自动化立体仓库消防系统设计

许剑梅　全英玉　王吉芳　袁　皓

摘要：随着自动化立体仓库的应用日益广泛，配套的消防系统也得到逐渐完善。本文介绍了预作用水喷淋灭火和超细干粉灭火两种灭火系统，并提出了选择和布置立体仓库消防系统的思路。关键词：立体仓库、消防系统、水喷淋灭火、超细干粉灭火近年来，自动化立体仓库需求旺盛，发展迅速。自动化立体仓库货架高度一般超过12米，具有高度高、空间大、面积大、存储密集、存储量大等特点，对消防系统具有较高要求，否则一旦发生火灾，火势容易迅速沿货架层层蔓延、扩散，扑救难度大，若不配套高效可靠的消防系统，极易造成严重的经济损失。随着自动化立体仓库在各行业领域应用日益广泛，消防法规以及消防部门已对自动化立体仓库配套的消防系统提出较高的要求和相关规定，立体仓库消防系统设计和实施正在逐渐完善。目前，立体仓库消防系统主要有预作用水啧淋灭火和超细干粉灭火两种方式。预作用水喷淋灭火系统国家《建筑设计防火规范(GB50016—2006)》中第8.7.1条中规定：可燃、难燃物品的高架库房应设置闭式自动喷水灭火设备。在进行自动化立体仓库设计时，一般根据其存储的物料类型来确定是否需要选择自动喷水灭火系统。水喷淋灭火系统采用大量的水直接喷到保护物上进行灭火，同时有效降低火灾后的温度，可有效扑灭A类火灾，对于不怕水的保护物及有大量水供应的地方不妨为一种良好的灭火系统。但对于遇水发生爆炸，或加速燃烧、剧烈化学反应，或产生有毒、有害物质的产品则不适于采用水喷淋灭火系统。1、工作原理在平时监控状态下，预作用喷水灭火系统的管路中均为干式。并充有一定的压缩空气以供监测，其工作状态由火灾联动报警主机集中监视。当仓库内任何部位发生火灾或存在火灾隐患时，布设在仓库内的空气采样探测器通过多级报警方式确认火灾的发生。在1级报警(即预警期)时。报警系统提示报警区域有异常情况发生，此时火灾尚处于早期无可见烟雾阶段，报警主机将及时发出声光报警，提示消防管理人员库区异常，消防管理人员根据报警区域所处位置到现场查明情况及时处理火灾隐患。若火情继续发展，火灾空气采样探测器进入3级报警(即告警期)时，报警系统联动控制设备启动消防泵，使预作用阀装置之前的管路注水备用，只有当火灾使空气采样探测器进入4级报警(即火警期)时，才开启预作用阀，使喷水管网充水。其压力达到预定值时，通过水流指示器将其注水信号反馈给火灾联动报警主机。如果某部位发生明火燃烧，其温度上升达到设定值时，喷头玻璃球就会自动爆破，水从相应的喷头喷出灭火。2、系统特点预作用水喷淋灭火系统具有以下主要特点：(1)运行安全，平时管网损坏，系统可自动监测，提醒维护，如报警系统误报警使系统充水，由于管道是密封的，也不会有水渍损失；(2)预作用喷水灭火系统使用介质为水，使用方便、成本低、易得，有利于降低系统的造价；(3)维护方便。系统采用钢管连接，阀门、喷头不需定时更换。另外，灭火介质为水，只要保持消防水池的清洁，就不需要定期更换介质，不会造成重复投资，降低维护成本；(4)不适于高价值货物的立体仓库，因为该系统一旦出现误动作或小火灾，将造成巨大的经济损失；(5)若水资源比较紧张，消防用水存放时间较长，水质恶化将提高维护费用；(6)响应时间长。发生火灾时，水从水池到真正的着火点需要一定时间，做不到及时扑救；(7)消防系统一般固定安装在立体仓库高层货架上，静载、动载给货架设计带来较高的难度，尤其是考虑地震等动载因素；(8)国家相关规范和标准落后于现代物流行业应用的高速发展，消防设计单位大多是依《建筑设计防火规范(GB50016-2006)》和《自动喷水灭火系统设计规范(GB50084-2001)》及工作实践的经验来设计，具有一定的风险。3、实施案例预作用水喷淋系统由报警系统和喷水系统两部分组成，在设计过程中，相关的元器件数量、规格、流量等应按规范要求进行设计。预作用喷水灭火系统的报警元器件、喷头、消防管道等是由货架来支撑的，在设计时要与高架库货架设计同步进行。货架总体高度和宽度要预留消防管道安装空间，满足相关消防规范要求的空间要求。超细干粉灭火系统超细干粉灭火剂是近年来随微粉碎技术发展而产生的灭火剂，部颁标准GA578-2005中规定：90％粒径在20微米或20微米以下，且粒径越小，比表面积越大。超细干粉灭火技术体现了“快速响应、早期抑制、高效灭火”这一先进的消防技术理念，是当今世界各国争相研究的前沿技术，自面世以来发展迅速。超细干粉灭火方式在立体仓库中的应用逐渐增多，从总体投资和灭火效率来看是一种较好的选择，但由于立体仓库货架的特殊功能，并不是所有的超细干粉都适合在高架库中使用。目前，国内生产的超细干粉装置的驱动模式主要有两种：①采用燃气驱动。灭火装置内充装ABC干粉，其灭火主要成分为磷酸铵盐，其粉粒90％粒径在20μm以上。就化学灭火剂而言，其粒径与灭火效率成反比关系，即粒径越小，灭火效率越高。因此。其灭火效率仅为真正超细干粉灭火剂的1／6～1／4。由于此类灭火装置喷射时间很短(<1s)，对于有焰燃烧有较好的灭火效果；而对于固体表面燃烧，如纸张、木材、电缆的阴燃，灭火效果较差，灭火释放后，有焰燃烧虽被扑灭，但这种阴燃往往很快又发展为有焰燃烧。该驱动构件装于货架上，发生火灾启动时对货架的冲击力较大，货架设计时应考虑足够的强度。②采用氮气驱动。利用氮气瓶组内的高压氮气，进入超细干粉灭火剂储罐，推动灭火剂通过输运管道由设置在保护区的喷头喷出，迅速灭火。此类灭火装置内充装无机聚合物为基材的复合型材料作为灭火组分，该灭火剂可全淹没应用灭火，也可局部淹没应用灭火。该驱动构件装于货架上，发生火灾启动时对货架的冲击力较小，货架设计时可适当考虑强度。1、工作原理超细干粉自动灭火装置主要由装有超细干粉和驱动气体的灭火剂贮罐、吊环或固定盘座、喷头、压力指示器、感温元件、热引发器、电引发器等组成。根据使用场合的需要，可加装信号反馈器和集热罩。自动启动超细干粉自动灭火装置具备三种启动方式：电控自动、电控手动和定温启动。与任何一种火灾报警系统联动，组成超细干粉无管网自动灭火系统。(1)电控自动启动将与灭火装置相连接的灭火控制器设置于“自动”位置时，灭火装置处于自动控制状态。当

防护区发生火灾时，火灾报警控制系统接收到探测器的火灾信号后发出声光报警信号，延时至设定的时间后启动灭火装置释放超细干粉灭火剂灭火。信号反馈器向火灾报警控制器反馈灭火剂释放信号。(2)电控手动启动当防护区发生火灾时，按下火灾报警控制器或防护区旁气体灭火控制盘的启动按钮，即可按规定程序启动灭火装置灭火。(3)定温启动防护区发生火灾，使环境温度上升至灭火装置设定的公称动作温度(设定68℃)时，无论火灾报警控制器是否动作，灭火装置都自动启动释放超细干粉灭火剂灭火。2、系统特点超细干粉灭火作用机理是以化学灭火为主，物理灭火为辅，具有以下特点：(1)针对所有灭火剂，它具有优良的性能、对有焰燃烧的强抑制作用。超细干粉与火焰混合时。灭火组分迅速捕获燃烧自由基，使自由基被消耗的速度大于生产的速度，燃烧自由基很快耗尽，链式反应历程即被终止，火焰迅速熄灭；(2)超细干粉对扑灭有焰燃烧有很好的速率和效率，而且对一般固体物质的表面燃烧(阴燃)有很好的熄灭作用。当超细干粉晶体粉体与灼烧的燃烧物表面相接时，发生一系列化学反应，在固体表面的高温作用下被熔化，并形成一个玻璃状覆盖层，将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息；(3)使用超细干粉灭火时，浓云般的粉末与火焰相混合，分解吸热反应，可吸收火焰的部分热量，这些分解反应产生的一些不活性气体如二氧化碳、水蒸气等，对燃烧区的氧浓度具有稀释作用，使火的燃烧反应减弱；(4)权威部门检测结果显示：超细干粉灭火剂的灭火浓度为64.4g／m3，是目前国内外已查明的灭火剂中，灭火浓度最低、灭火效能最高、灭火速度最快的一种；(5)超细干粉具有环保性，对大气臭氧层耗减潜能值(ODP)为零，温室效应潜能值(GWP)为零，对人体皮肤无刺激，对保护物无腐蚀，无毒无害；(6)超细干粉高效灭火剂因为粒径小、质量轻，流动性好，能在空气中悬浮一定时间，还具有趋热性，因此能实现全淹没灭火，是目前唯一能实现类气体全淹没灭火方式的干粉灭火剂；(7)灭火后的残留物易清理。3、实施案例超细干粉灭火系统由报警系统和贮压式自动灭火装置两部分组成，在设计过程中，相关的元器件数量、规格、干粉剂量等应按相关规范要求进行设计。报警系统部分与预作用喷水灭火系统相同，一般采用极早期空气采样烟雾探测报警系统。超细干粉灭火系统的报警元器件、灭火装置及其支架等是由货架来支撑的，在设计时要与高架库货架设计同步进行。货架总体高度和宽度要预留安装空间，并且要满足相关消防规范要求的空间要求。此类消防装置在高度上只有顶层占用高度，宽度与喷水系统所要的空间大小相同即可。灭火装置的宽度尺寸可以根据总体设计而改变，只要保证其所装剂量不少也可。自动化物流系统中立体仓库的消防工作重大而紧迫，在实际的防、灭火工作中，用户需结合实际使用需求有针对性地选择灭火剂和灭火器材，同时，设计和实施单位要保证消防系统稳定可靠，消防部门还要严格审核、把关。