[发明专利]一种锂离子电池储能柜的火灾防控方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池储能柜的火灾防控方法，采用低温液化气体进行两阶段降温，第一阶段输出完全汽化的气体实现扑灭明火，第二阶段输出气液两相流实现降温抑制。本发明能够克服现有技术的不足，实现对锂离子电池储能柜快速灭火和持续降温的有效火灾防控。

技术领域

本发明涉及消防系统的安全技术领域，特别涉及一种基于低温液化气体的锂离子电池储能柜火灾防控方法。

背景技术

近年来，我国储能产业的发展速度越来越快，不仅在大电网的发电侧、输配电侧和负荷侧起着削峰填谷、改善电能质量等重要作用，而且在用户侧微电网的分布式能源中的应用也越来越广泛，电网储能日益成为我国能源消费的重要环节，储能市场需求巨大。而我国目前新兴的锂离子电池储能方式主要是将大量锂离子电池以储能柜的形式集中放置。

由于锂离子电池本身就是含能物质(磷酸铁和三元锂离子电池)，热失控后温度骤然升高，极易发生火灾，且由于其内部持续短路，在能量完全释放前，会出现持续高温的情况，导致火灾极易复燃，故锂离子电池储能柜火灾具有易发生、发生速度快、蔓延速度快、易爆炸、易复燃等特点。在储能柜中集中放置后，能量密度大、能量高，火灾或爆炸释放的能量高。面临如此严峻的火灾隐患，目前仍缺乏有效的火灾防控方案或技术，缺乏高效可靠的火灾防控装置，也尚无消防灭火装置工程化应用理论与实践经验。一旦发生火灾，将对社会安全及生命财产安全都极易造成巨大的损失。

针对该类场所的火灾特点，其防控有特殊需求：①迅速控制火势，防止相邻电池温度过高导致火灾蔓延；②快速降温，长期抑制锂离子电池热失控，降低复燃风险。

目前，国内外对锂离子电池储能柜火灾防控技术研究尚处于初始阶段，虽然很多机构进行了相关研究，但使用的都是单一的传统灭火剂及灭火系统设计方式，针对电池热失控火灾后其表面温度不低于900℃的情况，都不能同时实现快速扑灭明火及后期快速降温及长期抑制的火灾防控要求，达到理想的火灾防控效果，具体分析如下：

(1)卤代烷(七氟丙烷等)、全氟己酮等化学气体灭火设备

应用方式主要是管网式灭火系统及柜式灭火装置，通过感温、感烟或气体探测器进行火灾报警，接收到报警信号后启动装置进行灭火，其灭火机理是切断燃烧链，并无冷却和降温的效果，扑灭明火30min后降温不超过50℃，易复燃。

(2)惰性气体灭火设备

应用方式主要是管网式灭火系统，通过感温、感烟或气体探测器进行火灾报警，接收到报警信号后启动装置进行灭火，但主要有以下不足：在灭火方面，气体灭火系统启动时会向防护区喷放大量灭火气体，引起防护区空气压力瞬间升高；在应用方面，火灾燃烧产生的热量也会使室内空气压力有所升高，喷放时火势越大，时间越长，空气压力升离值就越大，因此防护区围护结构应考虑承受内压的允许压强、泄压口与自动泄压阀；在设备方面，由于惰性气体灭火剂灭火浓度高，故在储能电站的防火设计中，设计用量大，占地面积广，且工作压力高(最高达到23.2MPa)，有发生安全隐患的风险；在冷却降温方面，高压气体的喷放降温效果很小，扑灭明火30min后降温不超过100℃，易复燃。

(3)干粉灭火设备

应用方式主要是管网式灭火系统及悬挂式灭火装置，通过感温、感烟或气体探测器进行火灾报警，接收到报警信号后启动装置进行灭火，但由于干粉流通性能较差，所以在储能电站设计时不仅需要预留一定空间用于药剂的流通，而且由于干粉灭火剂无冷却降温作用，导致火灾扑灭后极易复燃，导致大规模的火灾失控。

(4)气溶胶灭火设备

应用方式主要是柜式灭火装置，靠产生化学气体烟雾进行灭火，灭火效率低，而且不仅没有降温效果，还会自体产热，加速储能电站温度的升高，导致火势进一步增大，效果非常不理想。

(5)水喷淋灭火设备