某立体仓库火灾自动报警系统设计

◎ 刘双安，刘玉苹

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001)

近年来，立体库在各行业应用日益广泛，立体库具有高度高、空间大和存储密集等特点，对消防系统要求较高，否则极易造成严重的经济损失。火灾自动报警系统可在火灾初期通过烟感、温感等火灾探测器及时发现，并发出报警信号，启动自动灭火设备，对火灾的发生起到预防预警作用，减少火灾酿成的损失。本文介绍了某面粉立体库的火灾自动报警系统的设计，并对高大空间火灾探测器的选择及粉尘爆炸危险环境中消防设计进行简单分析。

1 项目简介

该立体仓库由两部分组成，即立体仓库和理货间。其中理货间为地上两层，建筑高度14.59 m，面粉立体仓库为一层，建筑高度28.59 m，占地面积4890.64 m2， 建筑面积6243.25 m2。室外消火栓用水量为45 L·s-1，自动喷水系统采用预作用系统。

2 报警形式的选择

本工程为扩建工程，原厂区已设有消防控制室，原消防控制室内设有火灾报警控制器、消防联动控制器和消防控制室图形显示装置、消防应急广播的控制装置以及消防专用电话总机等设备。原火灾报警控制器、消防联动控制器剩余点数满足本工程新增消防设备点数需要。本工程设置消防接线箱，通过信号二总线接入消防控制室控制主机。

3 不同类型火灾探测器的分析

3.1 点型感烟探测器

点型感烟探测器只能适用于12 m及以下的场所。当火灾发生时，烟气在上升阶段会逐渐被空气稀释，烟气中的温度和浓度逐渐降低，从而导致烟气的浮力越来越小，烟气上升的速度会越来越慢，当烟气的浮力和重力达到平衡时，烟气不再上升。由于库房内空间较高，烟气可能上升不到顶棚就达到平衡位置，同时由于存在热障现象，导致产生热空气层，阻止烟气上升到库房顶棚点型感烟探测器的位置[1]。

3.2 点型感温探测器

点型感温探测器只能适用于8 m及以下的场所。由于起火点位置未知且本工程内有多层货架遮挡，温度很难达到顶棚感温探测器的报警阀值，灵敏度较低，即使温度达到顶棚感温探测器的报警阀值，火灾可能已经发展到严重阶段，起不到预警作用[2]。

3.3 线型光束感烟探测器

线型光束感烟探测器的工作原理是烟减光法，当发射器发出的红外线穿过火灾产生的烟时，减光度降低，当减光度降低到设定值时判定火灾。光束感烟探测器集发光器与接收器于一体，配合反射板，组成线型光束感烟探测器。发光器发出的红外光束撞到反射板上后，便返回到接收器。线型光束感烟探测器适用于无遮挡的大空间，在正常情况下有烟、粉尘、水雾滞留的场所不适用线型光束感烟探测器[3]。

3.4 吸气式感烟探测器

吸气式感烟火灾报警探测器主机由吸气泵、激光探测腔、控制电路和显示屏幕等组成。吸气式感烟火灾报警探测器主机与采样管组成一套完整的系统。由吸气泵通过采样管（采样管通常为UPVC管或钢管）将被保护区内空气样品连续不断地送入探测器。被采集的空气样品由过滤器过滤灰尘杂质后进入激光探测腔，经过光电转换，最终将被采集的空气样品中的烟雾浓度通过控制电路传输到显示屏幕，显示屏幕上显示出采用空气的中烟雾的浓度，并根据烟雾浓度以及预设的报警阀值，输出相应的报警信号，具有四级报警输出，能够在火灾发生前期及时预警，具有较高灵敏度。

3.5 点型火焰探测器

点型火焰探测器分为点型紫外火焰探测器、点型红外火焰探测器和点型红外紫外复合型火焰探测器。通过识别火焰光谱中的红外线和紫外线，从而达到探测火灾的目的。其适用于火灾发生时易产生明火的场所和火灾初期无阴燃阶段的场所，反应迅速，温度可靠。

3.6 双波段图像型火焰探测器

双波段图像型火焰探测器由红外摄像机及彩色摄像机组成，可将采集到的红外视频图像信号和彩色视频图像信号传送给信息处理主机，使火灾探测和图像监控得到有机结合。但在摄像机前不能有遮挡，为了避免出现探测盲区，需要多个探测器配合使用。

通过对以上几种火灾探测器的分析可知，适用于高大空间的探测器有线型光束感烟探测器、线型光束感烟探测器、吸气式感烟探测器、点型火焰探测器和双波段图像型火焰探测器。结合立体仓库的特殊性，采用吸气式感烟探测器与线型光束感烟探测器。

立体库层高为28 m且内部布置有高层货架，根据《火灾自动报警系统设计规范》第12.4.1条，立体库需要选择两种火灾参数的火灾探测器。根据现场实际情况，立体货架区域选用吸气式感烟火灾探测器。采用分层组网方式，分别在货架的第3层、第6层、第10层、第13层货架上设置采样管，同时在第13层至屋架区域采用线型光束感烟火灾探测器。考虑到货架上存放的是袋装面粉，所以选择带有过滤网以及带有自清洗功能的吸气感烟火灾探测主机。吸气式感烟探测器及采样管的安装见图1。

图1 吸气式探测器安装示意图

吸气式感烟火灾报警探测器主机需要DC24V专用电源以保证其稳定工作，所有专用电源接至AC220V消防专用电源。为了便于检修，探测器主机安装在距地1.3～1.5 m高为宜。一个吸气感烟火灾探测主机所连接的采样管总长不宜超过200 m，单根采样管长度不宜超过100 m，一根采样管只能在一个防火分区内采集空气样本，不能跨越防火分区采集。采样管和采样孔应有明显的消防标识。采样管上的一个采样孔可视为一个点式感烟探测器，其保护面积、保护半径等应与感烟火灾探测器的保护面积、保护半径一致。采样孔直径最小不能小于2 mm，最大不能大于5 mm。采样孔不得设在采样管的连接部位。安装在灰尘较大场所的探测器应具有灰尘过滤器，可随时清洗、重复利用和维护方便。

4 消防联动及火灾自动报警系统的设计

本立体库的消防联动及火灾自动报警系统包含消防联动控制系统、火灾自动报警系统、防火门监控系统、消防电源监控系统、气体灭火系统、电气火灾监控系统消防应急照明和疏散指示系统等。

火灾发生时，安装在现场的火灾探测器将信号传输至厂区消防控制室内火灾报警控制器，联动开启预作用阀组、开启快速排气阀前电动阀，启动喷淋泵。同时，水流指示器、信号阀、压力开关、喷淋泵和快速排气阀前电动阀等设备的状态信息均反馈至火灾报警系统中，并在图形显示系统中显示、记录。

4.1 自动喷水灭火系统

本工程自动喷水灭火系统形式采用预作用系统。预作用阀组开启的联动触发信号可以是同一报警区域内两只及以上独立的感烟火灾探测器的报警信号，也可以是一只感烟火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号。由消防联动控制器控制预作用阀组的开启，使预作用系统转成湿式系统；报警阀组压力开关的动作信号作为启动喷淋消防泵的控制信号，直接启动消防泵。

4.2 防火门监控系统

由常开防火门所在防火分区内的两只独立的火灾探测器或一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号，作为常开防火门关闭的联动触发信号，联动触发信号应由火灾报警控制器或消防联动控制器发出，并应由消防联动控制器或防火门监控器联动控制防火门关闭。

疏散通道上常开防火门及常闭防火门的开启、关闭及故障状态信号应反馈至防火门监控器。

4.3 电气火灾监控系统

采用剩余电流式电气火灾监控探测器，安装在本工程配电总箱处，电气火灾监控器安装在消防控制室。立体库层高超过12 m，库房内灯具安装方式为顶部吊装，在立体库的照明配电箱出线回路上设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。

4.4 消防电源监控系统

在消防配电箱进线及出线处装设电压/电流互感器，可以实时监测并显示各消防设备的电源状态，当消防设备电源发生过压、欠压、缺相、过流和中断供电等故障时，消防设备电源监控器进行报警、记录相应数据并显示故障点位置。

4.5 气体灭火系统

气体灭火系统采用七氟丙烷灭火，主要由火灾探测系统（火灾探测器、火灾报警控制器）、灭火控制系统（气体灭火控制主机、声光报警器、紧急启动/停止按钮）和灭火设备3大部分组成。系统具有手动启动和自动启动方式。自动启动方式的触发信号分为两种，即同一保护区内两只独立的火灾探测器（一个感烟火灾探测器和一个感温火灾探测器组合）的报警信号以及一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号。气体灭火系统启动时需要将气体灭火控制器直接连接的火灾探测器的报警信号、选择阀的动作信号及压力开关的动作信号反馈至消防联动控制器及系统的联动反馈信号。气体灭火系统的联动控制示意图如图2所示。

图2 气体灭火系统联动控制示意图

4.6 消防应急照明和疏散指示系统

本工程只在理货间设置消防应急照明和疏散指示系统，立体库内为高层货架及自动化设备出入库生产作业，故立体库内未设置消防应急照明和疏散指示系统。消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型。系统由应急照明控制器、应急照明集中电源和A型应急照明灯具组成。应急照明控制器由消防电源供电，与火灾报警控制器采用信号线连接，当发生火灾时由火灾报警控制器输出的火灾报警信号作为应急照明控制器自动应急启动触发信号。应急照明控制器除了自动启动外还应具有手动应急启动。应急疏散照度为疏散走道不低于1.0 lx，安全出口外面不低于1.0lx，楼梯间不低于5.0lx。

4.7 防排烟系统

理货间采用机械排烟，立体库采用自然排烟。理货间内两只独立的火灾探测器的报警信号作为联动触发排烟口或排烟阀的开启信号，同时消防联动控制器联动控制排烟口、排烟阀的开启以及开启排烟风机。在消防控制室的手动控制盘上可以直接手动控制排烟风机的启动或停止。排烟阀、防火阀等设备的动作信号应反馈至消防联动控制器。

5 粉尘爆炸危险场所的设计

本工程为成品面粉的理货及存储，从保证安全生产角度出发，立体库主要功能是存储，电气设备选择普通型。理货间为面粉的运输整理，存在泄漏的可能性，一旦泄漏就会有粉尘爆炸的安全隐患，所以理货间电气按照粉尘爆炸21区设计。理货间内电气设备采用粉尘防爆型产品，其防爆标志为Ex tD ⅢB T145 ℃ Db IP65。

在火灾自动报警线路接入粉尘爆炸危险环境前端设置安全栅，以保证粉尘爆炸危险环境的电路是本安电路，其中电源隔离式安全栅最多可接2只声光报警器，总线隔离式安全栅最多可接32只本安编码设备。

粉尘爆炸场所中控制电缆应选择铜芯1.0 mm2及以上，电力及照明应选择2.5 mm2及以上，粉尘爆炸场所电缆敷设采用钢管配线时，应采用镀锌焊接钢管且钢管螺纹旋合不应少于5扣，同时在钢管连接的螺纹部分应涂铅油或磷化膏[4]。

6 火灾自动报警系统电缆选择

依据《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116— 2013），火灾自动报警系统的供电线路以及联动控制线路应采用耐火铜芯电线电缆。火灾自动报警系统中的报警总线、消防应急广播和消防专用电话等传输线路采用阻燃耐火电线电缆。

结合本工程点位较少且分散的特点，消防线路中控制、通信、电源线路均单独穿管敷设镀锌SC管明敷，外刷防火涂料[5]。

7 结语

随着社会经济的不断发展，建筑外形高大存储物品复杂的建筑会越来越多，结合实际工程特点，综合分析影响因素，合理选择火灾探测器对火灾预警、灭火起着至关重要的作用，为企业的安全生产和社会的稳定发展提供了保障。