高架倉庫具有占地面積小, 儲存容量大, 可有效節省用地, 減少使用成本, 實現電腦與堆垛機配合自動存取物件等優點, 可大幅度提高貨物的管理效率。此類倉庫現已廣泛應用于煙草、食品、紙張、電器、化工原料等物資的倉儲。高架倉庫的應用給生產及物流帶來了極大的方便, 同時也帶來了如傳統滅火系統難以勝任、火災蔓延迅速、滅火難度大等一系列消防問題[1]。

高架倉庫的火災特點主要包括: (1) 規模大, 空間高。高架倉庫的總面積通常為6 000~20 000 m2左右, 高度在16~35 m左右, 火災發生后滅火難度大。 (2) 貨物存放密集, 火災蔓延速度快, 必須在火災初期有效滅火。 (3) 高架倉庫儲存物有時為可燃液體, 但其包裝物通常為A類火災 (可燃固體物質) , 因此用于高架倉庫的滅火劑應是ABC滅火劑, 且不能使儲存物產生化學物理變化。 (4) 物流采用堆垛機自動存取, 堆垛機通常采用軌道運行, 不便于采用防火分隔物進行隔離, 要求應用的滅火系統能在高大空間有效撲滅火災, 且便于安裝維護, 不影響堆垛機自動存取運行。 (5) 貨件按格分層存放于密集貨架中, 上下左右相互遮擋且有很多縫隙, 存在滅火劑直接噴射不到的“死角”, 因此使用的滅火劑必須具有全淹沒滅火的效能。

目前國內外高架倉庫選用的水滅火系統主要有水噴淋滅火系統、水噴霧滅火系統、細水霧滅火系統等[2]。水噴淋滅火系統是目前應用較廣泛的消防設備, 對于高層建筑及商場等場所具有較好的滅火效果。水噴霧滅火系統是把噴射的水滴變成細小霧滴進行滅火, 相比較水噴淋滅火效率要高得多, 水噴霧滅火系統應用于電纜隧道等場所滅火效果比較理想。細水霧滅火系統是把噴射的細小霧滴通過高壓噴射變成小于400μm的霧滴進行滅火, 霧滴遇火焰高溫后迅速汽化, 最大限度排斥火場的空氣, 降低燃燒物周圍的氧含量, 使燃燒受抑制或中斷。細水霧比水噴霧滅火效率高, 因而應用于電纜火、油噴霧火及高度小于5 m場所的火災撲救表現較優越。

雖然水滅火系統對于大多數場所具有較好的滅火效果, 但其應用于高架倉庫存在著如下缺陷: (1) 需要大型專用水池、專用水泵等設備, 增加了高架倉庫初建成本及維護成本。 (2) 需要專用管道, 大量的管道安裝于高架倉庫的立體貨架上, 影響堆垛機的運行, 同時增加了貨架的負荷。 (3) 系統維護中需定期試壓, 泄漏的水容易浸濕貨物及倉庫地面, 帶來不必要的損失。除此之外細水霧滅火系統由于靠霧滴汽化后排斥火場的空氣, 使燃燒物周圍的氧含量降低而滅火, 因而不適于高于5 m, 容積大于500 m3的空間滅火。

超細干粉管網滅火系統, 是用管道輸送滅火劑到防護區, 由安裝于防護區噴頭釋放滅火劑的滅火系統, 按滅火劑輸送方式可分為管網系統或無管網系統。該滅火系統應用了近幾年比較成熟的撲救火災的控制釋放技術, 采用電控啟動、定溫啟動、電控手動啟動等多種啟動方式, 應用于相對封閉空間的全淹沒滅火或開放場所局部保護滅火, 具有安裝、維護方便, 應用靈活, 滅火效能高等一系列優點。超細干粉無管網滅火系統由火災探測控制系統及懸掛式滅火裝置組成。目前實際投入高架倉庫應用的為無管網滅火系統。

目前滅火裝置按驅動方式分為貯壓式和非貯壓式兩類, 其組成結構如圖1所示。貯壓式滅火裝置, 主要由滅火劑貯罐、噴頭、壓力指示器、感溫元件、熱引發器、電引發器等組成。非貯壓式滅火裝置主要由滅火劑貯罐 (或殼體) 、氣體噴發劑盒、鋁箔噴口、熱引發器、電引發器等組成。滅火裝置采用溫控啟動、電引發啟動兩種啟動方式。

圖1 兩類滅火裝置的組成結構  下載原圖

滅火裝置采用溫控啟動或電控啟動, 單具滅火裝置可同時具有溫控啟動和電控啟動兩種啟動方式, 其工作控制原理如圖2所示。當防護區發生火災時, 環境溫度上升至滅火裝置設定的公稱動作溫度時, 滅火裝置自動啟動釋放超細干粉滅火劑滅火。將滅火裝置上的電引發器與火災探測報警系統相連接, 則滅火裝置處于電控啟動方式。

防護區發生火災時, 滅火控制器接收到探測器兩個獨立的火災信號后發出聲光報警信號, 延時至設定的時間 (不超過30 s) 后啟動滅火裝置釋放超細干粉滅火劑滅火。裝有信號反饋器時, 信號反饋器向滅火控制器反饋滅火劑釋放信號。

圖2 超細干粉滅火裝置工作控制原理圖  下載原圖

無管網懸掛式滅火裝置充裝的超細干粉滅火劑, 粒徑越小, 滅火效能越高。目前在用的ABC超細干粉滅火劑有兩類: (1) 磷酸銨鹽ABC超細干粉滅火劑[3], 該類滅火劑的滅火機理主要是阻斷燃燒鏈式反應, 即化學抑制作用。滅火劑90%的粒徑在20μm以下, 在火場反應快, 全淹沒滅火效能≤0.120 kg·m-3。 (2) 聚磷酸銨ABC復合超細干粉滅火劑, 滅火劑90%的粒徑在15μm以下。該類滅火劑通過復合的方法把化學滅火的優勢和物理滅火的優勢有機結合起來, 對有焰燃燒的化學抑制作用, 對無焰燃燒的窒息作用, 以及對熱輻射的遮隔、冷卻作用是此類滅火劑的集中表現。滅火劑在撲滅固體火災時, 其復合材料微粒在火的高溫作用下, 在燃燒的固體表面形成一層玻璃狀的膜, 將燃燒物與空氣隔離, 瞬間撲滅固體的無焰燃燒, 對于防止固體燃燒物的復燃, 有類似于水的效能。該類滅火劑全淹沒的滅火效能≤0.065 kg·m-3, 是水的60倍以上;滅火速度<6 s, 是水的40倍以上[4]。

由于高架倉庫貨件堆放密集, 發生火災時, 火勢蔓延迅速。為迅速滅火, 應選用滅火效能高的滅火劑, 以減少火災造成的損失, 同時可有效減少懸掛在貨架上的滅火裝置數量, 減輕貨架負擔。

面積法或體積法是局部保護滅火系統兩種不同的設計方法。面積法適用于保護對象是平面時的設計, 如有限可燃液體的表面保護;體積法適用于保護對象是多面體時的設計, 例如呈立體性質的貨件、貨架等。兩種方法應用的保護對象不同, 其滅火劑的設計用量、滅火裝置的布置等要求也不同。

高架倉庫起火時, 其密集架內的貨件頂部平面火須熄滅, 其四個側面的火及底部的火也必須熄滅。如采用面積法進行設計, 勢必造成滅火劑設計用量及滅火裝置數量嚴重偏少, 使滅火濃度達不到要求;滅火裝置布置時也會使保護物除垂直平面外其他的幾個面得不到保護, 而使這幾個面的火不能被撲滅。因此高架倉庫的超細干粉滅火系統應采用體積法進行設計, 只有這樣才能保證在火災發生時, 噴放的滅火劑全方位滅火, 起到保護人身和財產安全的作用。按國內外有關標準的規定, 保護對象的體積計算應采用假定的封閉罩的體積, 如圖3所示。

圖3 滅火系統體積法保護封閉罩  下載原圖

為便于堆垛機的運行, 高架倉庫中靠墻的貨架為單排貨架, 其他為背靠背的兩排貨架。滅火裝置安裝于單排貨架的一側及兩排貨架的中間空隙, 如圖4、圖5所示。滅火裝置啟動控制線沿貨架槽鋼底部走線, 滅火裝置的安裝不影響堆垛機的運行及貨物的自動存取。

在貨架中每兩層貨件安裝一層滅火裝置, 每層滅火裝置保護下面及左右共8件貨件, 每件貨件3.375 m3, 總體積為27 m3。復合型超細干粉滅火劑滅火效能為0.065 kg·m-3, 考慮到高大空間的可靠滅火, 乘以1.5倍的安全系數, 充裝量為3 kg的單具滅火裝置, 局部淹沒應用滅火保護范圍大于30 m3, 可以可靠滅火。

圖4 滅火裝置安裝設計圖  下載原圖

圖5 滅火裝置在高架倉庫實際安裝圖  下載原圖

試驗證明高架倉庫貨架發生火災時, 在本排貨架迅速蔓延;由于貨架之間隔一條1.5~2 m寬的堆垛機運行通道, 火要蔓延到鄰排貨架, 需要一定的時間。因此, 高架倉庫滅火分區或者滅火單元宜以貨架劃分, 1~2排貨架為一個滅火分區 (滅火單元) , 如圖6所示。

圖6 超細干粉滅火系統滅火分區劃分  下載原圖

滅火系統與安裝于本排的空氣采樣報警系統相連, 發生火災時, 該排貨架的滅火系統啟動, 既及時有效地撲滅局部火災, 又避免了一處發生火災整個倉庫的滅火裝置全部啟動, 能防止不必要的浪費。

滅火實驗室長寬高分別為16 m、12 m、10 m, 里面安裝4排貨架, 每排貨架放置4層貨件, 每層4件, 每件貨件長寬高均為1.5 m。按實際工程應用每兩層貨件安置1具充裝量為3 kg的滅火裝置, 按3行布置, 每行3具, 如圖7所示。

在貨架上鋪上麻布條, 在貨件上噴灑93#車用汽油, 引燃貨件, 自由燃燒5 min后手動啟動滅火系統滅火。滅火劑噴射5 s后火焰熄滅, 打開實驗室門及排風扇, 繼續觀察10 min, 貨件未復燃。圖8為貨件著火情況, 圖9為滅火后情況。

圖7 滅火試驗模型示意圖  下載原圖

高架倉庫由于規模大、空間高、貨物存放密集、物流自動化程度高等自身特點, 帶來了傳統的消防設施難以勝任、火災難以撲救等問題。超細干粉滅火系統具有滅火效率高、便于安裝維護等特點, 采用分層布置、分區啟動的方式, 可有效撲滅高架倉庫初期火災, 可靠保護高架倉庫的安全。

圖8 貨件著火情況  下載原圖

圖9 滅火后情況