No.1 滅火設備使用與安裝方式分類 鋰離子電池火災按使用與安裝方式滅火設備分類,本人認為有移動式滅火設備和固定式滅火設備兩大類。 移動式滅火設備,通常是指那些可以輕松移動和操作的滅火設備,這些設備通常設計為輕便,易于操作、可以迅速布置到火災現場,以應對突發的初期小范圍的小火災情況。還應具注意如下幾點:一是火災對象是室外還是室內;二是密封性較好或密封性不太好的小容積空間電器柜;三是什么類型火災;四是滅火對象價值等,通過上述情況了解,才能選擇正確的移動式滅火設備。移動式滅火設備用于鋰離子電池火災,本人推薦選用:全氟己酮和二氧化碳手提式滅火器,主要用于算力中心、數據中心、配電間、計算機房、機房、風力發電機房、儲能艙、博物館等鋰離子電池箱初期小火災。若室外充電樁和充換電樁設備發生初期小火災,應以干粉、清水、水基、泡沫手提式或推車式滅火器為主。 固定式滅火設備,則是指那些安裝固定位置的滅火設備。這些設備通常安裝在建筑物或保護對象柜體或機箱內部或外部固定位置,一旦發生火災,可以定溫自動啟動或自動或手動啟動,能夠迅速控制火災火焰強度,將火災撲滅。鋰離子電池火災可以定義為是各類火災中最復雜、最危險、最難撲滅、最容易發生第二次或第三次復燃的火災。這類火災目前主要采用不同滅火介質、不同壓力儲存方式、不同大小、不同結構最復雜的固定式滅火設備組成,主要有:滅火藥劑充裝量≥5kg以上的貯壓和泵式柜式滅火裝置及高壓細水霧滅火系統;滅火藥劑充裝量≤5kg以下的主要有探火管式滅火裝置和非貯壓電爆式小型滅火裝置及非貯壓泵式滅火裝置;氣溶膠滅火裝置。 固定式滅火設備除非貯壓泵式滅火裝置和高壓細水霧滅火系統能多次和連續噴射滅火介質外,其它種類固定式滅火設備均只能噴射一次,噴射時間一般≤10S,不利于鋰離子電池火災明火撲滅,繼續降溫冷卻,防止火災第二次復燃。 No.2 鋰離子滅火設備壓力與結構分類 鋰離子火災配套的滅火設備,分貯壓式和非貯壓式兩大類。貯壓式滅火設備的貯壓容器內按規定充裝滅火劑,并充壓后在20℃環境中的平衡壓力就叫貯存壓力。貯壓式滅火設備主要特點:一是滅火速度非常快,因大多滅火劑有效噴射時間為5~60S;二是滅火高效、穩定、可靠,如:貯壓式超細干粉滅火劑滅火效率高于非貯壓式超細干粉滅火劑的0.5~1倍;三是產品質量好與壞或日常維護,看貯壓容器壓力表值,簡單明了,一目了然。缺點是產品密封性不好,壓力容易泄漏。 鋰離子電池非貯壓式滅火設備分電爆式和泵式兩大類。電爆式滅火設備是通過熱敏線(導火索)、感溫磁發電組件、電爆管點燃火工品氣體發生器,瞬間產生氣體,將各類型滅火介質≤1秒從滅火裝置中噴射出去,實施滅火。泵式滅火設備是將滅火介質貯存在不帶壓力容器中,通過壓力泵對滅火介質加壓,通過管道、噴嘴,連續十幾秒或十幾分鐘釋放滅火介質,實施滅火。 非貯壓電爆式滅火設備主要特點:一是因滅火介質儲存在容器中壓力非常低,不存在滅火介質泄漏較快問題;二是結構簡單。主要缺點:一是火工品,易受潮、使用壽命短,質量不穩定,各生產廠家產品質量相差較大,很難判定質量好與壞;二是因有效噴射時間≤1S,滅火可靠性比貯壓式差,必須增加0.5~1倍滅火介質重量,才能得到滅火可靠性保證;三是產品質量可靠性和日常維護檢查沒有具體技術性能參數,無法判定電爆啟動裝置和火工品氣體發生器藥劑是否受潮或失效(如:煙花鞭炮放置幾年了,很難判定是否正常?);四是該類產品屬易燃易爆危險品產品,必須嚴加管控,防止恐怖分子利用這些產品制作爆炸產品,危害人民生命財產安全。 鋰離子電池泵式滅火設備,主要特點:一是滅火介質儲存在壓力非常低的容器中,不存在滅火介質泄漏問題;二是結構非常簡單;三是可實現多次間隔噴射和連續噴射滅火介質;四是有利于鋰電池火災防止復燃。缺點是:一是滅火速度慢,是鋰離子電池火災致命缺陷;二是火災發生后,必須較長時間通電,泵才能工作加壓滅火介質滅火;三是滅火設備體積大、成本比貯壓式結構體積大、成本高。 No.3 鋰電池火災主要滅火介質分類 目前,國內鋰電池滅火設備貯壓式結構主要使用的滅火介質有:全氟己酮、七氟丙烷、二氧化碳、液氮、六氟丙烷、清水、水基、泡沫等。非貯壓電爆式結構主要采用的滅火介質有:全氟己酮、氣溶膠、超細干粉等。非貯壓泵式結構使用的主要滅火介質有:全氟己酮、清水、水基、和高壓細水霧滅火系統。 美國消防協會(NFPA)對鋰電池的研究表明,真正能滅鋰電池火災的滅火劑目前是不存在的。因鋰電池起火時伴隨著較復雜的化學反應,在無氧環境下也可以劇烈反應。因此,發生鋰電池火災時,做好風險預控措施,特別是電動汽車發生火災,保障安全最關鍵的問題。
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鋰離子電池火災特征與滅火試驗特點
No.1 鋰離子電池火災特征 鋰離子電池火災的主要特征包括:(1)火災燃燒迅速。火勢僅僅數秒或十幾秒鐘的時間就可在動力鋰離子電池各模塊內快速的蔓延,持續燃燒幾分鐘或幾小時。(2)煙霧較大。大多為白黃色煙霧,煙霧毒性大。(3)燃燒溫度高。燃燒中電池外部最高溫度可達283~1090°C。電池內部的溫度可達572~1121°C,如此高的溫度是引燃電池各模塊內部電池,造成熱失控,使汽車內及其它可燃材料,產生更大的火災。(4)鋰離子電池火災易復燃。一旦復燃,火災很難撲滅。對于鋰離子電池火災而言,大部分燃燒反應發生在電池箱內或電池外殼內部,電池箱或電池外殼層層阻礙了滅火劑直接與單體電池火源中心接觸,不能滅火和冷卻降溫,所撲滅鋰離子電池火災,大多是表面明火。(5)較長時間燃燒時,伴隨或偶爾連續發生爆炸。鋰離子電池容量越大,電池箱或儲能艙中鋰電池各模塊相繼在高溫加熱下,失去熱失控后,分解出的可燃氣體噴射出電池外殼、電池箱、儲能艙外,與空氣混合形成爆炸性混合氣體。遇火焰、高溫顆粒,在局部空間將發生爆燃,導致起火初期、中期經常伴有爆炸聲響產生。 鋰電池電動自行車、充換電柜、電動小汽車、電動大巴與電動公交車、鋰離子電池電器箱、與太陽能和風力發電機艙配套的儲能艙的鋰離子火災特征大致相差不大。電池容量大小和電池種類不同,決定鋰離子火災猛烈程度、燃燒時間長短、爆炸威力與破壞力大小及滅火難度。 鋰離子電動自行車、電動小汽車目前沒有規定要求安裝報警滅火設備,一旦發生火災,很難撲滅,特別是地下車庫電動汽車火災率將會逐年增多,大家應值得關注。當前國家和當地政府及小區開始關注地下車庫電動汽車消防報警與滅火設施措施及安裝了。 鋰離子公交車與大巴、儲能艙國家、行業已制定產品標準與規范,要求設計安裝報警、滅火系統產品。但這些報警、滅火系統產品技術性能在快速更新和完善中。這些鋰離子電池容量大,設備一旦發生火災,若二次復燃,鋰離子火災將難再次撲滅,將造成的生命財產損失和社會影響將會巨大。 No.2 鋰離子電池滅火試驗 (1)觀看印象深刻的一次錄像滅火試驗 2024年3月參加一次國內儲能艙鋰離子電池自動滅火系統產品推廣會,會上某企業播放了幾分鐘滅火實驗錄像:一電動公交車或可能是儲能艙中一鋰離子電池箱,長約1.2米,寬度約0.8米,厚度約0.3米,電池箱中安裝大約有40塊左右數量電動自行車容量電池塊,總容量約40kwh。這電池箱已熱失控,電池箱被一行車懸吊在空中,火焰穩定燃燒,高度大約在1.5~2米高,正緩慢降入一大水池中,電池箱逐漸全部浸入水中前5秒鐘,火焰穩定燃燒高出水面仍有1.5~2米高,6~10秒之間,火焰高度逐漸降低,最后熄滅,沒有復燃。許多傳說鋰電池與水接觸,會產生氫氣,發生爆炸,試驗中沒出現爆炸式燃燒。爆炸一般應出現在相對密封性較好空間,才會發生。 依據鋰離子電池火災特征和液體滅火介質特點綜合分析,本人認為鋰離子電池火災,若第二次或第三次火災復燃,最后應以最快速度將液體滅火介質,快速淹沒該部件或電池箱中所有各電池組,才能快速滅火成功,否者,將會釀成爆炸式大火災。 (2)參入實際滅火試驗 近幾年北京利達集團前后研發了電動自行車充電樁、充換電柜、鋰電池電動公交車、儲能艙等多項鋰電池滅火設備和配套的鋰離子電池復合探測器、報警控制器等產品,分別用磷酸鐵鋰、三元鋰電池依據產品國家、行業、團體、企業等標準與規范,做了數次滅火性能參數試驗,耗費了許多時間、精力、資金。每次試驗均認真布置、記錄、總結,本人將體會和感悟分享給同仁們。 以鋰離子電池配套的各類滅火設備,若需較全面準確的火災前和火災后的報警與滅火性能參數,至少應做十幾次以上滅火試驗,投入巨大資金才能較準確和總結出規律及普遍性。偶爾做1~2次或看1~2次試驗,較難獲得普遍性規律,本人的體會和感悟僅供同仁們參考! A、鋰離子電池種類繁多,大多是采用磷酸鐵鋰和三元鋰兩類電池較多,也基本可兼顧代表鋰離子各類電池的性能參數。因磷酸鐵鋰與三元鋰電池能量密度和安全性相差較大,若配套的預警、報警、滅火系統性能參數能設置較準確,均可兼顧這磷酸鐵鋰和三元鋰兩類配套設備,本人認為可大幅減少鋰離子電池火災對人民生命財產的損失! B.、以鋰離子電池配套的設備,因使用室外與室內場地不同、密封與非密封不同、鋰離子電池種類不同,鋰離子單體電池簡易單層包裝與多層密封包裝箱不同、通風與不通風不同、鋰離子電池組和電池組箱處于配套的設備中的(最底部,懸空等)不同位置等七大不同,探測器的種類選擇、報警控制器性能參數設置、滅火藥劑介質選擇和滅火裝置等選擇均應有一定差別。如:電動自行車充電雨棚滅火、充換電柜滅火、鋰電池電動公交車滅火和儲能艙電池箱滅火四大類產品,就存在上述七大類不同,滅火試驗性能參數記錄和火災場景及反應就有較大差別。 C、電動自行車充電雨棚滅火、充換電柜滅火、鋰電池電動公交車滅火和儲能艙電池箱滅火等四類產品滅火試驗過程,主要性能參數和感受闡述如下。 (a)鋰離子電池火災預警期間現象。電池組表面溫度出現上升到預警溫度值時。感煙、CO、壓力等復合探測器均可探測到預警值,CO值為18~200ppm,壓力值為15~50Pa,密封較好電池組箱內可探測到壓力值。若生產廠家自定義設定預警值種類,達到兩個種類參數值時,建議立即對該電池組或電池組箱斷電。依據試驗,磷酸電鐵鋰類型比三元鋰類型電池組,容易抑制已熱失控的電池停止熱失控,防止火災發生。也就是說三元鋰電池預警斷電性能參數,更應比磷酸電鐵鋰類型各預警參數應提前20%左右設置,才能抑制電池熱失控發生。 (b)鋰離子電池火災前后現象。磷酸鐵鋰與三元鋰電池產生的煙霧對比分別為:均為白黃色煙霧,磷酸鐵鋰煙少,三元鋰煙多;磷酸鐵鋰有很強刺激眼、鼻味道,而三元鋰則屬中等。 三元鋰電池火災猛烈程度比磷酸鐵鋰火災程度大1~3倍,更快,能量更大,三元鋰電池偶爾還發生爆炸或燃燒。 (c)從鋰電池火災探測性能參數可窺視熱失控過程。當檢測到磷酸鐵鋰CO氣體值為100至400PPC值時,一般6~20分鐘電池便會開始發生熱失控,當檢測到CO氣體值由400至2000PPC值,冒大煙,即將產生明火時,一般時間為6~15分鐘。當檢測到三元鋰CO氣體值為50至100PPC值時,只需1~4分鐘,三元鋰電池便開始熱失控;當檢測到CO氣體值由400至2000PPC值,冒大煙,并產生明火時,一般只需1~3分鐘。 (d)從鋰電池火災配套的自動探測報警滅火試驗,可窺視熱失控和滅火場景。磷酸鐵鋰電池組配套的全氟己酮自動滅火系統,若預警(斷電)和啟動滅火系統性能參數設置準確、合理,滅火劑間隔3~5分鐘噴射2次以上,能有效控制熱失控,防止火災復燃。通過滅火試驗可看出,磷酸鐵鋰比三元鋰電池火災熱失控和防止復燃成功率一般應高出1~3倍以上。 9 鋰離子電池火災設計新理念、設計選型方案、火災發生時主要措施簡要探討 本人從事手提式與推車式干粉滅火器、氣溶膠、噴水滅火系統、各類氣體滅火系統產品研發和參入上述滅火試驗工作有30多年了。近幾年來,又參入鋰離子電池幾類自動滅火系統(裝置)研發和滅火試驗工作,閱讀了大量鋰離子火災試驗論文,參加鋰離子電池滅火系統相關產品論壇、展覽及觀看鋰離子電池各類滅火設備產品樣品,逐漸形成了如下:鋰離子電池火災設計新理念、設計選型方案、火災發生時主要措施,僅供同仁們參考。 No.1 鋰離子電池火災設計新理念 (1)滅火介質選擇 滅火介質主要有水、干粉、泡沫、氣體四大類。本人認為鋰離子電池火災主要應選擇氣體和水及水基類滅火介質。氣溶膠和干粉類滅火介質不應選擇,特別是氣溶膠滅火劑氣體本身就是易燃易爆氣體,出口溫度大于200°C,可能還帶火星,容易引爆鋰離子電池產生的可燃氣體爆炸,滅火氣體沒有冷卻作用。氣溶膠滅火劑各類火災是否能滅火歧義非常大。許多鋰離子電池配套的電器柜和箱產品,均采用小型一次性氣溶膠滅火裝置,實際沒有一點滅火作用。 氣體滅火劑主要優點:滅火速度快、潔凈、絕緣性能好、可滅A、B、C、D、E火災,火災發生后,沒有發生火災的設備不會造成損失。部分氣體滅火劑具有滅火濃度低,有一定冷卻作用,缺點是:火災容易復燃,除CO2滅火劑外大多只能滅表面火災,滅火時滅火劑應浸漬一定時間,滅火效果才好,才難復燃。鋰離子電池火災推薦氣體滅火介質,優先采用排序前面的:全氟己酮、七氟丙烷、六氟丙烷、二氧化碳、液氮等氣體滅火藥劑。 液體滅火劑主要優點:一旦滅火成功,火災難復燃;可滅A類表面和深位火災;液體滅火劑通過設備處理后,液體粒徑細化后,可滅B、E類火災。缺點:滅火時間較長、滅立體火災效果差、不潔凈、絕緣性能不好、對沒有發生火災的設備和環境將會造成巨大損失。鋰離子電池火災推薦采用液體滅火介質,優先采用排序前面的:清水、水基等液體滅火劑。 (2)鋰離子電池火災滅火原則 (a)火災早發現、早預警、早斷電、早啟動滅火系統;(b)滅火速度應快;(c)滅火劑冷卻性能應好;(d)滅火劑絕緣性應能好;(e)將會造成巨大損失和社會影響的火災,應選擇第二次或第三次滅火后難復燃的滅火介質;(f)滅火中和滅火后應選擇造成設備損失小和社會影響力小,應對設計方案綜合評估考慮。 (3)鋰離子電池火災,防止火災復燃,首先應將電池包裝物外部明火撲滅,還必須應實現滅火介質進入到鋰離子電池組最里層包裝物內,讓每一個單體鋰電池浸漬在滅火介質氣體或液體中,抑制熱失控和立即冷卻降溫效果較好,才可抑制鋰電池火災復燃。 (4)采用氣體滅火介質滅火的目的,主要是減少鋰離子電池配套設備損失降低到最低極限,快速滅火和抑制火災第二次復燃。建議滅火介質盡量實現間隔2~5分鐘噴射兩次以上,比連續噴射氣體滅火劑效果要好許多。 (5)采用清水和水基滅火介質的目的,是破壞性滅火,主要是讓鋰離子電池配套設備中的電池組箱或整套設備中某一個部件或組件部分損失,換來整套設備或相鄰各整套設備不造成巨大損失和社會影響的最終滅火手段。采用清水或水基滅火介質方案,建議采用大口徑管道和噴嘴,快速將這兩類液體滅火劑灌入或充入電池組包裝物最里面,將各單體鋰離子電池組應全部浸漬在滅火液體介質中,才能實現最終滅火。 (6)鋰離子電池設備、數據中心或算力中心配套的鋰電池配套電器柜和儲能艙及儲能艙群防護區,鋰離子電池造成的火災,建議應采用氣體和液體滅火介質相結合,采用兩種類型以上滅火方案,依據鋰離子電池(艙)電站中不同保護對象,自動探測到的不同火災信息,實施2~4次左右對同一保護對象或不同保護對象滅火,最終可能實現滅火成功,才能將損失和社會影響降低到最小。 利達集團愿免費與同仁們共同聯合設計,提供上述幾種鋰離子電池火災氣體與液體滅火介質,兩種類型與數次滅火的設計施工方案。 No.2 鋰離子電池各類產品火災設計選型性能參數與簡要方案 1)電動自行車充電樁滅火設備 2022年以來,各省市相繼制定和發布了加強電動自行車全鏈條和集中充電設施建設工作方案的通知,天津政府規定,當電動自行車停放場所建筑面積不超過300㎡時,可設置簡易噴淋系統。部分省市要求電動自行車庫應設置火災報警系統和自動滅火系統。 電動自行車一旦發生火災,很難撲滅,主要一是抑制火焰強度;二是防止火災蔓延。電動自行車充電車棚簡易式噴水滅火系統應具備如下主要性能參數和特點: (a)滅火早。應采用主動手動啟動方式,將火災撲滅在初始階段,克服了自動噴水滅火系統閉式灑水噴頭需火災發生中,大火災時,才能啟動68℃定溫灑水噴頭的致命缺陷。 (b)滅火快、滅火準、連續噴灑、難復燃的噴水滅火系統。應克服灑水噴頭噴灑水霧滴直徑≥φ2mm、面積大、不集中、噴水強度小等重大缺陷。應實現噴水霧滴角度和噴射直徑嚴格控制在一定范圍內,實施精準滅火、控火;水霧滴直徑≤φ1mm,有利于快速滅火和冷卻降溫,最關鍵是應能連續噴灑≥10分鐘、噴水強度大、沒有水源浪費。 (c)發生火災,啟動滅火裝置后應有短信、電話報警功能。 (d)應有50~200米遠距離火災現場遙控器或4G遠程手機軟件無限距離遙控啟停滅火系統操作功能,實施現場或在值班室對著火災監控視屏,快速操作滅火。 (e)應適用于可接自來水管或無水源解決方法措施。 (f)應具有適用北方冬季,防凍結冰措施解決方法。 (g)應安裝簡單、成本低。 2)電動自行車鋰電池充、換電柜火災防護裝置 電動自行車已成為很多人出行代步的重要工具,如今我國電動自行車保有量至少有3.5億萬輛,電動自行車雖方便快捷,但常引發火災。2023年據國家消防救援局統計,全國共收到電動自行車火災報警2.1萬起。是鋰電池火災的重災區。特別是造成南京“2.23”電動自行車停放處起火引發大火災,導致15死44傷重大火災事故后,國家各部委至各省市當地政府編制相關產品標準、規范和發布有關加強電動自行車集中充電設施建設工作方案通知,鼓勵現有居住區,因地制宜按照“充(換)電柜為主,充電樁為輔”的原則,大力推進居住區充電設施建設全覆蓋。 這幾年從電動自行車火災案例和火災現場錄像看,電動自行車一旦發生火災,很難撲滅,幾分鐘呈爆炸式燃燒,迅速蔓延釀成大火災,給人民生命財產安全造成較大損失,電動自行車鋰電池充、換電柜火災防護裝置,簡稱“自動報警滅火消防充換電柜”,是最有效地防止電動自行車的鋰離子電池,在充電過程抑制火災發生和火災蔓延的最安全的一項重要措施。 電動自行車鋰電池充、換電柜火災防護裝置,簡稱自動報警滅火消防充換電柜應具備如下主要性能參數和特點: (1)產品應符合GB/T42236.1-2022《電動自行車集中充電設施第十部分:技術規范》國家標準,并獲得國家級檢測中心檢驗報告后,才能銷售,才能確保人民生命財產安全。 (2)自動報警滅火消防充換電柜使用環境溫度應適用-20℃~+60℃范圍,并鋰離子電池應在5~45℃適宜安全溫度和相對濕度5%~95%條件下充電,確保鋰離子電池性能、壽命和安全性。 (3)具有兩種以上火災種類復合探測、預警、斷電保護功能。 (4)發生火災時,具有自動啟動滅火裝置,快速滅火與冷卻,防止復燃功能。最好應具有兩次以上間隔噴射滅火劑滅火與抑制鋰離子電池熱失控復燃的功能。 (5)火災爆燃時,具有阻止火災蔓延和飛濺物飛出充換電柜功能。 (6)具有過充、漏電、短路、過載、空載、防雷、防雨、防火、防塵等保護功能。 (7)具有位置導航、語音提示、充滿自停、多種計費、移動支付等智能管理功能。 3)電動汽車與客車鋰離子動力電池箱滅火防控裝置 2023年底據公安部數據顯示,我國新能源車保有量達2041萬輛,占汽車總輛6.07%,2023年增加207萬輛,比2022年增長38.76%。據2024年1~5月有關部門統計,銷量為389.5萬輛,同比增長32.5%。近幾年來,新能源電動小汽車和電動公交汽車與大巴車均處于快速高增長態勢。據國家消防救援局2023年的數據顯示,新能源汽車起火率在萬分之0.44~0.72之前,按當前保有量計算,每天有8輛車左右被燒。 當前,電動鋰離子電池小汽車國家沒有制定政策應配置火災防控裝置,對電動客車鋰離子電池箱要求配置火災防控裝置。依據電動小汽車快速高增長態勢,地下停車場電動小汽車的充電和放置場所,將是電動小汽車發生火災較多的場所。電動小汽車一旦發生火災,按國內外火災案例分析,比電動自行車更難撲滅,主要滅火手段:一是控制火焰強度,讓它燃燒,二是防止火災蔓延。電動公交車或電動大巴車一旦發生火災,首先應手動啟動或自動啟動滅火系統滅火,若沒有安裝自動滅火系統或滅火不成功,與電動小汽車滅火手段一樣。 電動客車鋰離子動力蓄電池箱火災抑制裝置應具備如下主要性能參數和特點: (a)早期自動探測火災。依據鋰離子電池箱、單體電池組、防護區內細微:溫度、CO、煙霧、壓力值等多種復合探測器,探測發現火災早期物理狀態變化,早期預警,采取有關措施。 (b)應具有自動和手動兩種啟動功能。 (c)一套火災防控裝置,也就是說自動滅火裝置可保護熱失控的任何一個電池箱。 (d)滅火裝置應具有2次或2次以上間隔噴灑滅火劑,具有快速撲滅明火和降溫作用,可抑制火災防止復燃功能。 (e)手動啟動按鈕與報警器安裝在駕駛室,電動客車鋰離子動力電池箱火災抑制裝置中各零部件運營情況和火災狀態應反應準確、明了、不易誤操作啟動。 目前,國家、行業沒有要求對電動鋰離子小汽車蓄電池箱要求配套火災防控裝置,給電動小汽車帶來了非常嚴重的火災危險。電動小汽車若要對電池箱配套火災防控裝置,或是火災抑制裝置,可參考電動客車鋰離子動力蓄電池箱抑制裝置應具備的主要性能參數與特點,這里就不再贅述。 4)地下停車場電動汽車火災防護系統 電動鋰離子小汽車停放地下車庫充電和放置,據統計發生火災機率超過50%以上,是電動汽車發生特大火災的重災區。目前,國內已有相關機構和部門開始研究這一火災難題了。這項目有關技術資料匱乏,實際研發難度非常大,在這里就簡約闡述,應具備如下主要性能參數和特點: (a)每個車位上方設置安裝感煙和感溫火災探測器,能快速、準確發現初期火災,并預警,同時發出聲光報警。應立即切斷其它充電電源。 (b)車位某處發現明火時,對火災車輛停車位左、右、后、上四個方向空間,應立即實施阻火簾或其他方式隔離,并在消防控制中心顯示車輛停車位置,宜可在監視攝像屏上看到該車輛停車位置狀態,應在該車輛停車位置有火災燈光閃爍和發出報警聲,引起有關人員關注和報警。 (c)自動、手動啟動自動噴水滅火系統,主要性能參數和特點與電動自行車充電車棚簡易式噴水滅火系統主要性能參數與特點基本相同。實施連續噴水滅火時間不得小于30min,應具有一定噴水強度,才能抑制火焰強度,防止火災蔓延到其它停車位上。 5)鋰離子電池儲能(艙)電站自動滅火系統 鋰離子電池儲能(艙)電站作為一種新型的能源儲存方式,在全球能源轉型和可持續發展的大背景下,發揮著越來越重要作用。許多國家和地區都出臺了相關政策,鼓勵鋰離子電池儲能(艙)電站的建設和發展,促進了能源結構的優化和清潔能源的利用。使再生能源得到快速發展,尤其是光伏和風電的廣泛和推廣應用,對鋰離子儲能(艙)電站的需求日益增長,鋰離子電池儲能(艙)電站成為滿足這一需求的重要解決方法。 鋰離子電池儲能(艙)電站主要作用與用途:一是調峰填谷;二是電網備用;三是提高新能源光伏、風電利用效率;四是保障電力供應的連續性和穩定性;五是降低用戶的用電成本。但是,鋰離子電池儲能(艙)電站中的鋰離子電池中含有較活潑的鋰元素,當電池發生短路、過充、過放或溫度較高時,將釋放可燃氣體,將可能引起火災,并爆炸能量將非常大,抑制鋰離子電池儲能(艙)電站火災發生和火災蔓延的安全將顯得特別重要。 鋰離子電池儲能(艙)電站自動滅火系統應具備如下主要性能參數和特點: (a)快速響應能力。火災早發現、早預警、早斷電、早啟動滅火系統。 (b)高靈敏度的火災探測能力。不但應有對鋰離子電池整艙CO、溫度、煙感三種以上功能探測器,還應有對艙中每一簇中每一個電池室或箱中具有CO、溫度、煙感三種以上功能探測器。探測器應質量穩定可靠,性能參數設置合理準確,才能實現(a)條款要求。 (c)智能報警滅火控制能力。能智能實時監控鋰離子電池儲能艙中每一簇中每一個電池室或箱和大艙內電池狀態,分析火災,自動或手動啟動滅火程序。 (d)持續運行穩定能力。產品應選擇獲得消防3C或自愿認證證書的和行業中品牌企業產品,產品質量才穩定可靠。 (e)自我快速、準確診斷故障能力。自動探測報警滅火系統應能自動進行自我診斷,才能確保系統的可靠性。采用熱敏線(導火索)探測、氣體發生器(易燃易爆火工品)產生壓力、電爆啟動裝置(電雷管)啟動滅火系統等零部件配套的非貯壓式滅火裝置和氣溶膠滅火裝置產品,均是易燃易爆火工品產品。這些零部件易受潮、使用周期短、易受環境溫度變化產生化學反應,容易失效和降低性能參數。火工品產品無法用壓力值、電阻值、液位或稱重方法等物理性能參數值,自動檢測診斷滅火系統是否存在問題,建議鋰離子電池儲能(艙)電站和其他非常重要滅火設施,應謹慎使用易燃易爆火工品等零部件組合的滅火設備產品,難確保產品質量正常啟動和滅火效能。 (f)當前主要采用單一種類滅火介質。鋰離子電池儲能艙中,目前主要采用:全氟己酮與七氟丙烷柜式滅火裝置、有管網滅火系統、懸掛式滅火裝置。鋰離子電池儲能艙中每一簇中每一個電池室或箱中,主要采用:全氟己酮與七氟丙烷直接式或間接式探火管式滅火裝置、抑制式電啟動壁掛式全氟己酮與七氟丙烷滅火裝置。電池室和箱中,也有使用氣溶膠滅火裝置產品。經許多滅火試驗和專家論文闡述,氣溶膠滅火裝置不能用于鋰電池火災滅火,不但不能滅火,還有可能引爆可燃氣體爆炸。 (g)多滅火介質和實施多次滅火。建議對于鋰離子電池設備結構復雜、造價昂貴、電池容量巨大的儲能艙等設備,應采用氣液滅火介質聯用互補和多類滅火介質及實施數次滅火方案,實際投入滅火系統成本不高,平攤到每一個電池室和箱中,成本不高。這種鋰電池火災,才有可能滅火成功。推薦的這鋰電池火災滅火新設計理念,實際確保了設備幾層安全性,最關鍵是看用戶重視程度和前期投入,一旦發生火災,滅火成功機率大幅提高,反而是大幅降低成本。 通過2024年參觀全國大型儲能艙博覽會,鋰電池儲能艙滅火系統,已開始有少量企業采用“多滅火介質和數次滅火”新設計理念了。 (h)產品應符合國家、行業、團體標準和規范,才能生產銷售,新修訂的《氣體滅火系統及部件》產品國家標準規定,七氟丙烷、全氟己酮滅火設備產品鋼瓶貼花紙上,規定應同時標注瓶組空瓶重量、藥劑重量、瓶組總重量,三個重量參數應是永久標記,不得修改,嚴防昂貴滅火藥劑短斤少兩和便于日常維護檢查稱重。 6)其它非常危險大型鋰電池項目滅火設計方案與措施簡要探討 鋰電池倉庫堆垛機貨架、大面積庫房與車間屋頂上貼著安裝光伏板、新能源電動汽車海運出口三項目滅火,就屬于非常危險大型鋰電池火災項目,目前世界各國均沒有較好的滅火設計方案和措施。 據中國汽車工業協會數據統計,2023年中國有491萬輛汽車出口,2024年上半年向海外出口279.3萬輛汽車,同比增長31%,其中新能源車出口達60.53萬輛,同比增長13.2%,占全球市場占有率高達60%,正加速向全球邁進。 有數據顯示,目前全球只有700多艘從事汽車海運的專業船只,擁有6500個車位的汽車運輸船,近幾年租金漲了10倍,已排隊預約到2027年。在汽車出海需求高漲的背景下,一船難求現象十分普遍。 隨著近幾年新能源汽車海運出口數量增多,海上起火事件也頻發。2023年9月一艘裝載3000多輛汽車的貨輪在荷蘭海域起火,火勢持續一周仍沒撲滅,初步判定起火原因是與新能源汽車的電池有關。相隔數日又一艘裝有2000余臺純電動和混動汽車的貨輪在日本海域起火,推測火災原因是其中一輛電動車的鋰電池引起,撲救不及時,最終造成持續數天的大火。2022年2月10日一艘日本航運公司,汽車滾裝船載有3965臺汽車,從德國港口出發,因一輛保時捷汽車的鋰電池起火,導致在大西洋上燃燒超過20天后,最后被完全燒毀,沉入海中,總價值可能達4.38億美元,汽車造成了4億美元的損失。 海運從業者告知新聞記者,為了大批運輸車輛,滾裝運輸船一般擁有十幾層停車甲板,數千輛汽車停在密閉空間內,上下左右的空間有時甚至不足半米。高密度的汽車裝載量,碰上發展迅猛的新能源電動汽車起火后,船內的消防系統幾乎起不到什么作用,船內的消防人員也無法及時趕到,阻止火勢進一步蔓延,擁擠的環境反而加劇了他們被困的風險。 從業人士說:目前針對海上新能源汽車起火,業內正在研究三種解決方案:第一種是在船艙的消防系統中搭載專門用于撲滅電池起火的化學藥劑;第二種則是通過規劃與防火毯建立隔離區,在起火后盡量減少損失;第三種則是用一種類擬注射器的裝置,刺入起火的電池內部;注水滅火。還說:這三種方法最終落地執行,還需一段時間。 鋰電池火災從發現冒小煙到產生明火,一般時間為2分鐘至十幾分鐘,上述三種滅火解決方案,必須滅火人員近距離到達電動汽車旁邊,太危險了,本人不做評論。但本人有大膽創新滅火方案,推薦采用本文章中“鋰離子電池火災滅火新設計理念”第(5)條款內容,并應采取專業措施,簡述滅火方案與主要措施要點如下: (a)早期預警系統。安裝高靈敏空氣采樣感煙探測器、CO和溫度等探測器,實時監測電動汽車電池組的工作狀態。一旦產生煙霧,應能在1分鐘內發現和報警。 (b)全方位無死角監視系統。可在值班室視屏中快速獲得發煙電動汽車現場準確位置,實時清楚了解火災工作狀態,確認火警情況后,能迅速發出滅火信息,并立即組織準備滅火。 (c)只發現電動汽車冒小煙和沒出現明火時,派專業消防員頭戴防毒面具、身穿防火服,攜帶消防火鉤或消防尖斧或鋼珠彈弓迅速趕赴現場,將發煙電動汽車前玻璃和其它玻璃全部擊碎。若發現電動汽車已開始產生較大明火時,這時應迅速用高壓氣槍、鋼珠彈弓、高壓水槍、石頭或硬質物體遠距離投擲擊碎發生火災的電動汽車玻璃。 (d)立即用大空間智能消防水炮、消防自動水炮、人工直流水槍等,同時幾支水槍將水從不同方向射向,發生火災的電動汽車已破碎玻璃窗口處,射入車內,約1立方水左右停止射擊,采取淹沒鋰電池滅火方式,觀察火災和滅火狀態,若進入電動汽車中水不能浸漬30min左右,仍應進行補水。若附近車輛發現起火,立即采用同樣方法,實施滅火。 注意:最遠或最不利點電動汽車,應有兩支以上水槍,可水平射到電動汽車位置,才能實現上述滅火措施,確保每一部電動汽車和整個船舶的安全! 特別申明:鋰電池火災采用水來滅火有歧義,會產生氫氣,將可能發生火災,并有可能產生爆炸。本人建議采用水來撲滅鋰電池火災,僅供參考,造成生命財產安全和損失概不負責! (e)鋰電池發生火災和滅火過程中,在室內通風環境較差時,應全面開啟通風系統,使排煙和可燃氣體通風達到良好狀態,實現空氣均勻通風,謹防發生爆炸式燃燒現象。 電動公交車、電動旅游大巴、鋰電池倉庫堆垛貨架、電動汽車地下車庫、大面積庫房與車間屋頂上貼著安裝光伏板等項目滅火設計方案理念,基本與電動汽車海運出口項目相同,但主要專業措施有較大區別。由于文章內容已超篇幅,就不再闡述了。需詳細了解,有項目可聯系本人。 No.3 鋰離子電池火災發生時主要措施 鋰離子電池火災發生時,由于其化學反應的特性,將產生可燃氣體,火勢往往難以控制,因此需要迅速采取有效的應對措施。鋰離子電池火災不僅會爆炸式燃燒,產生高溫,還可能釋放有毒氣體,對人員和環境構成嚴重威脅,火災可能會快速蔓延,釀成大火。應立即啟動消防應急預案: (1)立即撤離。一旦發現鋰離子電池火災,應盡快疏散人員并報警,是保障人員的首要任務。 (2)斷電。應立即切斷鋰離子電池設備電源,抑制設備繼續熱失控,防止火災蔓延。 (3)報警。立即撥打火警電話,通知消防部門。 (4)快速專業處理。各種類型鋰離子電池火災,快速專業處理方法和手段不同,總原則是:一是確保人員安全,二是將火災損失降低到最低限度。 快速專業處理簡要方法與手段如下: 鋰離子電池火災發現冒白黃色小煙到產生中小明火時間很難確定,這段時間內是快速專業處理火災釀成大火災的寶貴時間段,會受到多種因素影響,主要應依據火災現場煙霧大小、火焰高度和火焰猛烈程度不確定。一般為兩分鐘至十幾分鐘,為了安全性,寶貴的2~3分鐘內應快速完成認為最專業的如下工作: (A) 靜止狀態時的電動自行車、電動小汽車、電動公交車。 (a)盡快將發生火災煙霧車附近的車撤出火災場地,特別是停在地下停車場的電動小汽車,車門不能打開的,用2~5噸手動液壓搬運車拖走,一旦發生火災,減小火災強度,防止火災蔓延。 (b)將手提式和推車式滅火器、消防水帶與水槍、消防軟管轉盤水槍、消防火鉤、消防破拆斧和消防呼吸器等消防器材,搬到離火災10米處,時刻準備著滅火。 (c)鋰離子電池設備或車輛冒出較濃白黃色煙和出現明火時,消防器材應實施滅火、抑制火焰強度,防止火災蔓延。同時應采用消防火鉤、消防破拆斧、鋼珠彈弓、對電動小汽車玻璃破碎,將自來水射入電動小汽車內,對安裝在電動小汽車內底部的鋰電池箱或箱內電池組,采用淹沒式快速滅火。 電動公交汽車中電池箱,一般安裝在車輛側行李箱內,很難實現淹沒式滅火,只能采用抑制火焰強度,防止火災蔓延,讓它燃燒。若電動公交汽車安裝自動滅火系統的,應優先采用手動啟動方式滅火。其它鋰電池設備同樣手動啟動優先自動啟動滅火方式。 (B)電動自行車、電動小汽車、電動公交汽車在行駛過程中,發現車輛冒白黃色煙,并嗅到對鼻和眼有較刺激性臭味時,應立即將車輛停靠在無車輛和建筑物及無人的馬路邊上,將車窗全部打開和熄火,人員迅速下車,遠離車輛并報警,等待消防車來,實施滅火。 (5)各類鋰離子電池設備,一旦發生火災,應優先采用與設備配套的自動滅火系統。并優先采用手動啟動方式滅火。 (6)各類鋰離子電池設備,火災不能撲滅或復燃時,人員應遠離,防止發生爆炸式燃燒,這時重點應是抑制火災強度,防止火災蔓延,危害人民生命財產安全。 (7)及時對火災環境清理,查找原因,恢復正常工作狀態。