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大型立体物流仓库火灾蔓延的特性研究

一、国内外高架立体仓库的特点以及火灾蔓延的特点

全球经济一体化，促使大量物流集中在若干大型物流中心流动，即提高了各生产企业产品的物流速度，
又降低了物流成本，同时给大型商业流通企业的商品配置及管理带来了诸多便利。
品种繁多的产品流动，促成了物流中心的发展，也带动大面积物流仓库的诞生。物流仓库的自动化。信
息化管理。使得仓库的物品按照机械化传送。高层叠放成为现实，由此带来单体物流仓库。面积达几万平
方米，货架成几十到上百列，其特点有以下几个特征。
货物多为中小体积，密集叠放，列间距仅3米，高度十几米到三十米不等。
货物品种多以家电日常用品等，外包装为易燃物。
货物价值较高，贵重。
仓库的防火分类为丙项。
上述货物高层叠放，从火灾发生到蔓延有下述特点。
所有商品都配有外包装箱其多为易燃品，燃点低易着火。
货架列间距较近，着火点通过热能辐射极易引燃相邻货架。
货架空间呈上下十几米到三十米，前后3米，左右几十米，足以形成烟筒效果，能迅速将底部着火
点热量拔高上升，形成上下火焰迅速蔓延。
单体库堆垛物品热能达几十兆瓦，随着燃烧，仓库整体钢梁都受到威胁。

二、现有消防报警设在高架立体仓库中使用特点

感烟探头：感烟探头灵敏度5-10obs/m灵敏度较低，探测按装高等小于12米，故在货架上方屋顶上
无法安装。
感温探头：感温探头属火灾发展后期环境温度上升达80℃以上时才能动作。其报警时火灾已呈蔓延势
头，灭火时间及撤离时间很短。
红外对射：由于货物密集堆垛，无法使用。
火焰探测器：由于货物密集堆垛，无法使用。
空气采样感烟探测器：可将空气采样管密集穿插在货架中，在高度上分层，然后水平铺设，可早期探
测火灾隐患。

三、货架着火点火灾蔓延特性研究

在研究货架火焰蔓延时，选择了模拟家电类商品的标准组件作为典型的燃烧物。每个标准组件纸箱的尺
寸约为47cm×47cm×33cm,质量3.3kg,其中，纸箱板质量1.3kg,聚苯泡沫质量0.69kg,ABS板质量1.3kg,
货架上可燃物总质量约53kg。

表1试验工况
燃烧物燃烧物质量/kg摆放方式
带包装家电约53货架
约67堆垛
实验使用两个完全相同的长2m、宽0.6m、高2.4m的钢制货架A和B,每个货架都有四层,层与层之间高度
差为0.6m.每层都铺有钢制的隔板.货架实验共进行了3组.,编号为TH-1、TH-2和TH-3。如图1和图2所
示，三组实验中两个货架A和B均平行并排放置，A货架每层放置四个模拟家电标准组件，一共放置16个
标准组件。B货架和A货架相同的摆放方式放置16个标准组件大小相同的空纸箱。它们之间的间距在三组
试验中分别为1.5、2.0、2.5m。观察两个货架之间的辐射引燃情况，各组实验采用的点火方式均是在A货
架底层的东侧一端的纸箱上撒300mL汽油后点火。

图1组件纸箱在货架上放置示意图

图2货架实验布置情况
2．2实验现象
三组试验中A货架的火灾发展均呈相似的情况。以TH-2的实验现象为例，说明货架火灾的发展过程。
点火后，A货架东侧最下层的纸箱即开始快速燃烧,火焰高度高于货架两层隔板的高度。由于受到
货架隔板的限制，火焰一方面从货架的两侧卷绕着向上层传播，另一方面沿着隔板下方向货架的另一
端传播。点火20s后，起火纸箱正上方的第二层纸箱开始燃烧，接着又传向起火纸箱正止方的第三层纸箱。
火焰在迅速向上传播的同时，也横向朝西侧一端蔓延。上层的纸箱由于受到下层着火纸箱火焰直接接触和
灼烤的作用，横向火焰传播速度快于下层。约270s后，整个货架开始剧烈燃烧，达到充分发展阶段。TH-2
实验A、B货架之间的间隔为2m,火焰无法从A直接蔓延到B。但此时由于处于猛烈燃烧的A货架的辐射作
用，B货架第三层中部的纸箱朝向A货架的一侧开始冒烟烟阴燃，箱体也逐炭化变黑，接着第三层纸箱也
开始变黑冒烟，约490s时，B货架的三层最先冒烟的纸箱着火，在它的火焰和来自A货架的辐射热流的作
用下。540S第四层纸箱也被引燃，B货架的三、四层纸箱开始进入猛烈燃烧期。随后第二层也开始燃烧，
最后第一层的纸箱被第二层掉落的燃烧物引燃，整个B货架卷入燃烧。B货架被引燃的顺序是二层三层四
层一层。整个火灾发展的过程。如图3所示。
2．3模拟家电货架的火灾发展和火焰蔓延特点
（1）模拟火灾蔓延速度如图4所示。火焰的向上传播速度远远快于横向传播速度，货架上层横向传播速度
快于下层传播速度，火焰的传播呈V型。当货架下层的纸箱着火时，火焰高度高于货架层高时，受到隔板
的阴挡发生偏斜，上方的两三个纸箱同时受到火焰的直接接触和向上的热流的灼烤作用被引燃，燃烧后又
引燃其上方更多的纸箱，所以火焰向上方的传播速度较快。而火焰在同层纸箱之间的火焰传播多半只能依
赖直