王明宇

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100043）

1 工程概況

本工程為貴州茅臺酒股份有限公司“十三五”中華片區(qū)茅臺酒技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目——中華片區(qū)酒庫項(xiàng)目，主體結(jié)構(gòu)形式均為多層框架結(jié)構(gòu)，合理使用年限50 年，耐火等級二級，抗震設(shè)防烈度為6 度。生產(chǎn)的火災(zāi)危險性類別為甲類。按規(guī)范要求為甲類液體庫房，屬于爆炸性危險場所。

2 酒庫火災(zāi)危險源特點(diǎn)

2.1 特點(diǎn)

（1）白酒的主要成分是乙醇，在常溫下呈液態(tài)，無色透明，易揮發(fā)，易燃燒爆炸。成分為CH3CH2OH（C2H6O 或C2H5OH）或EtOH，折射率1.36～1.39，pH 值3.5～4.5，閃點(diǎn)23.9～28 ℃，爆炸濃度極限3.3%～19%，最大爆炸壓力7.5 kg/cm2。

（2）酒庫內(nèi)空氣濕度較高，易形成封閉的火災(zāi)環(huán)境；內(nèi)堆放的酒壇多而密，易導(dǎo)致火勢迅速蔓延；存儲的酒液易燃易爆，一旦著火，火勢劇烈，難以撲滅；酒庫內(nèi)溫度較高，易發(fā)生自燃現(xiàn)象。

2.2 常見的火災(zāi)危險源

（1）電氣設(shè)備故障或不當(dāng)使用，例如損壞或老化的電線電纜、電器設(shè)備過載、短路等均會引起火災(zāi)。

（2）靜電：靜電種類包括，靜電電荷積累、人體摩擦產(chǎn)生的靜電，靜電放電引起的火花，在干燥的環(huán)境下，人體與地面、物體的摩擦?xí)щ?，?dāng)接觸到導(dǎo)體或靜電敏感設(shè)備時，可能會引發(fā)放電，進(jìn)而引起火災(zāi)。通風(fēng)不良、濕度不足或地面絕緣等情況下，容易造成靜電電荷的積累，并造成靜電火花放電，從而引發(fā)火災(zāi)。

（3）酒壇的自燃，由于酒桶內(nèi)部有微生物作用所釋放的熱量難以散發(fā)出去，導(dǎo)致酒壇自燃。

3 紅紫外復(fù)合火焰探測器運(yùn)行原理、機(jī)制和優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 運(yùn)行原理

（1）波段火焰探測器是一種利用光譜學(xué)原理檢測火焰的傳感器，其檢測原理基于火焰在不同波長范圍內(nèi)具有獨(dú)特的輻射特性。它可以通過分析火焰產(chǎn)生的紅外、紫外和可見光等波段的能量輸出來判斷是否存在火情。

由圖1 可見燃燒產(chǎn)生的電磁波主要有紅外波段的熱輻射、可見光波段的光輻射、紫外波段輻射。

圖1 光譜分布圖

（2）紅紫外復(fù)合火焰探測器依靠檢測燃燒所產(chǎn)生的光輻射來區(qū)別火焰是乙醇燃燒還是其他物質(zhì)的燃燒。在燃燒中，不同種類的化合物會產(chǎn)生不同的光譜特征，這些光譜特征可以通過火焰探測器進(jìn)行檢測。

（3）紅紫外復(fù)合火焰探測器使用的波長范圍通常是2～20 μm，即2 000～20 000 nm。在這個波長范圍內(nèi)，各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)射的光譜特性是不同的，可以通過檢測這些特定波長范圍內(nèi)的輻射來確定存在的化學(xué)物質(zhì)，詳見圖1。

3.2 運(yùn)行機(jī)制

（1）在乙醇燃燒的初始階段，由于燃燒產(chǎn)生的溫度比較低，產(chǎn)生紫色的光譜。當(dāng)乙醇燃燒到一定程度時，由于產(chǎn)生了更高的溫度和更強(qiáng)的光譜，會產(chǎn)生橙色的光譜。乙醇燃燒時，其中藍(lán)色光的強(qiáng)度最大，占據(jù)了整個光譜中的重要比例。在紅外光譜區(qū)域，乙醇燃燒的峰值位置處于4.0 μm 附近乙醇燃燒釋放的光強(qiáng)度通常比其他類型的火源要高，可以達(dá)到數(shù)千毫瓦/平方厘米以上的水平，具有較大的探測優(yōu)勢。

（2）木材、蠟燭的光譜曲線在3.3～4.1 μm 區(qū)間內(nèi)都近似一條水平直線，無明顯特征。而乙醇在3.4μm 呈現(xiàn)出較強(qiáng)的發(fā)射峰，但是還有兩個獨(dú)特的輻射波段。一個是在3.8 μm 附近單獨(dú)存在較強(qiáng)的發(fā)射峰，另一個是在4.3 μm 附近時由于吸收強(qiáng)度不及其他幾種可燃物而出現(xiàn)的峰值輻射波段。這是區(qū)別于其他火焰光譜的主要特征波段。因此將3.8 μm 和4.3 μm作為乙醇火焰探測紅外傳感器的中心波段，詳見圖2。

圖2 四波段檢測波長散點(diǎn)圖

（3）UV 用來接收火焰產(chǎn)生瞬間釋放出的大量紫外信號，啟動檢測。

（4）IR 4.3μm 主要判定波長。乙醇（C2H6O）燃燒后的主要產(chǎn)物二氧化碳（CO2），CO2共振。

（5）IR 3.8μm 用來排除外來光源（如日光燈）及高溫?zé)嵩矗訜崞鳎┑母蓴_。

（6）IR 5.0μm 則用來排除現(xiàn)場低溫物體（如人體）紅外輻射帶來的干擾。

3.3 優(yōu)缺點(diǎn)

（1）高靈敏度：靈敏度比其他類型的火焰探測器更高。

（2）能夠檢測多種類型的火焰：由于波段火焰探測器可以檢測不同波段的輻射特性，因此可以檢測多種類型的火焰，包括明火和難以觀察的低溫火焰。

（3）可靠性高：波段火焰探測器具有誤報率低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠提高系統(tǒng)的可靠性。具有自我診斷功能，全面的自我診斷功能和故障報警輸出。

（4）響應(yīng)速度快：波段火焰探測器的響應(yīng)速度通常比其他類型的火焰探測器更快，可以迅速發(fā)現(xiàn)火情，防止火災(zāi)事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

（5）安裝便捷：支持繼電器，電流環(huán)和485 等多種通訊方式，部分的不同品牌探測器可兼容使用。

（6）缺點(diǎn)：價格較高，紅紫外復(fù)合火焰探測器相對其他類型的火焰探測器價格較高。受不明光源容易產(chǎn)生誤報，例如：金屬反光、太陽光直射，電器的高功率熱源。還需要定期清理，光學(xué)鍍膜容易被灰塵污染，報故障信號。

4 組成及試驗(yàn)檢測項(xiàng)目

4.1 紅紫外復(fù)合火焰探測器的主要組成部分，詳見表1

表1 探測器的主要組成部分及功能

4.2 型式試驗(yàn)檢驗(yàn)

（1）光源穩(wěn)定性：光源強(qiáng)度、角度、距離等參數(shù)需要按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)置，以確保測試結(jié)果的有效性。

（2）靈敏度：在不同距離和角度下，制造火源對探測器進(jìn)行點(diǎn)火，觀察探測器的反應(yīng)時間、觸發(fā)條件和誤報率等參數(shù)，并進(jìn)行記錄分析。

（3）干擾抗性：在模擬實(shí)際使用場景的情況下，對探測器進(jìn)行電磁輻射、機(jī)械震動、煙霧干擾等干擾測試，觀察探測器的干擾抗性和誤報率等指標(biāo)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

（4）可靠性：長時間運(yùn)行測試是評估探測器可靠性的重要手段。將探測器安裝在特定場所，長時間運(yùn)行，觀察其故障率、穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5 安裝技術(shù)要求

5.1 布局考慮

（1）探測器的靈敏度不僅與火勢的大小有關(guān)，還和探測距離成反比。這是由于探測器主要是利用傳感器將監(jiān)測到的火焰輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將信號輸入工業(yè)計算芯片里與系統(tǒng)原設(shè)定的閾值進(jìn)行比較、運(yùn)算和分析處理來綜合判別火災(zāi)信號的。但是實(shí)際上隨著監(jiān)測距離的逐步增大，監(jiān)測到的輻射信號也會逐步衰減，而且當(dāng)探測距離增大到一定程度時，火焰探測器會因?yàn)楸O(jiān)測到的信號沒有達(dá)到閾值而無法進(jìn)行準(zhǔn)確快速的判別。

（2）茅臺酒庫每層設(shè)三個防火分區(qū)，每棟酒庫共15 個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)約為20.4 m×19.9 m 的不等邊區(qū)域，對角距離在26～28 m 之間，面積為384 m2，分區(qū)內(nèi)還均勻分布著四根框架柱。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，火焰探測器的水平檢測角度為0～45°（如圖3），水平檢測距離為31～35 m；垂直檢測角度為0～60°，垂直檢檢測距離為25～35 m。為保證火焰探測器的準(zhǔn)確性和無死角，現(xiàn)場分別在四個角落靈活部署的四個火焰探測器（如圖4），確保檢測半徑，實(shí)現(xiàn)全角度、全方位共同監(jiān)控，實(shí)時監(jiān)測。

圖3 視野示意圖

圖4 空間布位示意圖

5.2 安裝原則

在安裝火焰探測器時，需要選擇合適的角度和高度，以避免探測盲區(qū)和障礙物的遮擋。為避免間接入射和反射，同時預(yù)防外部污染物附著在鏡面上對靈敏度造成影響，應(yīng)將火焰探測器的鏡頭正對探測區(qū)域，并將探頭向下一定角度。對于高度較高的被保護(hù)物體，通常探測器要高過保護(hù)目標(biāo)，并將其安裝在該區(qū)域內(nèi)最高目標(biāo)高度的兩倍，以確保每個探測器在有效監(jiān)測范圍內(nèi)能夠監(jiān)測到全部的火焰信號，從而降低成本。

6 施工注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制要點(diǎn)

電纜布線：電纜的布線應(yīng)符合電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，避免與強(qiáng)電線路穿插、交叉，同時要保證布線整齊美觀。質(zhì)量控制要點(diǎn)包括布線位置是否合理、固定是否牢固、電纜長度是否合適等。安裝位置：紅紫外復(fù)合火焰探測器的安裝位置應(yīng)考慮到最佳監(jiān)測范圍和最佳靈敏度等因素，并符合消防規(guī)范要求?？刂埔c(diǎn)包括安裝高度、安裝間距、安裝角度。接線連接：接線連接應(yīng)符合電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，保證連接牢固，信號可靠。質(zhì)量控制要點(diǎn)包括接線端子是否緊固、接線規(guī)范是否統(tǒng)一等。試驗(yàn)檢查：在安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)檢查，包括工作電壓、傳感器響應(yīng)時間、火災(zāi)檢測測試，聯(lián)動試運(yùn)行等。

7 未來技術(shù)的展望

火焰探測器作為消防設(shè)備的基礎(chǔ)和關(guān)鍵組成部分之一，近年來隨著科技的迅速發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出各種新型火焰探測器，如紅外線、紫外線、熱成像和復(fù)合式等，大大提高了火災(zāi)檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性。智能化、網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)的應(yīng)用也使得火焰探測器更加方便快捷地接入消防系統(tǒng)，并與其他智能消防設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動。未來，火焰探測器將繼續(xù)向著更加精準(zhǔn)、可靠、智能化的方向發(fā)展，例如人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用，將有效提高火災(zāi)檢測的準(zhǔn)確性和智能化程度，為消防安全提供更加有效的保障。

8 結(jié)語

在甲類酒庫智能消防系統(tǒng)建設(shè)中，火焰探測器分項(xiàng)工程是至關(guān)重要的一環(huán)。文章研究了紅紫外復(fù)合火焰探測器在甲類酒庫智能消防系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有快速、準(zhǔn)確識別多種火焰源、虛警率和漏警率低的優(yōu)點(diǎn)。未來可以進(jìn)一步發(fā)揮紅紫外復(fù)合火焰探測器的作用，提高甲類酒庫消防安全等級，并通過技術(shù)不斷進(jìn)步，為更多場所提供更加高效可靠的消防保障。