易造成嚴重的經濟損失。隨著自動化立體倉庫在各行業領域應用日益廣泛，消防法規以及消防部門已對自動化立體倉庫配套的消防系統提出較高的要求和相關規定，立體倉庫消防系統設計和實施正在逐漸完善。目前，立體倉庫消防系統主要有預作用水嘖淋滅火和超細干粉滅火兩種方式。預作用水噴淋滅火系統國家《建筑設計防火規范(GB50016—2006)》中第8.7.1條中規定：可燃、難燃物品的高架庫房應設置閉式自動噴水滅火設備。在進行自動化立體倉庫設計時，一般根據其存儲的物料類型來確定是否需要選擇自動噴水滅火系統。水噴淋滅火系統采用大量的水直接噴到保護物上進行滅火，同時有效降低火災后的溫度，可有效撲滅A類火災，對于不怕水的保護物及有大量水供應的地方不妨為一種良好的滅火系統。但對于遇水發生爆炸，或加速燃燒、劇烈化學反應，或產生有毒、有害物質的產品則不適于采用水噴淋滅火系統。1、工作原理在平時監控狀態下，預作用噴水滅火系統的管路中均為干式。并充有一定的壓縮空氣以供監測，其工作狀態由火災聯動報警主機集中監視。當倉庫內任何部位發生火災或存在火災隱患時，布設在倉庫內的空氣采樣探測器通過多級報警方式確認火災的發生。在1級報警(即預警期)時。報警系統提示報警區域有異常情況發生，此時火災尚處于早期無可見煙霧階段，報警主機將及時發出聲光報警，提示消防管理人員庫區異常，消防管理人員根據報警區域所處位置到現場查明情況及時處理火災隱患。若火情繼續發展，火災空氣采樣探測器進入3級報警(即告警期)時，報警系統聯動控制設備啟動消防泵，使預作用閥裝置之前的管路注水備用，只有當火災使空氣采樣探測器進入4級報警(即火警期)時，才開啟預作用閥，使噴水管網充水。其壓力達到預定值時，通過水流指示器將其注水信號反饋給火災聯動報警主機。如果某部位發生明火燃燒，其溫度上升達到設定值時，噴頭玻璃球就會自動爆破，水從相應的噴頭噴出滅火。2、系統特點預作用水噴淋滅火系統具有以下主要特點：(1)運行安全，平時管網損壞，系統可自動監測，提醒維護，如報警系統誤報警使系統充水，由于管道是密封的，也不會有水漬損失；(2)預作用噴水滅火系統使用介質為水，使用方便、成本低、易得，有利于降低系統的造價；(3)維護方便。系統采用鋼管連接，閥門、噴頭不需定時更換。另外，滅火介質為水，只要保持消防水池的清潔，就不需要定期更換介質，不會造成重復投資，降低維護成本；(4)不適于高價值貨物的立體倉庫，因為該系統一旦出現誤動作或小火災，將造成巨大的經濟損失；(5)若水資源比較緊張，消防用水存放時間較長，水質惡化將提高維護費用；(6)響應時間長。發生火災時，水從水池到真正的著火點需要一定時間，做不到及時撲救；(7)消防系統一般固定安裝在立體倉庫高層貨架上，靜載、動載給貨架設計帶來較高的難度，尤其是考慮地震等動載因素；(8)國家相關規范和標準落后于現代物流行業應用的高速發展，消防設計單位大多是依《建筑設計防火規范(GB50016-2006)》和《自動噴水滅火系統設計規范(GB50084-2001)》及工作實踐的經驗來設計，具有一定的風險。3、實施案例預作用水噴淋系統由報警系統和噴水系統兩部分組成，在設計過程中，相關的元器件數量、規格、流量等應按規范要求進行設計。預作用噴水滅火系統的報警元器件、噴頭、消防管道等是由貨架來支撐的，在設計時要與高架庫貨架設計同步進行。貨架總體高度和寬度要預留消防管道安裝空間，滿足相關消防規范要求的空間要求。超細干粉滅火系統超細干粉滅火劑是近年來隨微粉碎技術發展而產生的滅火劑，部頒標準GA578-2005中規定：90％粒徑在20微米或20微米以下，且粒徑越小，比表面積越大。超細干粉滅火技術體現了“快速響應、早期抑制、高效滅火”這一先進的消防技術理念，是當今世界各國爭相研究的前沿技術，自面世以來發展迅速。超細干粉滅火方式在立體倉庫中的應用逐漸增多，從總體投資和滅火效率來看是一種較好的選擇，但由于立體倉庫貨架的特殊功能，并不是所有的超細干粉都適合在高架庫中使用。目前，國內生產的超細干粉裝置的驅動模式主要有兩種：①采用燃氣驅動。滅火裝置內充裝ABC干粉，其滅火主要成分為磷酸銨鹽，其粉粒90％粒徑在20μm以上。就化學滅火劑而言，其粒徑與滅火效率成反比關系，即粒徑越小，滅火效率越高。因此。其滅火效率僅為真正超細干粉滅火劑的1／6～1／4。由于此類滅火裝置噴射時間很短(<1s)，對于有焰燃燒有較好的滅火效果；而對于固體表面燃燒，如紙張、木材、電纜的陰燃，滅火效果較差，滅火釋放后，有焰燃燒雖被撲滅，但這種陰燃往往很快又發展為有焰燃燒。該驅動構件裝于貨架上，發生火災啟動時對貨架的沖擊力較大，貨架設計時應考慮足夠的強度。②采用氮氣驅動。利用氮氣瓶組內的高壓氮氣，進入超細干粉滅火劑儲罐，推動滅火劑通過輸運管道由設置在保護區的噴頭噴出，迅速滅火。此類滅火裝置內充裝無機聚合物為基材的復合型材料作為滅火組分，該滅火劑可全淹沒應用滅火，也可局部淹沒應用滅火。該驅動構件裝于貨架上，發生火災啟動時對貨架的沖擊力較小，貨架設計時可適當考慮強度。1、工作原理超細干粉自動滅火裝置主要由裝有超細干粉和驅動氣體的滅火劑貯罐、吊環或固定盤座、噴頭、壓力指示器、感溫元件、熱引發器、電引發器等組成。根據使用場合的需要，可加裝信號反饋器和集熱罩。自動啟動超細干粉自動滅火裝置具備三種啟動方式：電控自動、電控手動和定溫啟動。與任何一種火災報警系統聯動，組成超細干粉無管網自動滅火系統。(1)電控自動啟動將與滅火裝置相連接的滅火控制器設置于“自動”位置時，滅火裝置處于自動控制狀態。當

防護區發生火災時，火災報警控制系統接收到探測器的火災信號后發出聲光報警信號，延時至設定的時間后啟動滅火裝置釋放超細干粉滅火劑滅火。信號反饋器向火災報警控制器反饋滅火劑釋放信號。(2)電控手動啟動當防護區發生火災時，按下火災報警控制器或防護區旁氣體滅火控制盤的啟動按鈕，即可按規定程序啟動滅火裝置滅火。(3)定溫啟動防護區發生火災，使環境溫度上升至滅火裝置設定的公稱動作溫度(設定68℃)時，無論火災報警控制器是否動作，滅火裝置都自動啟動釋放超細干粉滅火劑滅火。2、系統特點超細干粉滅火作用機理是以化學滅火為主，物理滅火為輔，具有以下特點：(1)針對所有滅火劑，它具有優良的性能、對有焰燃燒的強抑制作用。超細干粉與火焰混合時。滅火組分迅速捕獲燃燒自由基，使自由基被消耗的速度大于生產的速度，燃燒自由基很快耗盡，鏈式反應歷程即被終止，火焰迅速熄滅；(2)超細干粉對撲滅有焰燃燒有很好的速率和效率，而且對一般固體物質的表面燃燒(陰燃)有很好的熄滅作用。當超細干粉晶體粉體與灼燒的燃燒物表面相接時，發生一系列化學反應，在固體表面的高溫作用下被熔化，并形成一個玻璃狀覆蓋層，將固體表面與周圍空氣隔開，使燃燒窒息；(3)使用超細干粉滅火時，濃云般的粉末與火焰相混合，分解吸熱反應，可吸收火焰的部分熱量，這些分解反應產生的一些不活性氣體如二氧化碳、水蒸氣等，對燃燒區的氧濃度具有稀釋作用，使火的燃燒反應減弱；(4)權威部門檢測結果顯示：超細干粉滅火劑的滅火濃度為64.4g／m3，是目前國內外已查明的滅火劑中，滅火濃度最低、滅火效能最高、滅火速度最快的一種；(5)超細干粉具有環保性，對大氣臭氧層耗減潛能值(ODP)為零，溫室效應潛能值(GWP)為零，對人體皮膚無刺激，對保護物無腐蝕，無毒無害；(6)超細干粉高效滅火劑因為粒徑小、質量輕，流動性好，能在空氣中懸浮一定時間，還具有趨熱性，因此能實現全淹沒滅火，是目前唯一能實現類氣體全淹沒滅火方式的干粉滅火劑；(7)滅火后的殘留物易清理。3、實施案例超細干粉滅火系統由報警系統和貯壓式自動滅火裝置兩部分組成，在設計過程中，相關的元器件數量、規格、干粉劑量等應按相關規范要求進行設計。報警系統部分與預作用噴水滅火系統相同，一般采用極早期空氣采樣煙霧探測報警系統。超細干粉滅火系統的報警元器件、滅火裝置及其支架等是由貨架來支撐的，在設計時要與高架庫貨架設計同步進行。貨架總體高度和寬度要預留安裝空間，并且要滿足相關消防規范要求的空間要求。此類消防裝置在高度上只有頂層占用高度，寬度與噴水系統所要的空間大小相同即可。滅火裝置的寬度尺寸可以根據總體設計而改變，只要保證其所裝劑量不少也可。自動化物流系統中立體倉庫的消防工作重大而緊迫，在實際的防、滅火工作中，用戶需結合實際使用需求有針對性地選擇滅火劑和滅火器材，同時，設計和實施單位要保證消防系統穩定可靠，消防部門還要嚴格審核、把關。