1.锂离子电池储能系统的消防设计
锂离子电池储能系统的消防设计锂离子电池储能系统的消防设计是确保系统安全运行的重要环节,其设计原则、热失控特征、消防系统设计方案以及具体措施等方面均需综合考虑。
一、储能系统消防设计原则预防为主,防消结合:消防设计应贯彻预防为主,防消结合的方针,旨在防治和减少火灾危害,保障人身和财产安全。针对性措施:根据电站的不同规模,各类电池不同特性采取相应的消防措施,从全局出发,统筹兼顾,做到安全适用,技术先进、经济合理。耐火等级要求:电站内设备应满足耐火等级不低于二级,体积不超过3000立方米,且火灾危险性为戊类(锂电池为戊类火灾危险性)时,可不设消防给水。
二、锂离子电池热失控特征锂离子电池在热失控过程中,会伴随可燃气体的泄漏和化学反应。一旦电池产生热失控,储能系统中温度、气体、光强等参数会产生异常。有效的预警手段是对气体进行监控,准确地提取出热失控早期的气体数值。
三、消防系统设计方案多级防护机制:为了能够在单个电池出现热失控时及时准确预警,消防安全系统采用多级防护机制设计,即在电池内部、电池舱以及封闭式电池簇等各个部分进行分区探测防护。预警与灭火联动:通过单体电池内的监测装置可以在电解液发生泄露早期实现对热失控的有效监测和预警。同时,单体电池发生热失控时,电池包内的探测器可有效联动灭火系统进行防护处理。主要组成部件:控制主机:负责消防安全系统的联动,实时分析处理采集到的数据,提供多种通信接口。传感器:收集电池温度、一氧化碳气体浓度、烟雾浓度等参数,并将数据传输给主机。报警设施:包括站内和站外的声光报警器与气体喷洒指示灯,及时警示工作人员。用户操作开关:包括紧急启动/停止、自动手动状态切换开关。消防预警、报警及灭火控制策略:现阶段消防救援采取“先断电,后灭火”的策略。灭火系统控制组件在接收到预警信号或火灾信号后,根据既定灭火策略自动启动灭火系统,同时关闭运行中的电气设备。当站内巡视人员发现火情但灭火系统未自动启动时,应手动启动灭火设备。灭火策略:气体灭火控制器直接连接火灾探测器时,应符合规定的自动控制方式。联动控制信号包括关闭防护区域的送(排)风机及送(排)风阀门、停止通风和空气调节系统及关闭设置在该防护区域的电动防火阀、联动控制防护区域开口封闭装置的启动、启动气体灭火装置等。
四、储能舱消防系统具体措施实时监测:对电池系统、PCS系统、高压系统的运行温度实时监测,一旦出现温度严重异常,将提示报警甚至停止运行。阻燃材料:设备和电池舱体、柜体及线缆等设备的材质选用阻燃材料。阻燃金属岩棉夹芯板:储能舱内壁选用阻燃金属岩棉夹芯板,厚度50mm,耐火极限不小于1h。灭火系统:储能舱内设置手动/自动一体化灭火系统,灭火介质采用七氟丙烷。消防联动设计:当消防控制器发出报警信号时,PCS、电池、温控等系统都会停止运行,配合隔离措施降低风险以确保消防灭火系统能够正常灭火。
五、七氟丙烷剂量计算储能舱内安装七氟丙烷自动灭火系统,全淹没式。管道敷设于过顶部间隔分布,使气体喷放更快速和均匀。七氟丙烷灭火设计用量计算公式需根据具体参数进行计算。六、高压细水雾灭火系统(附录1)概念与灭火机理:高压细水雾是使用特殊喷嘴、通过高压喷水产生的水微粒,具有灭火效率高且对环境无污染的特点。细水雾的分级与分类:根据水雾颗粒的大小分为不同等级,以适应不同场合的需要;按照细水雾工作压力、应用方式、工作介质等有多种分类方式。系统构成:瓶组式细水雾灭火系统主要由细水雾喷头、储水瓶组、储气钢瓶、释放阀等组成。核心部件:喷头:高压细水雾喷头是系统中的核心部件,可将水雾化为微米级别的水雾。泵组:高压泵组是产生高压水的关键设备。分区控制阀:分为开式、闭式、预作用式几种控制方式。补水增压装置:给高压泵组正压供水。泵组控制柜:用于对高压细水雾泵组等进行控制,并能与火灾自动报警系统进行联动控制。技术特性:高压细水雾灭火系统以少量水为介质,在高压泵组下,喷头高速喷出粒径小于400μm的细水雾,通过吸热冷却、快速窒息和隔绝热辐射的三重作用下实现灭火目的。综上所述,锂离子电池储能系统的消防设计需综合考虑多个方面,包括设计原则、热失控特征、消防系统设计方案、具体措施以及高压细水雾灭火系统等,以确保系统的安全运行。
2.锂电池着火能用液氮灭火吗?
锂电池着火能用液氮灭火。液氮是指惰性、无色、无嗅、无腐蚀性、不可燃的氮气在温度极低的环境下而得到的液体。液氮能够灭火主要基于以下几个原理:吸收大量热量:液氮的沸点极低,为-196℃,在汽化过程中会吸收大量的热量,能够迅速降低火源及其周围环境的温度,使温度降至可燃物的燃点以下,从而终止燃烧反应。这一特性对于锂电池火灾尤为重要,因为锂电池在燃烧时会释放大量热量,液氮的降温作用可以有效遏制火势的蔓延。降低氧气浓度:液氮在常温下会迅速汽化,体积可膨胀约694倍,大量氮气充斥火场,能够降低火源周围的氧气浓度。当氧气浓度低于维持燃烧所需的最低浓度时,火势就会受到抑制甚至熄灭。这一原理同样适用于锂电池火灾,因为锂电池的燃烧需要足够的氧气支持。隔绝氧气:汽化后的氮气覆盖在可燃物表面,形成一层隔离层,阻断可燃物与空气中氧气的接触,从而阻止燃烧反应的继续进行。对于锂电池而言,这一层氮气隔离层可以有效防止电池内部的燃烧物质与外部氧气接触,从而遏制火势。惰性气体特性:氮气是一种化学性质稳固的惰性气体,在高温下分解产生的气体也能抑制燃烧反应的化学过程,进一步增强了灭火效果。这一特性使得液氮在灭火过程中具有更强的稳固性和可靠性。此外,国家消防救援局组织研发的新型液氮灭火抑爆装置已在多个储能电站和比亚迪用户侧储能站等场所得到应用。该装置能够在5秒内扑灭明火,并通过液氮的高效降温作用防止锂离子电池发生复燃。这一实际应用案例进一步证明了液氮在锂电池火灾中的灭火效果。综上所述,液氮因其独特的物理和化学性质,在锂电池火灾中具有显著的灭火效果。然而,在实际应用中,还需要根据火灾现场的具体情况和灭火设备的性能进行合理选择和操作。同时,对于锂电池火灾的预防和应急处理,也需要加强相关知识的宣传和培训,提高公众的安全意识和自救能力。
3.中国年度10大火灾,电池储能榜上有名
中国年度10大火灾中,电池储能确实榜上有名,具体为北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目火灾爆炸事故。以下是关于此事故及电池储能火灾的详尽分析:
一、事故概述在应急管理部消防救援局通报的2021年10起典型火灾爆炸事故中,北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目火灾爆炸事故赫然在列。该事故不仅造成了巨大的经济损失,还引发了社会对于电池储能安全性的广泛关注。
二、事故原因电池储能系统具有一定的火灾风险,这主要源于电池本身的化学特性和储能设施的热管理问题。从技术层面来看,电池在充放电过程中会产生热量,如果热管理不当,就可能导致电池过热,进而引发火灾。此外,如果储能设施的日常管理不到位,如缺乏有效的监控和预警系统,也可能增加火灾发生的概率。
三、事故教训技术层面:需要加强对电池储能系统的技术研发,提高电池的热稳固性和安全性。同时,应建立完善的热管理系统,实时监测电池的温度和状态,确保电池在安全范围内运行。热管理层面:储能设施的热管理至关重要。应优化热管理策略,确保电池在充放电过程中产生的热量能够及时散发,避免过热现象的发生。此外,还应定期对储能设施进行维护和检查,确保其处于良好的工作状态。日常管理层面:应加强储能设施的日常管理,建立完善的监控和预警系统。一旦发现异常情况,应立即采取措施进行处理,防止事态扩大。同时,还应加强对相关人员的培训和教育,提高他们的安全意识和应急处理能力。
四、解决方案为了解决电池储能系统的火灾风险问题,业内人士提出了以下解决方案:全面建设电池安全消防系统:储能行业需要全面建设电池安全消防系统,包括安装自动灭火装置、建立智能高效的新一代锂电池管理系统等。这些系统可以实时监测电池的状态和温度,一旦发现异常情况,立即采取措施进行灭火和预警。应用脉冲式气溶胶灭火技术:及安盾等消防企业研发了基于脉冲式气溶胶灭火理论的灭火技术。该技术通过电启动或感温启动方式引发灭火药剂发生作用,迅速产生大量亚纳米级固相微粒和惰性气体混合物,以高浓度烟气状立体全淹没

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