CN109125997B - 一种灭火剂喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种灭火剂喷射装置，包括：储气瓶、灭火剂储瓶、喷头、温感探测器、烟感探测器和控制单元；控制单元与温感探测器、烟感探测器和压力表均连接，当电池温度数据高于预设值和/或烟气浓度浓度数据高于预设值时，控制储气瓶向灭火剂储瓶充气，在压力数据达到降温或灭火所需的压力值时，控制喷头喷出灭火剂，直至温度数据低于预设值和/或烟气数据低于预设值时，控制喷头停止喷射灭火剂。本发明中，通过温感探测器与烟感探测器确定电池模块的安全状态，控制单元根据电池模块的不同安全状态，控制灭火剂储瓶对过热电池模块进行及时降温；电池热失控后，能控制灭火剂储瓶针对着火电池模块及其周围及时灭火，提高了灭火效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能系统安全技术领域，具体而言，涉及一种灭火剂喷射装置。
背景技术
目前，中国电化学储能累计装机量正稳步上升，到2020年电化学储能装机量将超过2000MW，年复合增长率接近70％。当前常用的电化学储能体系，如锂离子电池储能体系存在安全隐患，无法从本质上保证使用安全性。研究表明，电池热失控燃烧前的明显特征是电池温度升高，如可在电池热失控临界点前有效地降低电池温度，或在电池热失控初期及时灭火都可避免大规模火灾。
当前储能系统内的消防系统都是在电池热失控后检测到烟雾气体后喷射灭火剂，但并不针对着火点喷射，而是对这整个储能系统空间灭火降温，这样即需要大量的灭火剂，又降低了灭火效率，很容易让热量传递，引发更大规模的火灾。可以看出，这种常规的消防手段过于简单，难以保证电池的安全运行。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种灭火剂喷射装置，旨在解决现有技术中灭火剂喷射装置灭火效率较低的问题。
本发明提出了一种灭火剂喷射装置，包括：储气瓶、灭火剂储瓶、喷头、温感探测器、烟感探测器和控制单元；其中，所述储气瓶与所述灭火剂储瓶之间设置有调节阀，所述调节阀用于为所述灭火剂储瓶提供恒定压力以使灭火剂以恒定流速从所述喷头处喷出；所述喷头置于电池箱体内，并与所述灭火剂储瓶之间通过喷射管路相连通，所述喷射管路中设置有压力表，所述压力表用于获取所述喷射管路中的压力数据；所述温感探测器和所述烟感探测器均靠近电池箱体的侧壁设置，用于获取所述电池箱体内电池模块的温度数据及所述电池箱体内的烟气浓度数据；所述控制单元与所述调节阀、所述温感探测器、所述烟感探测器和所述压力表均连接，用于接收所述温度数据、所述烟气浓度数据及所述压力数据，并在所述电池温度数据高于预设值和/或所述烟气浓度数据高于预设值时，控制所述调节阀开启，以使所述储气瓶向所述灭火剂储瓶充气，以及在所述压力数据达到降温或灭火所需的压力值时，控制所述喷头喷出灭火剂，直至所述温度数据低于预设值和/或所述烟气浓度数据低于预设值时，控制所述调节阀关闭和控制所述喷头停止喷射灭火剂。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述储气瓶的顶部设置有出气口，所述出气口处设置有出气阀；所述灭火剂储瓶的顶部设置有进气口，所述进气口处设置有进气阀；所述灭火剂储瓶底部设置有灭火剂输出口，所述灭火剂输出口处设置有排液阀；所述控制单元还分别与所述出气阀、所述进气阀及所述排液阀相连接，用于控制所述出气阀、所述进气阀及所述排液阀的开启与关闭。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述灭火剂储瓶顶部进气口处设置有三通管件，用于排空所述灭火剂储瓶内的剩余气体。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述灭火剂储瓶顶部进气口处设置有防爆阀。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述灭火剂储瓶中的灭火剂为液体灭火剂。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述液体灭火剂为氟化酮类或全氟聚醚类。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述灭火剂储瓶中的灭火剂储量不超过所述灭火剂储瓶容积的80％。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述储气瓶中存储的气体为氮气、惰性气体或气体灭火剂。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述喷头为雾化喷头且靠近所述电池箱体的顶壁设置。
进一步地，上述灭火剂喷射装置中，所述喷头中设置有用以控制所述喷头开启或关闭的电磁阀。
本发明提供的灭火剂喷射装置，通过温感探测器与烟感探测器确定电池模块的安全状态，控制单元根据电池模块的不同安全状态，控制灭火剂储瓶对过热电池模块进行及时降温；一旦电池热失控后，能控制灭火剂储瓶针对着火电池模块及其周围空间及时灭火降温，能防止大规模火灾的发生，提高了灭火效率，使得灭火剂得到了有效的利用，达到了更好的灭火效果；尤其是，通过储气瓶为灭火剂储瓶提供恒定压力的同时，实现了气体与液体灭火剂混合后以细水雾状喷射至着火电池，加强了液体灭火剂的喷射效果。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的灭火剂喷射装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1，本发明实施例的灭火剂喷射装置包括：储气瓶1、灭火剂储瓶2、喷头3、温感探测器4、烟感探测器5和控制单元6；其中，所述储气瓶1与所述灭火剂储瓶2之间设置有调节阀7，该调节阀7用于为所述灭火剂储瓶2提供恒定压力以使灭火剂以恒定流速从所述喷头3处喷出；所述喷头3置于电池箱体9内，并与所述灭火剂储瓶2之间通过喷射管路d相连通，喷射管路d中设置有压力表8，所述压力表8用于获取所述喷射管路d中的压力数据；所述温感探测器4和所述烟感探测器5均靠近电池箱体9的侧壁设置，用于获取所述电池箱体9内电池模块10的温度数据及所述电池箱体9内的烟气浓度数据；所述控制单元6与所述调节阀7、所述温感探测器4、所述烟感探测器5和所述压力表8均连接，用于接收所述温度数据、所述烟气浓度数据及所述压力数据，并在所述电池温度数据高于预设值和/或所述烟气浓度数据高于预设值时，控制所述调节阀7开启，以使所述储气瓶向所述灭火剂储瓶充气，以及在所述压力数据达到降温或灭火所需的压力值时，控制所述喷头3喷出灭火剂，直至所述温度数据低于预设值和/或所述烟气浓度数据低于预设值时，控制所述调节阀关闭7和控制所述喷头3停止喷射灭火剂。
具体而言，储气瓶1中存储的气体为氮气、惰性气体或气体灭火剂。其中，惰性气体可以为氦气或氩气等，气体灭火剂可选七氟丙烷等。例如，储气瓶1可以为15Mpa的氮气瓶。其中，可以自动调节速率的方式向灭火剂储瓶2中通入高压气体灭火剂，以便于气体灭火剂与液体灭火剂混合，能同时起到灭火和降温的作用，保证了较好的灭火效果。
灭火剂储瓶2可以为双端开口的储液或储气钢瓶，选用储液钢瓶或储气钢瓶，需要根据灭火剂的类型进行确定，灭火剂储瓶2的规格可以根据实际情况进行确定，例如可以选用5L的钢瓶。实际使用时，灭火剂储瓶2可以通过可调支架悬空固定。为了保证安全，灭火剂储瓶2中的灭火剂储量不超过灭火剂储瓶容积的80％。例如，当选用5L的灭火剂储瓶时，其中容纳的灭火剂体积可以为3L，即灭火剂与灭火剂储瓶的体积比为60％。
为了保证能对电池箱体9中的电池模块10先降温以避免其热失控的情况，本发明实施例中，灭火剂储瓶中的灭火剂为液体灭火剂。优选的，液体灭火剂为氟化酮类或全氟聚醚类。
储气瓶1与灭火剂储瓶2通过管路e相连通，在二者连接的管路中设置有调节阀7，通过调节阀7可以调节灭火剂储瓶2内部的压力使得灭火剂储瓶2内部的压力维持在适当范围内。其中，调节阀7可以为减压阀。通过向灭火剂储瓶2中充入氮气、惰性气体或气体灭火剂，一方面，可以能保证灭火剂储瓶2内部的压力便于液体灭火剂的喷出；另一方面，使得液体灭火剂与气体或气体灭火剂混合均匀后以细水雾的方式喷射出来，达到了较好的灭火效果。
喷头3置于电池箱体9内，喷头3的入口端通过喷射管路d与灭火剂储瓶2的底部相连通，喷头3的喷射端朝向电池箱体9内的电池模块10设置。喷头3中设置有用以控制所述喷头3开启或关闭的电磁阀(图中未示出)。为了使得灭火剂喷出后呈细水雾状且能覆盖电池箱体9内各个方位的电池模块10，达到最佳灭火效果，所述喷头3为雾化喷头且靠近所述电池箱体9的顶壁设置。喷头3靠近电池箱体9的顶壁设置，可最近距离地将灭火剂喷向危险电池。喷射管路d可以为不锈钢管路，喷射管路d中设置有压力表(例如数字压力表)，以获取喷射管路d中的实时压力数据。
电池箱体9的侧壁上可以设置至少一个温感探测器4和至少一个烟感探测器5。温感探测器4和烟感探测器5可以并列设置在电池箱体9同一侧壁的两端或者设置在不同的侧壁，能准确的测得电池模块10表面的实时温度数据和电池箱体9中的烟气浓度即可。温感探测器4和烟感探测器5的类型可以为根据实际情况进行确定，本实施例对其不做任何限定。需要说明的是，电池温度的预设值与烟气浓度的预设值根据具体的应用环境来确定，本发明实施例对两种预设值不做任何限定。
控制单元6可以包括数据采集模块，数据处理模块及信号发送模块，通过收据采集模块采集需要获取的参数后，经数据处理模块分析后，将相应的开启或关闭命令发送至对应的执行件。
具体实施时，储气瓶1的顶部设置有出气口，所述出气口处设置有出气阀a；所述灭火剂储瓶2的顶部设置有进气口，所述进气口处设置有进气阀b；所述灭火剂储瓶2底部设置有灭火剂输出口，所述灭火剂输出口处设置有排液阀c。灭火剂储瓶2顶部进气口处设置有三通管件f，用以排空所述灭火剂储瓶2内的剩余气体。当需要更换灭火剂时，先通过三通管件f将灭火剂储瓶2内的气体排出，然后再将灭火剂注入灭火剂储瓶2内。为了确保安全，灭火剂储瓶2顶部进气口处设置有防爆阀(图中未示出)。
具体工作时，控制单元6分别与调节阀7、出气阀a、进气阀b及所述排液阀c、温感探测器4、烟感探测器5、压力表8和电磁阀相连接，当控制单元6接收的温度数据高于预设值和/或烟气浓度数据高于预设值时，会控制调节阀7、出气阀a、进气阀b和排液阀c开启，使储气瓶1向所述灭火剂储瓶2充气，并将灭火剂从灭火剂储瓶2经喷射管路d输送至喷头3，当控制单元6接收到的喷射管路d中的压力数据达到降温或灭火所需的压力值时，会向电磁阀发送开启命令，从而使得喷头3向电池模块10喷射灭火剂，当控制单元6接收的温度数据低于预设值和/或所述烟气浓度数据低于预设值时，会向所述调节阀7、出气阀a、进气阀b、排液阀c和电磁阀发送关闭信号，最终使得喷头3停止喷射灭火剂。
以下以具体实例详细说明一下本发明提供的灭火剂喷射装置用在电池模块中的实施过程：选用15Mpa的氮气瓶作为储气瓶1，选用内置3L全氟聚醚类灭火剂的5L灭火剂储瓶2，在储气瓶1与灭火剂储瓶2之间的连接管路上设置2Mpa的减压阀7。在灭火剂储瓶2的进气口附近设置一套三通管件f和防爆阀，将灭火剂储瓶2固定于支架上。在电池箱体9内的顶壁附件安装喷头3，通过穿设于电池箱体9的喷射管路d将喷头3与灭火剂储瓶2的底部连通。同时，将温感探测器4和烟感探测器5安装至电池箱体9的适当位置，将压力表8安装至喷射管路d上的适当位置处，并确保控制单元6与温感探测器4、烟感探测器5、减压阀7、压力表8及气瓶1和灭火剂储瓶2上的相应阀门的可靠连接。当温感探测器4检测到某一电池模块10的实时温度高于90℃，会将该实时温度数据发送至控制单元6，控制单6控制储气瓶减压阀达到0.8Mpa，压力表8中显示喷射管路压力为0.62Mpa时，控制电磁阀打开，灭火剂即可由喷头呈细水雾状喷出，喷射30s；待温感探测器4检测到的温度数据降到60℃以下时，会将该温度信号反馈至控制单元6后，控制单元6控制电磁阀、减压阀等阀门关闭，使得灭火剂停止喷射。如需更换灭火剂，需先通过三通将灭火剂储瓶2内的气体排出，然后再将灭火剂注入灭火剂储瓶2内。如果电池模块10已经发生火灾，烟感探测器5被触发，控制单元6会控制减压阀压力达到1.5Mpa，将灭火剂在30s内全部喷射完毕，以确保达到最佳灭火效果。
上述显然可以得出，本实施例中提供的灭火剂喷射装置，通过温感探测器与烟感探测器确定电池模块的安全状态，控制单元根据电池模块的不同安全状态，控制灭火剂储瓶对过热电池模块进行及时降温；一旦电池热失控后，能控制灭火剂储瓶针对着火电池模块及其周围空间及时灭火降温，能防止大规模火灾的发生，提高了灭火效率，使得灭火剂得到了有效的利用，达到了更好的灭火效果；尤其是，通过储气瓶为灭火剂储瓶提供恒定压力的同时，实现了气体与液体灭火剂混合后以细水雾状喷射至着火电池，加强了液体灭火剂的喷射效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种灭火剂喷射装置，其特征在于，包括：储气瓶、灭火剂储瓶、喷头、温感探测器、烟感探测器和控制单元；其中，
所述储气瓶与所述灭火剂储瓶之间设置有调节阀，所述调节阀用于为所述灭火剂储瓶提供恒定压力以使灭火剂以恒定流速从所述喷头处喷出；所述储气瓶的顶部设置有出气口，所述出气口处设置有出气阀；所述灭火剂储瓶的顶部设置有进气口，所述进气口处设置有进气阀；所述灭火剂储瓶底部设置有灭火剂输出口，所述灭火剂输出口处设置有排液阀；所述灭火剂储瓶顶部进气口处设置有三通管件，用于排空所述灭火剂储瓶内的剩余气体；所述灭火剂储瓶顶部进气口处设置有防爆阀；所述灭火剂储瓶中的灭火剂为液体灭火剂，所述储气瓶中存储的气体为氮气、惰性气体或气体灭火剂，以向所述灭火剂储瓶中通入高压气体灭火剂，以便于气体灭火剂与液体灭火剂混合，能同时起到灭火和降温的作用；
所述喷头置于电池箱体内，并与所述灭火剂储瓶之间通过喷射管路相连通，所述喷射管路中设置有压力表，所述压力表用于获取所述喷射管路中的压力数据；所述喷头中设置有用以控制所述喷头开启或关闭的电磁阀；
所述温感探测器和所述烟感探测器均靠近电池箱体的侧壁设置，用于获取所述电池箱体内电池模块的温度数据及所述电池箱体内的烟气浓度数据；
所述控制单元与所述调节阀、所述温感探测器、所述烟感探测器和所述压力表均连接，用于接收所述温度数据、所述烟气浓度数据及所述压力数据，当温感探测器检测到某一电池模块的实时温度高于90℃，会将该实时温度数据发送至控制单元，控制单元控制储气瓶调节阀达到0.8Mpa，压力表中显示喷射管路压力为0.62Mpa时，控制电磁阀打开使灭火剂由喷头喷出，待温感探测器检测到的温度数据降到60℃以下时，会将该温度信号反馈至控制单元后，控制单元控制电磁阀和调节阀关闭使灭火剂停止喷射；当电池模块已经发生火灾，烟感探测器被触发，控制单元会控制调节阀压力达到1.5Mpa，将灭火剂在30s内全部喷射完毕；
所述控制单元还分别与所述出气阀、所述进气阀及所述排液阀相连接，用于控制所述出气阀、所述进气阀及所述排液阀的开启与关闭。
2.根据权利要求1所述的灭火剂喷射装置，其特征在于，所述液体灭火剂为氟化酮类或全氟聚醚类。
3.根据权利要求1所述的灭火剂喷射装置，其特征在于，所述灭火剂储瓶中的灭火剂储量不超过所述灭火剂储瓶容积的80％。
4.根据权利要求1所述的灭火剂喷射装置，其特征在于，所述喷头为雾化喷头且靠近所述电池箱体的顶壁设置。
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