船舶火灾探测器配置方案

，，

(中国舰船研究设计中心，武汉 430064)

船体内部结构复杂、舱室多、通道窄回旋余地小、货物密集，导致在船舶火灾中可施救活动范围受限，并在营救时常因存储易燃易爆品而引发火灾剧烈蔓延。因此，对船舶火灾燃烧特点的分析并在船舶中配置可靠的火灾报警装置、传感器等相关硬件设施尤为重要。

1 物质燃烧特点

可燃物与空气接触并达到可燃物燃点时，可燃物外层发生燃烧并释放热量和光。当热量加热到边缘下一层并使其达到点燃温度时，燃烧过程将不断发生。

1.1 固体物质燃烧

固体物质主要以4种方式发生燃烧：①表面燃烧，主要表现为炽热状态发生无焰燃烧的现象(如木炭、铁、铜等燃烧)；②阴燃，通常产生烟和温度升高的迹象，可持续数日且不易被发现(如成捆纸张、湿木材等燃烧)；③分解燃烧，指固体可燃物受热分解可燃气体(如石蜡、松香等燃烧)而发生的有焰燃烧的现象；④蒸发燃烧，指固体可燃物受热先熔融后再蒸发为蒸气而发生的有焰燃烧的现象(如毛、丝、合成胶等燃烧)。

1.2 液体物质燃烧

液体物质主要以4种方式发生燃烧：①蒸发燃烧，表现为液体受热蒸发液体蒸气，分解氧化后达到燃点进而燃烧；②动力燃烧，指的是当可燃性液体的低燃点液雾预先与氧气混合，遇火源产生带有冲击力的燃烧；③沸溢燃烧，是指油品外溢的燃烧现象；④喷溅燃烧，指的是发生火灾时，燃烧的油滴和包油的油气抛向上空，向四周喷溅的燃烧现象。

1.3 气体物质燃烧

液体物质主要以2种方式发生燃烧：①扩散燃烧，指当可燃气体在喷出部位与空气边扩散混合边燃烧的现象；②预混燃烧，指可燃气体与助燃气体混合后，遇火源所引起的燃烧。这类燃烧往往会造成爆炸。

2 船舶舱室种类及火灾情况

船舶内舱室繁多且存放设施物品种类复杂，普遍存在着火灾隐患，对于某些特殊舱室一旦发生火灾，给船体带来的后果不堪设想。因此，分析船舶中各类舱室火灾特点，并有针对性地配置火灾探测器件、设置火灾应对方案，对船舶火灾安全有着重要的意义。

2.1 船舶火灾特点

船舶火灾具有以下特点。

1)燃烧剧烈，蔓延速度快，船体金属构件导热快，火势极易沿向四周和上层甲板蔓延，在大风情况下火灾极大可能殃及相邻船舶。

2)船舶行驶在海面，受到风向、水流等外部因素的强烈影响，救援具有极大的困难，消防艇甚至难以接近发生火灾的船舶。

3)船舶发生火灾时，由于船体内油气混合物在有限空间燃烧，极易引起轰燃甚至爆炸。

4)船舶火灾造成船舶损失、货物损失以及人员伤亡和对航道的占用、对水域的污染等影响巨大[1]。

2.2 船舶舱室分类及火灾特点

GJB4000规定，可将船舶舱室细致划分为生活舱室、服务性舱室、工作舱室和贮藏处所。

2.2.1 生活舱室

生活舱室包括居住舱室、休息与活动场所、餐厅、卫生舱室、更衣室。

居住舱室内设有床铺、衣物柜、办公桌、电视、文件、书籍、沙发等；休息与活动场所内有会议桌、沙发、茶具柜、椅凳、报纸杂志、电视机柜、健身器材等；餐厅内设有餐桌、沙发等；卫生舱室内有沐浴器、大小便器等；更衣室内存有衣物。生活舱室存储的物品种类大多为易燃品，GJB3551规定座椅、沙发的面料应采用阻燃处理的纺织面料或人造革制作，木质材料应干燥，含水率应不大于16%，且应具有阻燃性，其氧指数值不小于30；家具表面的PVC装饰覆层材料，沙发、软椅用材及面料均应具有低播焰性。此外，应严格控制木材在船舶上使用，如确需使用，则必须经过阻燃处理。经阻燃处理后的木材及其制品，其氧指数值不小于30。GJB4000规定舱室家具一般应采用金属材料；舱室家具配件材料一般为铜质、不锈钢和工程塑料，舱室家具中沙发、软椅用芯材和面料应为阻燃材料，其氧指数值一般不小于26。但部分舱室仍然存在较大的火灾隐患，且在火灾初期，处于阴燃阶段时会产生大量烟雾，此时需要及时报警通知相关人员进行灭火，有效地控制火势的发展。

2.2.2 服务性舱室

服务性舱室包括厨房、医疗舱室、理发室、洗衣烘衣室、废物处理室、衣鞋修补室；厨房内设置汽化油灶、电灶、电烤炉、冷藏电冰箱、微波炉等；医疗舱室设有药品柜、供氧器等；理发室舱室内设有转椅、理发用品柜等；洗衣烘衣室设有烘干机、蒸汽电熨斗、洗衣房筐子等；废物处理室包含垃圾压实机等。

正常情况下，厨房中会有较多蒸汽和烟滞留，加之其内部存在较多燃料，用火用电设备也非常集中，在工作过程中很可能会发生油失控、油垢起火，燃气燃油泄露从而引发火灾。此外，对于厨房内设备，存在电线虚接打火的可能，如若操作不当，很可能造成火灾扩大甚至引发爆炸[2]。

洗衣间内由于设有烘干机、电熨斗等电器设备，存在电器火灾等固体燃烧隐患，电热用具的使用过程中存在短路、导线过负荷以至产生高温或因电热用具长时间接触可燃物从而引发火灾的安全隐患。

2.2.3 工作舱室

工作舱室包括办公室、电子设备控制舱室、损害管制舱室、修理间、化验室、值班室。

工作舱室的特点是其内配置了大量的电气设备，存在因电气设备过载、短路、接触不良、电弧火花、漏电、雷电或静电等原因而造成的火灾固体燃烧隐患。

2.2.4 贮藏处所

贮藏处所中专用贮藏处所包括蓄电池室、油漆间、气瓶贮藏室和化学品贮藏室(易燃易爆等危险物品的贮藏处所)；贮藏室包括机械备品贮藏室、电气备品贮藏室、电子备品贮藏室、航空备品贮藏室、补给、接收装置备品器材贮藏室、被服贮藏室、帆缆贮藏室、粮食库和食品库、冷藏库等舱室。

专用贮藏处所多存储易燃易爆危险品，爆炸危险性极高，存在固、液、气体火灾隐患；贮藏室内多易燃物品，存在固体火灾隐患且火灾初期以阴燃较多，燃烧时火势扩展迅速。

3 火灾探测器原理及分类

3.1 感烟式火灾探测器

在火灾发生初期，多数物质处在阴燃状态，在这个过程中将产生大量烟雾。感烟式火灾探测器将探测到范围内的烟雾浓度变化信号，并将其转换为电信号，从而对烟雾粒子作出响应，实现火灾报警。感烟式火灾探测器中常用的光电感烟探测器属于点型探测器，基于光的传播特性会被火灾过程中产生的烟雾改变这一特性而研制[3]。

3.2 感温式火灾探测器

由于物质在燃烧过程中会释放大量热,周围环境温度会随之急剧上升。感温式火灾探测器则基于这一事实利用具有随温差变化而阻值发生变化的热敏元件，能将温度信号转变成电信号，从而进行火灾探测实现火灾报警[4]。感温式火灾探测器适用于洗衣间、厨房等场所。

3.3 复合式火灾探测器

复合式火灾探测器是对2种或2种以上火灾参数作出响应的火灾探测器。主要有感烟感光式、感温感光式和感烟感温式等。其中，感烟和感温探测器的组合将光学数据和温度变化良好结合，具有其灵活性。适用于装有自动灭火系统或者使用单一探测器无法有效地确认火灾、进行火灾报警的场合。

3.4 可燃气体探测器

可燃气体探测器通过对空气中可燃气体含量进行响应从而实现可燃气体浓度检测并发出报警信号。在实际应用中，当可燃气体探测器检查到空气中可燃气体浓度达到预警值时，将发出报警信号。该类探测器主要应用在易燃易爆场所[5]。

3.5 火焰探测器

火灾发生时，火焰会发出紫外(UV)或红外(IR)辐射，火焰探测器利用这一特性，对紫外或红外辐射作出响应从而进行火灾报警[6]。火焰探测器对快速发生的火灾(如可燃、易燃液体的火灾)或爆炸能作出及时响应，是对该类火灾早期报警的理想探测器。

4 船舶火灾探测器配置

4.1 火灾探测器配置流程

船舶火灾探测器配置需要考虑船舶舱室火灾早期特性、舱室建筑特性以及环境特性等[7]，本文仅从设定火灾探测器类型、舱室探测器布置数量以及安装位置进行浅析，并没有涉及具体探测器产品特性。配置流程见图1。

图1 火灾探测器配置流程

4.2 火灾探测器类型的配置

对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应该选择感烟探测器；对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火焰辐射的场所，可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合；对火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所，应选择火焰探测器。

4.2.1 服务性舱室

厨房在正常状态下有大量蒸气、油雾和烟滞留，不适合使用感烟式火灾探测器。厨房发生火灾时，内部物质燃烧释放大量的热，使周围环境温度发生较大变化，在厨房中设置的火灾探测器类型为感温式火灾探测器；洗衣烘衣室根据火灾早期燃烧产物配置为感温式火灾探测器；理发室配置感温式火灾探测器。

4.2.2 工作舱室

工作舱室有大量电子设备，属于存在电气火灾危险的场所，火灾初期燃烧物的阴燃阶段会产生大量的烟和少量的热，较少有火焰辐射，宜选择感烟式火灾探测器。

4.2.3 贮藏处所

GJB4000规定应至少在下列舱室和部位设置固定式自动火灾探测器：机炉舱、油漆间、帆缆间、居住舱及起居处所内的脱险通道；燃料泵舱、封闭的加油站。居住舱及起居处所内的脱险通道和帆缆间设置感烟式火灾探测器；考虑到机炉舱火灾初期产物以及需配备灭火联动装置等情况，需要在机炉舱设置复合式火灾探测器；油漆间属于爆炸性危险舱室，除特殊类型探测器外，内部设置防爆型感烟探测器；在燃料泵舱、加油站除特殊类型探测器外，设置感温式探测器。

4.3 火灾探测器数量的设定

船舶舱室火灾探测器数量的设定应考虑被保护处所或部位的大小、探测器能保护的面积、保护半径等方面。

火灾探测器的保护面积和最大安装间距应符合表1的要求。

表1 火灾探测器的保护面积和最大安装间距

监控区域内所需的探测器数量可按下式进行计算：

(1)

式中：N为探测器数量(只)，应取整数；S为该探测区域面积，m2;A为探测器的保护面积，m2;K为修正系数，特级保护对象宜取0.7～0.8，一级保护对象宜取0.8～0.9，二级保护对象宜取0.9～1.0[8]。

4.4 火灾探测器的安装与布置

火灾探测器的布置位置要合理适当，以保证整个被保护面积均能被探测到。各种类型的探测器应尽可能按其所要求的安装高度进行安装，以保证探测器发挥最佳功能。感烟式探测器通常应安装在舱室天花板上，若不能直接安装在天花板上时，则其距天花板的距离应不大于0.5 m。墙壁、梁边至探测器的水平距离应不小于0.5 m，探测器周围0.5 m内应无遮挡物，探测器至空调的送风口边的水平距离应不小于1.5 m，宜水平安装的探测器如若倾斜安装时，倾斜角应不大于45°[9]。对于机舱类大空间，火灾初期时，由于空气的流动和稀释，火灾产生的烟气可能升不到感烟式探测器所在位置，当温度达到探测器阈值时，火灾可能已经到了不可控的阶段。考虑到以上事实，在机舱内安装吸气式感烟探测器，通过管道主动抽取被保护舱室空气样本并进行检测，以监视舱室火灾实况[10-12]。

5 结论

分析不同物质燃烧产物、不同类型火灾探测器的功能特点，结合船舶火灾实况，对船舶中典型舱室进行分类。在船舶火灾探测器配置的过程中，需要针对不同舱室的火灾早期特性、舱室建筑特性以及环境特性进行分析，确定不同功能舱室所配置的火灾探测器类型，结合理论计算舱室所选择火灾探测器的数量，综合分析舱室结构和环境特点，总结标准规范，确定探测器布置方式，最终得到包含类型、数量、布置三方面在内的船舶火灾探测器布置方案。