CN112587834A - 抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统 - Google Patents

抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统，包括：制冷剂降温喷头、制冷剂系统管网、装有制冷剂的制冷剂储罐、气体灭火系统喷头、气体灭火系统管网和装有气体灭火剂的气体储罐；制冷剂降温喷头设置在集装箱储能电站内部每一个电池模组上方，各制冷剂降温喷头通过制冷剂系统管网连接至制冷剂储罐，形成固定式制冷剂管网系统；气体灭火系统喷头设置在集装箱储能电站内部，各气体灭火系统喷头通过气体灭火系统管网连接至气体储罐，形成固定式气体灭火剂管网系统，通过固定式制冷剂管网系统释放出制冷剂，对电池进行降温抑爆，固定式气体灭火剂管网系统释放出气体灭火剂，熄灭火焰，从而高效灭火、有效抑制复燃、爆炸。

Description

抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统
技术领域
本申请涉及锂离子电池储能技术领域，特别是涉及一种抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统。
背景技术
储能电站技术是一种可持续清洁能源的利用技术。储能不仅保证电网系统的稳定可靠，还是解决电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径。近年来，储能呈现多元发展的良好态势，储能技术总体上已经初步具备了产业化的基础。储能作为一个新兴的战略产业，目前储能电站消防安全技术已是阻碍储能规模化发展的关键瓶颈之一，亟需解决。据统计，2017年8月至2019年5月之间，韩国的储能电站发生火灾事故高达23起。造成了巨额的财产损失，严重影响了电网的稳定运行。一旦储能电站发生火灾，电池裂解出的可燃气体可能引起爆炸。因此，市场上亟需一种高效灭火、有效抑爆、快速降温的消防技术。
目前，关于集装箱式储能电站的消防已有相关报道。专利(CN110496335A)报道了一种针对磷酸铁锂储能电站电池预制舱的组合灭火系统及灭火方法。该技术采用了七氟丙烷与细水雾联用的技术，然而，细水雾熄灭电气火灾尚存在较大争议，七氟丙烷的存在温室效应潜能值较高、灭火效果较差的缺点，此外，电池发生热失控时表面属于低温阶段，水无法迅速汽化，因而无法快速降温。
由以上可以看出，目前的储能电站的消防系统抑爆炸性能差。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高抑爆炸性能的抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统。
一种抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统，所述系统包括：制冷剂降温喷头、制冷剂系统管网、装有制冷剂的制冷剂储罐、气体灭火系统喷头、气体灭火系统管网和装有气体灭火剂的气体储罐；
所述制冷剂降温喷头设置在集装箱储能电站内部每一个电池模组上方，各所述制冷剂降温喷头通过所述制冷剂系统管网连接至所述制冷剂储罐，形成固定式制冷剂管网系统；所述气体灭火系统喷头设置在所述集装箱储能电站内部，各所述气体灭火系统喷头通过气体灭火系统管网连接至所述气体储罐，形成固定式气体灭火剂管网系统。
在其中一个实施例中，所述气体灭火剂为一溴三氟丙烯气体。
在其中一个实施例中，所述制冷剂包括四氟乙烷、五氟乙烷、四氟丙烯、五氟丙烷和一氯三氟丙烯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述制冷剂降温喷头自动喷射感应温度为60℃—120℃。
在其中一个实施例中，所述气体灭火系统喷头的设置在集装箱储能电站内部的数量密度为0.25个/m2～1个/m2。
在其中一个实施例中，所述固定式制冷剂管网系统的内部压力为0.01Mpa～0.5Mpa。
在其中一个实施例中，所述气体灭火系统喷头设置在所述集装箱储能电站内部的屋顶处。
在其中一个实施例中，所述固定式气体灭火剂管网系统的管网压力为0.01Mpa～0.6Mpa。
上述抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统，包括：制冷剂降温喷头、制冷剂系统管网、装有制冷剂的制冷剂储罐、气体灭火系统喷头、气体灭火系统管网和装有气体灭火剂的气体储罐；制冷剂降温喷头设置在集装箱储能电站内部每一个电池模组上方，各制冷剂降温喷头通过制冷剂系统管网连接至制冷剂储罐，形成固定式制冷剂管网系统；气体灭火系统喷头设置在集装箱储能电站内部，各气体灭火系统喷头通过气体灭火系统管网连接至气体储罐，形成固定式气体灭火剂管网系统，通过固定式制冷剂管网系统释放出制冷剂，对电池进行降温抑爆，固定式气体灭火剂管网系统释放出气体灭火剂，熄灭火焰，从而高效灭火、有效抑制复燃、爆炸。
附图说明
图1为一个实施例中抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统的布置图；
图2为一个实施例中抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统的电池模组的局部布置图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统，包括：制冷剂降温喷头6、制冷剂系统管网2、装有制冷剂的制冷剂储罐、气体灭火系统喷头8、气体灭火系统管网7和装有气体灭火剂的气体储罐；
制冷剂降温喷头6设置在集装箱储能电站1内部每一个电池模组3上方，各制冷剂降温喷头6通过制冷剂系统管网2连接至制冷剂储罐，形成固定式制冷剂管网系统；气体灭火系统喷头8设置在集装箱储能电站1内部，各气体灭火系统喷头8通过气体灭火装置管网7连接至气体储罐，形成固定式气体灭火剂管网系统。
其中，集装箱储能电站1可以是锂离子电池储能电站，也可以是铅碳电池储能电站，还可以是动力用电容电池储能等。固定式气体灭火剂管网系统用于抑制电池火焰蔓延。固定式制冷剂管网系统用于控制电池温度。集装箱储能电站1的电池模组3体积为0.001m3—2m3。
在一个实施例中，气体灭火剂为一溴三氟丙烯(BTP)气体。
其中，一溴三氟丙烯(BTP)气体具有优良的灭火性能(灭火浓度2.7％)，且分子结构中含有碳-碳双键，在大气中容易降解，大气存活时间短，对臭氧层无破坏。
在一个实施例中，制冷剂包括四氟乙烷、五氟乙烷、四氟丙烯、五氟丙烷和一氯三氟丙烯中的至少一种。
其中，制冷剂采用汽化潜热较大和空气中的不燃的1,1,1,2-四氟乙烷(217.2kJ/kg)，其价格便宜、稳定性高。
在一个实施例中，制冷剂降温喷头自动喷射感应温度为60℃—120℃。
在一个实施例中，气体灭火系统喷头的设置在集装箱储能电站内部的数量密度为0.25个/m2～1个/m2。
其中，集装箱式储能电站内部设置多个气体灭火系统喷头，气体灭火系统喷头的个数集装箱储能电站内部的数量密度为0.25个/m2～1个/m2确定。
在一个实施例中，固定式制冷剂管网系统的内部压力为0.01Mpa～0.5Mpa。
在一个实施例中，固定式气体灭火剂管网系统的管网压力为0.01Mpa～0.6Mpa。
在一个实施例中，气体灭火系统喷头设置在所述集装箱储能电站内部的屋顶处。
请参阅图2，在一个实施例中，电池模组3包括电池模组外壳和储能用的电池，储能用的电池放置到电池模组外壳内部，电池模组外壳的顶部设一个开口4，面积为0.2m×0.2m。在电池模组外壳周围的底部分别开设网孔区5；制冷剂降温喷头6距离开口4中心的垂直距离为3-5cm。制冷剂降温喷头采用感温式喷头，触发温度为60℃(当电池温度达到60℃时，制冷剂降温喷头立即释放气体灭火剂)。气体灭火系统喷头8选择感温式控制阀，一旦温度达到60℃，气体灭火剂立即释放。具体的处置情况如下所述。1)制冷剂喷头由于某个电池模组内温度急剧升高(制冷剂喷头对实时温度值的测量，以及温度变化速率的计算，当电池热失控时，温度变化速率较快，制冷剂喷头即可检测到电池模组内温度急剧升高)而释放出制冷剂，对电池进行降温抑爆。此时，气体灭火系统喷头也同时打开进行全淹没熄灭火焰。2)全部气体灭火系统喷头由于集装箱储能电站内温度升高而释放出气体灭火剂，熄灭火焰。此时，制冷剂通过全部制冷剂降温喷头释放，降低电池表面温度。
上述抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统，包括：制冷剂降温喷头、制冷剂系统管网、装有制冷剂的制冷剂储罐、气体灭火系统喷头、气体灭火系统管网和装有气体灭火剂的气体储罐；制冷剂降温喷头设置在集装箱储能电站内部每一个电池模组上方，各制冷剂降温喷头通过制冷剂系统管网连接至制冷剂储罐，形成固定式制冷剂管网系统；气体灭火系统喷头设置在集装箱储能电站内部，各气体灭火系统喷头通过气体灭火系统管网连接至气体储罐，形成固定式气体灭火剂管网系统，通过固定式制冷剂管网系统释放出制冷剂，对电池进行降温抑爆，固定式气体灭火剂管网系统释放出气体灭火剂，熄灭火焰，从而高效灭火、有效抑制复燃、爆炸。并且灭火剂廉价、环保安全、来源便利，整套联用系统简单，适合于推广应用。
采用抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统熄灭火灾的过程对电池本体产生很小的影响，电池可重复使用；采用一溴三氟丙烯熄灭火焰高效安全。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种抑制储能电站火灾爆炸的灭火系统，其特征在于，所述系统包括：制冷剂降温喷头、制冷剂系统管网、装有制冷剂的制冷剂储罐、气体灭火系统喷头、气体灭火系统管网和装有气体灭火剂的气体储罐；
所述制冷剂降温喷头设置在集装箱储能电站内部每一个电池模组上方，各所述制冷剂降温喷头通过所述制冷剂系统管网连接至所述制冷剂储罐，形成固定式制冷剂管网系统；所述气体灭火系统喷头设置在所述集装箱储能电站内部，各所述气体灭火系统喷头通过气体灭火系统管网连接至所述气体储罐，形成固定式气体灭火剂管网系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体灭火剂为一溴三氟丙烯气体。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷剂包括四氟乙烷、五氟乙烷、四氟丙烯、五氟丙烷和一氯三氟丙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷剂降温喷头自动喷射感应温度为60℃—120℃。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体灭火系统喷头的设置在集装箱储能电站内部的数量密度为0.25个/m2～1个/m2。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定式制冷剂管网系统的内部压力为0.01Mpa～0.5Mpa。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体灭火系统喷头设置在所述集装箱储能电站内部的屋顶处。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定式气体灭火剂管网系统的管网压力为0.01Mpa～0.6Mpa。
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