CN112717306A - 一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统及方法，基于锂离子电池热失控燃烧特性，针对锂离子电池明火扑灭后产生复燃及热失控蔓延的情况，对储能电站及集装箱中针对锂离子电池火灾的灭火系统进行改进，通过优化对电池热失控与火灾的探测，并引入液态复燃抑制剂。本发明可以兼顾整个系统和着火点的火灾进行灭火，同时可以有效避免了误报的可能，具有较高的准确性。其次，本发明灭火系统在使用气体灭火剂的同时引入液态复燃抑制剂，气体灭火剂可以有效的熄灭电池热失控产生的明火，液态复燃抑制剂可以有效抑制电池复燃和生烟，以及及热失控蔓延的出现，安全系数更高。

Description

一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统及方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统及方法。

背景技术

目前，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，面临的安全挑战也变得日益严峻，有关电池热失控燃烧后的消防依然是一个热点问题。

对于现有的针对储能电站或电池集装箱的消防系统，多是采用七氟丙烷气体灭火剂，当系统内的温感或烟感探测器探测到异常的数据时会在整个电池室或集装箱内喷射七氟丙烷，通过七氟丙烷气体隔绝氧气及化学抑制的功能实现明火的扑灭。然而该方式并不是针对着火点或对出现热失控电池模块进行喷射，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，引发更大规模火灾。并且由于气体灭火剂无法实现长效降温，无法从根本上抑制电池的热失控，随着电池内部反应的继续，会继续累积大量的热并持续释放可燃气体，进而出现电池火灾的复燃并且发生热失控蔓延，造成大量的财产损失及人员伤亡。

考虑到电池产生火灾灭火后复燃的可能性，为了解决喷射七氟丙烷等气体灭火剂后再次出现燃烧出现火焰的情况，申请号为201410217016.8的中国专利申请提出了一种气体灭火系统，该灭火系统具有自动与手动两种启动方式，当满足探测器触发信号或人为开启启动按钮后打开气体灭火单元对整个空间喷射气体灭火剂进行灭火。考虑到电池可能出现的复燃现象，该消防系统设计了两套灭火装置共用一个消防柜，从而具备复燃后的二次灭火功能。

上述专利具有以下缺陷：

（1）七氟丙烷等气体灭火剂对扑灭明火具有很好的效果，但是无法对电池进行长效降温，无法根源上解决热失控的问题，因而采用两次喷射气体灭火剂的方式仍然会有复燃的风险。

（2）该灭火系统是针对整个空间进行灭火，没有针对着火点进行灭火，灭火效率较低。

再有，为了提高灭火装置的可靠性，解决气体灭火的不足，申请号为201110235922.7的中国专利申请提出了一种采用水系灭火剂对电池模块内热失控电池进行灭火，且同步进行排烟，具有灭火速度快、烟雾低的特点，及时排烟排气可以迅速抽走电池释放的可燃气体，避免了因可燃气体累积导致的爆炸情况出现。该灭火系统还使用了挡水装置与积水排水装置，降低因水流乱窜导致触电短路的可能。

上述专利具有以下缺陷：

（1）该灭火系统采用高导电系数的水系灭火剂，在喷射时喷射到正常状态的电池上导致漏电的情况出现的风险将始终存在，有一定的安全隐患。

（2）尽管水具有良好的储热能力，然而水的沸点只有100°C，远低于电池热失控时的温度，这也使得水无法用于抑制电池的复燃。

（3）该灭火系统只能针对电池模块进行灭火，如果火灾来源来自电池室或集装箱内其他空间，将无法进行灭火。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中锂离子电池热失控火灾的生烟和复燃及向临近电池蔓延的问题，提供一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供一种用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，用于储能电站或电池集装箱内电池单元的消防，所述电池单元包括若干密闭电池箱；密闭电池箱内安装有若干储能用电池；所述灭火方法包括以下步骤：

实时采集温度信息和烟雾信息；

基于实时采集的温度信息和烟雾信息，以及预设灭火条件，按照预设灭火方式进行灭火；

所述灭火方式包括向密闭电池箱喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的先后顺序、延时时间、以及喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的时间间隔，所述灭火方式具体为：

根据电池的温度信息，喷射液态复燃抑制剂；

根据密闭电池箱的温度信息和烟雾信息，喷射气体灭火剂和/或液态复燃抑制剂；

根据储能电站或电池集装箱内的烟雾信息，喷射气体灭火剂。

本发明进一步的改进在于：所述根据电池的温度信息，喷射液态复燃抑制剂的具体方法如下：

当电池的温度为70-100°C，且持续时间大于预设延时时间A后，向密闭电池箱内喷射液态复燃抑制剂；

当电池的温度大于100°C，且持续时间大于预设延时时间B后，向密闭电池箱内喷射液态复燃抑制剂；

其中，所述延时时间B小于延时时间A。

本发明进一步的改进在于：所述根据密闭电池箱的温度信息和烟雾信息，喷射气体灭火剂和/或液态复燃抑制剂的具体方法如下：

当任一密闭电池箱内仅探测到烟雾时，经过预设延时时间C后，向密闭电池箱喷射气体灭火剂；

当任一密闭电池箱内的任意电池的温度超过70℃，且在预设延时时间D以内探测到烟雾时，在预设延时时间D时向密闭电池箱内先喷射气体灭火剂，再延时喷射液态复燃抑制剂；

当任一密闭电池箱内的任意电池的温度超过70℃，且在预设延时时间D之后探测到烟雾时，直接向密闭电池箱内先喷射气体灭火剂，再延时喷射液态复燃抑制剂；

当任一密闭电池箱内探测到烟雾，且密闭电池箱内的任意电池的温度超过70℃，在预设延时时间E时，向密闭电池箱内先喷射气体灭火剂，再延时喷射液态复燃抑制剂。

本发明进一步的改进在于：所述根据储能电站或电池集装箱内的烟雾信息，喷射气体灭火剂的具体方法如下：

当储能电站或电池集装箱内探测到烟雾时，经预设延时时间F后，向探测到烟雾的储能电站或电池集装箱内喷射气体灭火剂。

本发明进一步的改进在于：所述气体灭火剂采用七氟丙烷、二氧化碳、氩气及氮气中的一种或几种。

本发明进一步的改进在于：所述液态复燃抑制剂，用于对电池进行降温以抑制复燃，同时对电池热失控过程产生的烟气进行部分吸收。

本发明进一步的改进在于：所述液态复燃抑制剂由第一组分物质与第二组分物质组成；

第一组分物质为液体，沸点＜60℃；

第二组分物质为液体，分解温度≥350℃。

本发明进一步的改进在于：第一组分物质汽化吸热时，同时形成惰性氛围，抑制电池的复燃。

本发明进一步的改进在于：第一组分物质为氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种。

本发明进一步的改进在于：第二组分物质通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，抑制电池复燃并防止热失控扩散。

本发明进一步的改进在于：第二组分物质为氟化醚、氟化胺、氟化脂、硅油中的一种或几种。

本发明进一步的改进在于：第一组分物质和第二组分物质的质量比为（1~10）：（10~1）。

本发明进一步的改进在于：第一组分物质和第二组分物质的质量比为1：1。

本发明进一步的改进在于：执行所述灭火方式时，均持续报警；当电池的温度低于电池正常工作温度范围上限时，停止报警；当电池的温度为电池正常工作温度范围上限至70℃之间时，若人工确认无故障，手动停止报警。

本发明进一步的改进在于：电池和密闭电池箱的温度信息是通过设置于密闭电池箱内的温度探测器采集的；

密闭电池箱的烟雾信息是通过设置于密闭电池箱内的烟感探测器采集的；

储能电站或电池集装箱内的烟雾信息是通过设置于储能电站或电池集装箱内的烟感探测器采集的。

第二方面，本发明还提供一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，包括：

探测单元，用于实时采集温度信息和烟雾信息；所述温度信息包括电池和/或密闭电池箱内的温度信息，烟雾信息包括密闭电池箱内的烟雾信息、以及储能电站或电池集装箱内的烟雾信息；

控制单元，用于根据实时采集的温度信息和烟雾信息，以及预设灭火条件，按照预设灭火方式控制灭火单元进行灭火；所述灭火方式包括向存放电池的密闭电池箱喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的先后顺序、延时时间、以及喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的时间间隔；

灭火单元，所述灭火单元根据灭火方式执行灭火。

本发明进一步的改进在于：所述密闭电池箱的顶部设置了烟雾处理单元；

烟雾处理单元包括依次连接的单向泄压阀、净化滤网和热交换器；

单向泄压阀只供密闭电池箱出气，防止进气；

净化滤网中含有将可燃气体及烟气转化或吸收的物质；

热交换器，用于进一步降低密闭电池箱出气的温度。

本发明进一步的改进在于：净化滤网中含有的所述物质具体为多孔活性炭、多孔蛭石、铂、钯中的一种或多种。

本发明进一步的改进在于：所述灭火单元包括用于对密闭电池箱进行灭火的第一灭火组件，以及用于对储能电站或电池集装箱进行灭火的第二灭火组件；

所述第一灭火组件包括第一管路以及设置在第一管路上的若干第一喷头，所述第一喷头能够将气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷射向对应的密闭电池箱内；所述第一管路的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连；

所述第二灭火组件包括第二管路以及设置在第二管路上的若干第二喷头，所述第二喷头能够将气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷射向储能电站或电池集装箱内；所述第二管路的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连。

本发明进一步的改进在于：所述第一管路包括母管以及均与母管相连通的若干支管，所述母管的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连，若干所述支管位于相应密闭电池箱上方，所述第一喷头设置于所述支管上，所述第一喷头位于电池箱内每两排电池中间的空隙上方；

所述第二管路设置在储能电站或电池集装箱内的每两排电池机柜之间的上方。

本发明进一步的改进在于：所述液态复燃抑制剂供给装置包括液态复燃抑制剂存储罐和液态复燃抑制剂驱动部分，所述液态复燃抑制剂驱动部分采用气体内增压、外接钢瓶气体外增压或齿轮泵；所述液态复燃抑制剂存储罐的出口处设置有第一电磁阀；

所述气体灭火剂供给装置包括气体灭火剂存储罐，所述气体灭火剂存储罐的出口处设置有第二电磁阀。

本发明进一步的改进在于：所述探测单元包括若干温度探测器和若干烟感探测器；

若干所述温度探测器均设置于密闭电池箱内相邻电池间的相互接触面上；

若干所述烟感探测器分别设置于密闭电池箱内无电池的空隙位置，以及储能电站的电池室顶部或电池集装箱的箱体顶部。

本发明进一步的改进在于：所述液态复燃抑制剂，用于对电池进行降温以抑制复燃，同时对电池热失控过程产生的烟气进行部分吸收。

本发明进一步的改进在于：所述液态复燃抑制剂由第一组分物质与第二组分物质组成；

第一组分物质为液体，沸点＜60℃；

第二组分物质为液体，分解温度≥350℃；

第一组分物质和第二组分物质的质量比为（1~10）：（10~1）。

本发明进一步的改进在于：第一组分物质汽化吸热时，同时形成惰性氛围，抑制电池的复燃。

本发明进一步的改进在于：第一组分物质为氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种。

本发明进一步的改进在于：第二组分物质通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，抑制电池复燃并防止热失控扩散。

本发明进一步的改进在于：第二组分物质为氟化醚、氟化胺、氟化脂、硅油中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明灭火方法基于锂离子电池热失控燃烧特性，针对锂离子电池明火扑灭后产生复燃及热失控蔓延的情况，对储能电站及集装箱中针对锂离子电池火灾的灭火系统进行改进，通过优化对电池热失控与火灾的探测，并引入液态复燃抑制剂。

进一步的，本发明中液态复燃抑制剂，其作用为对电池进行降温以抑制其复燃，同时兼具对电池热失控过程产生的烟气有一定吸收功能，其主要成分为具有较低沸点的第一组分物质与较高分解温度的第二组分物质组成。对于具有较低沸点的第一组分，该类液体以其较低的沸点（＜60℃），在遇到高温电池或电池明火后可以快速汽化吸热，同时形成惰性氛围，进一步抑制电池的复燃，选择氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种物质作为主要成分。对于具有较高分解温度的第二组分，该类物质可以在较大比例范围内与第一组分混合形成稳定的化合物，该类液体具有较高的分解温度（≥350℃），可以通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，有效抑制电池复燃并防止热失控扩散，选择氟化醚、氟化胺或氟化脂等氟化液及硅油等导热油中的一种或几种作为其主要成分。

本发明灭火系统可以兼顾整个系统和着火点的火灾进行灭火，同时可以有效避免了误报的可能，具有较高的准确性。其次，本发明灭火系统在使用气体灭火剂的同时引入液态复燃抑制剂，气体灭火剂可以有效的熄灭电池热失控产生的明火，液态复燃抑制剂可以有效抑制电池复燃和生烟，以及及热失控蔓延的出现，安全系数更高。

进一步的，本发明中密闭电池箱采用封闭式结构，用于盛装液态复燃抑制剂并避免热失控过程中产生的可燃气体与氧气接触。考虑到电池热失控过程中会产生大量的可燃气体，本发明在密闭电池箱的顶部设置了烟雾处理单元；烟雾处理单元包括依次连接的单向泄压阀、净化滤网和热交换器；单向泄压阀只能供出气不能进气，在阻隔可燃气体与外界氧气接触的同时及时排出气体以释放电池集装箱内压力。考虑到电池热失控过程产生的大量可燃气体与烟气具有一定危险性和毒性，本发明在单向泄压阀处还设置了净化滤网和热交换器；净化滤网中含有可以吸收或将可燃气体及烟气转化的物质。热交换器用于进一步降低排出烟气的温度，防止接触空气后进行燃烧。热交换器连接外接制冷原源，在对应电池集装箱进行灭火时，进行启动，提供冷源，经过热交换器热交换降温的烟气通过管道排至储能电站电池室或电池集装箱内，并非进一步外排，或者通过管道直接排出储能电站电池室或电池集装箱，或者直接通过高压容器进行收集。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的灭火方法的流程图；

图2为本发明实施例的灭火系统的示意图；

图3为本发明一实施例的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明一实施例的结构示意图。

其中：1-灭火单元；2-电池箱；3-电磁阀；11-气体灭火剂供给装置；12-和液态复燃抑制剂供给装置；21-单向泄压阀；22-净化滤网；23-热交换器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

请参阅图1所示，本实施例提供一种用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，用于储能电站或电池集装箱内电池单元的消防，所述电池单元包括若干密闭电池箱；密闭电池箱内安装有若干储能用电池；包括以下步骤：

步骤S01，实时采集温度信息和烟雾信息；所述温度信息包括电池和/或密闭电池箱内的温度信息，烟雾信息包括密闭电池箱内的烟雾信息、以及储能电站电池室或电池集装箱内的烟雾信息；

步骤S02，基于实时采集的温度信息和烟雾信息，以及预设灭火条件，按照预设灭火方式进行灭火；所述灭火方式包括向存放电池的密闭电池箱喷射气体灭火剂或液态复燃抑制剂、先后顺序、延时时间、以及喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的时间间隔。

本发明实施例中，所述电池和电池箱的温度信息是通过设置于电池箱内的温度探测器采集的；

所述电池箱的烟雾信息是通过设置于电池箱内的烟感探测器采集的；

所述储能电站或电池集装箱内的烟雾信息是通过设置于储能电站电池室或电池集装箱内的烟感探测器采集的

其中，所述气体灭火剂采用七氟丙烷、二氧化碳、氩气及氮气中的一种或几种；

所述液态复燃抑制剂，其作用为对电池进行降温以抑制其复燃，同时兼具对电池热失控过程产生的烟气有一定吸收功能，其主要成分为具有较低沸点的第一组分物质与较高分解温度的第二组分物质组成。对于具有较低沸点的第一组分，该类液体以其较低的沸点（＜60℃），在遇到高温电池或电池明火后可以快速汽化吸热，同时形成惰性氛围，进一步抑制电池的复燃，选择氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种物质作为主要成分。对于具有较高分解温度的第二组分，该类物质可以在较大比例范围内与第一组分混合形成稳定的化合物，该类液体具有较高的分解温度（≥350℃），可以通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，有效抑制电池复燃并防止热失控扩散，选择氟化醚、氟化胺或氟化脂等氟化液及硅油等导热油中的一种或几种作为其主要成分。本发明中第一组分和第二组分的质量比在1:10到10:1之间，针对电池火灾，为同时满足快速灭火和长效抑制复燃，两种液体的理想比例为1:1。本发明中两种组分液体在混合时应当在20-30℃的环境下搅拌3-12h，并设置冷凝回流装置以避免第一组分的过量挥发。

本发明实施例中，灭火方式具体为：

（1）根据电池的温度信息，喷射液态复燃抑制剂，具体方法如下：

当电池的温度为电池正常工作温度范围上限到70°C之间时，进行报警，直至温度低于电池正常工作温度范围上限（电池制造厂商给定，一般50-60℃）或有人工确认无故障，停止报警；

当电池的温度为70-100°C时，同时，持续1-10min后，优选5min，向电池箱内喷射液态复燃抑制剂，直至电池温度低于70℃或手动停止喷射液态复燃抑制剂；

当电池的温度大于100°C时，同时，持续10-60s后，优选30s，向电池箱内喷射液态复燃抑制剂，直至电池温度低于100℃；

（2）根据电池箱的温度信息和烟雾信息，喷射气体灭火剂和/或液态复燃抑制剂，具体方法如下：

当任一电池箱内仅探测到烟雾时，经过10-60s后，优选30s，向电池箱喷射气体灭火剂；

当任一电池箱内的任意电池的温度超过70℃，且在温感探测器响应30s内探测到烟雾时，在温感探测器响应30s时向电池箱内先喷射气体灭火剂，5min后再喷射液态复燃抑制剂；

当任一电池箱内的任意电池的温度超过70℃，且在温感探测器响应30s后探测到烟雾时，烟感探测器响应时直接向电池箱内先喷射气体灭火剂，5min后再喷射液态复燃抑制剂；

当任一电池箱内探测到烟雾，且在探测到烟雾后，电池箱内的温度任意电池的超过70℃，在烟感探测器响应时30s时，向电池箱内先喷射气体灭火剂，5min后再喷射液态复燃抑制剂。

（3）根据储能电站或电池集装箱内的烟雾信息，喷射气体灭火剂，具体方法如下：

当储能电站电池室或电池集装箱内探测到烟雾时，经预10-60s后，优选30s，向探测到烟雾的储能电站电池室或集装箱箱体喷射气体灭火剂。

本发明实施例中，执行所述灭火方式时，均持续报警。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，用于储能电站或电池集装箱内电池单元的消防，包括：若干电池单元、探测单元、控制单元、烟雾处理单元和灭火单元。

所述若干电池单元安装于储能电站电池室或电池集装箱内。所述电池单元包括密闭电池箱和安装于密闭电池箱内的储能用锂电池。密闭电池箱内安装有多块锂电池。

本发明中，密闭电池箱采用封闭式结构，用于盛装液态复燃抑制剂并避免热失控过程中产生的可燃气体与氧气接触。考虑到电池热失控过程中会产生大量的可燃气体，本发明在密闭电池箱的顶部设置了烟雾处理单元；烟雾处理单元包括依次连接的单向泄压阀、净化滤网和热交换器；单向泄压阀只能供出气不能进气，在阻隔可燃气体与外界氧气接触的同时及时排出气体以释放电池集装箱内压力。考虑到电池热失控过程产生的大量可燃气体与烟气具有一定危险性和毒性，本发明在单向泄压阀处还设置了净化滤网和热交换器；净化滤网中含有可以吸收或将可燃气体及烟气转化的物质，此类物质从多孔活性炭、多孔蛭石、铂、钯等物质中选择。热交换器用于进一步降低排出烟气的温度，防止接触空气后进行燃烧。经过热交换降温的烟气通过管道排至储能电站电池室或电池集装箱内，并非进一步外排，或者通过管道直接排出储能电站电池室或电池集装箱，或者直接通过高压容器进行收集。

所述探测单元，用于实时采集温度信息和烟雾信息；所述温度信息包括电池和/或密闭电池箱内的温度信息，烟雾信息包括密闭电池箱内的烟雾信息、以及储能电站电池室或电池集装箱内的烟雾信息；

所述控制单元，基于探测单元实时采集的温度信息和烟雾信息，以及预设灭火条件，按照预设灭火方式控制灭火单元进行灭火；所述灭火方式包括向存放电池的密闭电池箱喷射气体灭火剂或液态复燃抑制剂、先后顺序、延时时间、以及喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的时间间隔；

所述灭火单元，设置于密闭电池箱外，并通过管道连接各个密闭电池箱，用于根据收到控制单元的灭火方式执行灭火。灭火单元包括液态复燃抑制剂供给装置和气体灭火剂供给装置，能够根据灭火方式供给液态复燃抑制剂和气体灭火剂。

本发明实施例中，控制单元由多台可接收外部反馈并控制灭火单元中电磁阀开闭的电子设备构成，其具有自动控制和手动控制。

对于控制单元的自动控制功能，控制单元通过接收探测单元的反馈后进行报警，并经过一段时间延时后控制灭火单元中对应电磁阀的开闭以实现灭火剂的释放。

对于控制单元的手动控制功能，在储能电站电池室或电池集装箱的门口处设置手动控制面板，由工作人员现场做出失火或出现热失控的判断后通过点击对应的按钮喷射对应的灭火剂。对于液态复燃抑制剂，无需设置延时时间，对于气体灭火剂，考虑到人员的安全撤离，应当设置不超过10s的延时，优选在按下手动控制面板气体灭火剂喷射按钮后5s释放气体灭火剂。

所述探测单元包括若干温度探测器和若干烟感探测器；

若干所述温度探测器均设置于电池箱内相邻电池间的相互接触面上；用于监测电池的温度，在电池箱内每排电池中至多每4块电池设置一个温感探测器，优选每2块电池设置一个温感探测器。温感探测器的位置位于两块相邻电池间相互接触面的中心。

若干所述烟感探测器分别设置于电池箱内无电池的空隙位置，以及储能电站电池室或电池集装箱的箱体顶部。用于监测整个系统内部空间的烟气情况，以及每个电池箱内的烟气情况。对于用于非电池区域烟气情况的烟感探测器，每个储能电站电池室或电池集装箱内布置1-4个，优选布置2个，其可以完全覆盖整个系统。对于电池箱内的烟感探测器，每个电池箱内布置1个。

本发明实施例中，各探测器与控制单元协同工作，实现不同的灭火方式，灭火时均持续进行报警，具体实现灭火方式如下：

（1）对于位于电池箱内的温感探测器，考虑到可能出现的误报的情况，设置多个响应温度。当温感探测器检测到电池的温度为电池正常工作温度范围上限到70°C之间时，将信号反馈给控制单元，并持续报警，直到温度低于电池正常工作温度范围上限或有工作人员现场确认无故障时停止警报；当温感探测器检测到电池的温度为70-100°C，应当将信号反馈给控制单元，在持续发出警报的同时经一段时间的延时后开启灭火单元喷射液态复燃抑制剂，该延时时间为1-10min，优选5min，若期间工作人员确认无故障可停止液态复燃抑制剂的喷射；当温感探测器检测到电池的温度大于100°C，应当将信号反馈给控制单元，在持续发出警报的同时经一段时间的延时后开启灭火单元喷射液态复燃抑制剂，该延时时间为10-60s，优选30s，在该种情况下不可停止灭火剂的喷射。

（2）对于位于电池箱内的烟感探测器，当控制系统接收到其反馈后，应当持续进行报警，并经过一段时间延时后向触发烟感的电池箱喷射气体灭火剂，延时时间为10-60s，优选30s。

（3）当位于同一个电池箱内的温感探测器和烟感探测器均反馈信息时，若温感探测器先响应，以温感探测器响应的时间开始，若在30s内烟感探测器响应，则在温感探测器响应30s时喷射气体灭火剂并在5min后喷射液态复燃抑制剂；若在30s后烟感探测器响应，则烟感探测器响应时立即喷射气体灭火剂并在5min后喷射液态复燃抑制剂。若烟感探测器先响应，以烟感探测器响应的时间开始30s时喷射气体灭火剂，并于5min后喷射液态复燃抑制剂。

（4）对于位于储能电站电池室房顶或集装箱箱体顶部的烟感探测器，当控制系统接收到其反馈后，应当持续进行报警，并经过一段时间延时后向触发烟感的储能电站电池室或集装箱箱体喷射气体灭火剂，延时时间为10-60s，优选30s。

所述液态复燃抑制剂供给装置包括液态复燃抑制剂存储罐和液态复燃抑制剂驱动部分，所述液态复燃抑制剂驱动部分采用气体内增压、外接钢瓶气体外增压或齿轮泵；所述液态复燃抑制剂存储罐的出口处设置有第一电磁阀；

所述气体灭火剂供给装置包括气体灭火剂存储罐，所述气体灭火剂存储罐的出口处设置有第二电磁阀。

实施例3

关于灭火单元

如图3至图5所示，本发明一实施例中，所述灭火单元1包括用于对电池箱2进行灭火的第一灭火组件，以及用于对储能电站电池室或电池集装箱进行灭火的第二灭火组件；

所述第一灭火组件包括第一管路以及设置在第一管路上的若干由电磁阀控制的第一喷头，所述第一喷头能够将气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷射向对应的电池箱2内；所述第一管路的入口分别与气体灭火剂供给装置11和液态复燃抑制剂供给装置12相连；第一喷头处设有止逆阀，能够供气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷入电池箱2内，电池箱2内的气体或者液体不能通过第一喷头进入第一管路。

所述第二灭火组件包括第二管路以及设置在第二管路上的若干第二喷头，所述第二喷头能够将气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷射向储能电站电池室或电池集装箱内；所述第二管路的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连。

其中，所述第一管路包括母管以及均与母管相连通的若干支管，所述母管的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连，若干所述支管位于相应电池箱2上方，所述第一喷头设置于所述支管上，所述第一喷头位于电池箱2内每两排电池中间的空隙上方；所述第二管路设置在储能电站或电池集装箱内的每两排电池机柜之间的上方。

本发明中，密闭电池箱2采用封闭式结构，用于盛装液态复燃抑制剂并避免热失控过程中产生的可燃气体与氧气接触。考虑到电池热失控过程中会产生大量的可燃气体，本发明在密闭电池箱的顶部设置了烟雾处理单元；烟雾处理单元包括依次连接的单向泄压阀21、净化滤网22和热交换器23；单向泄压阀21只能供出气不能进气，在阻隔可燃气体与外界氧气接触的同时及时排出气体以释放电池集装箱2内压力。考虑到电池热失控过程产生的大量可燃气体与烟气具有一定危险性和毒性，本发明在单向泄压阀21处还设置了净化滤网22和热交换器23；净化滤网中含有可以吸收或将可燃气体及烟气转化的物质，此类物质从多孔活性炭、多孔蛭石、铂、钯等物质中选择。热交换器用于进一步降低排出烟气的温度，防止接触空气后进行燃烧。热交换器23连接外接制冷原源，在对应电池集装箱2进行灭火时，进行启动，提供冷源，经过热交换器23热交换降温的烟气通过管道排至储能电站电池室或电池集装箱内，并非进一步外排，或者通过管道直接排出储能电站电池室或电池集装箱，或者直接通过高压容器进行收集。

实施例4

本发明另一实施例中，灭火单元1由电池箱2灭火单元、整个系统内部空间灭火单元、管路和喷头组成。

对于灭火单元1的电池箱2灭火单元，其由储气钢瓶及钢瓶内的气体灭火剂、储液钢瓶及钢瓶内液态复燃抑制剂、液态复燃抑制剂驱动系统和电磁阀3构成。

对于气体灭火剂，其作用为快速熄灭电池火灾产生的明火，选择七氟丙烷、二氧化碳、氩气及氮气中的一种或几种，其中优选七氟丙烷作为气体灭火剂，气体灭火剂的使用量及压强遵守GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》中的相关规定。

对于气体灭火剂的喷射，当喷射气体灭火剂时，打开储气钢瓶瓶口的电磁阀3及控制对应电池箱2管路开闭的电磁阀3，即可将气体灭火剂在对应的电池箱2处喷射。

本发明研发了一种新型的液态复燃抑制剂，其作用为对电池进行降温以抑制其复燃，同时兼具对电池热失控过程产生的烟气有一定吸收功能，其主要成分为具有较低沸点的第一组分物质与较高分解温度的第二组分物质组成。

对于具有较低沸点的第一组分，该类液体以其较低的沸点（＜60℃），在遇到高温电池或电池明火后可以快速汽化吸热，同时形成惰性氛围，进一步抑制电池的复燃，选择氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种物质作为主要成分。

对于具有较高分解温度的第二组分，该类物质可以在较大比例范围内与第一组分混合形成稳定的化合物，该类液体具有较高的分解温度（≥350℃），可以通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，有效抑制电池复燃并防止热失控扩散，选择氟化醚、氟化胺或氟化脂等氟化液及硅油等导热油中的一种或几种作为其主要成分。

本发明中第一组分和第二组分的质量比在1:10到10:1之间，针对电池火灾，为同时满足快速灭火和长效抑制复燃，两种液体的理想比例为1:1。本发明中两种组分液体在混合时应当在20-30℃的的环境下搅拌3-12h，并设置冷凝回流装置以避免第一组分的过量挥发。

对于液态复燃抑制剂的喷射，可采用气体内增压、外接钢瓶气体外增压及齿轮泵抽出液态复燃抑制剂三种驱动方式方式，其中后两种均增加独立的驱动系统。

对于采用气体内增压进行喷射的方式，采用七氟丙烷气体或氩气作为增压的气体，内部气体的压力为1-5MPa，优选2.5MPa，当喷射液态复燃抑制剂时，打开储液钢瓶瓶口的电池阀及控制对应电池箱2管路开闭的电磁阀3，即可将液态复燃抑制剂在对应的电池箱2处喷射。

对于外接钢瓶气体外增压的驱动方式，其驱动系统为外增压气瓶，内部充装七氟丙烷气体或氩气作为增压的气体，压力为1-5MPa，优选2.5MPa，气瓶通过管路与电磁阀3和储液钢瓶相连，当喷射液态复燃抑制剂时，在打开储液钢瓶瓶口的电池阀及控制对应电池箱2管路开闭的电磁阀3的同时打开外增压气瓶的电池阀，即可将液态复燃抑制剂在对应的电池箱2处喷射。

对于以齿轮泵作为驱动系统的驱动方式，储液钢瓶通过管路与齿轮泵相连，齿轮泵再通过管路与电池箱2相连，当喷射液态复燃抑制剂时，打开齿轮泵及控制对应电池箱2管路开闭的电磁阀3，即可将液态复燃抑制剂在对应的电池箱2处喷射。

对于灭火单元1的整个系统内部空间灭火单元1，其由储气钢瓶及钢瓶内的气体灭火剂及电磁阀3组成。在喷射气体灭火剂时，打开储气钢瓶瓶口的电磁阀3及控制用于扑灭储能电站电池室或集装箱内部空间火灾管路开闭电磁阀3，即可将气体灭火剂在对应的位置喷射。

对于灭火单元1的管路，电池箱2灭火单元1用一套管路，其中的储液钢瓶和储气钢瓶经过电磁阀3后与管路相连，通过各个支路最终与电池箱2相连，其中通向每个电池箱2的支路都有一个电磁阀3控制其开闭。整个系统内部空间灭火单元1用一套管路，储气钢瓶经过电磁阀3与管路相连，在每两排电池机柜中间的过道正上方都应铺设一排管路支路，并有一个电磁阀3控制此套管路开闭。

对于灭火单元1的喷头，在每两排电池机柜中间的过道正上方的管路上均应设有至少1个喷头，喷口方向竖直向下。在每个电池箱2中，均应设有至少喷头与管路支路相连，喷头应当位于箱体内每两排电池中间空隙的上方，喷口方向竖直向下。

本发明还具有以下优点：

本发明中的探测单元兼顾对着火点和外部空间的监测，具有较高的准确度。本发明中的控制单元具备延时喷射的功能，最大程度的避免了误报情况的出现。本发明中的灭火单元1同时使用气体灭火剂和复燃抑制剂，通过结合气体灭火剂对明火进行扑灭并使用液态复燃抑制剂有效吸收热失控电池的热量并且抑制烟气的产生，实现储能系统发生火灾时扑灭明火、抑制复燃和生烟及阻止热失控蔓延。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (28)

1.一种用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，用于储能电站或电池集装箱内电池单元的消防，其特征在于，所述电池单元包括若干密闭电池箱；密闭电池箱内安装有若干储能用电池；所述灭火方法包括以下步骤：

实时采集温度信息和烟雾信息；

基于实时采集的温度信息和烟雾信息，以及预设灭火条件，按照预设灭火方式进行灭火；

所述灭火方式包括向密闭电池箱喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的先后顺序、延时时间、以及喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的时间间隔，所述灭火方式具体为：

根据电池的温度信息，喷射液态复燃抑制剂；

根据密闭电池箱的温度信息和烟雾信息，喷射气体灭火剂和/或液态复燃抑制剂；

根据储能电站或电池集装箱内的烟雾信息，喷射气体灭火剂。

2.根据权利要求1所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，所述根据电池的温度信息，喷射液态复燃抑制剂的具体方法如下：

当电池的温度为70-100°C，且持续时间大于预设延时时间A后，向密闭电池箱内喷射液态复燃抑制剂；

当电池的温度大于100°C，且持续时间大于预设延时时间B后，向密闭电池箱内喷射液态复燃抑制剂；

其中，所述延时时间B小于延时时间A。

3.根据权利要求1所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，所述根据密闭电池箱的温度信息和烟雾信息，喷射气体灭火剂和/或液态复燃抑制剂的具体方法如下：

当任一密闭电池箱内仅探测到烟雾时，经过预设延时时间C后，向密闭电池箱喷射气体灭火剂；

当任一密闭电池箱内的任意电池的温度超过70℃，且在预设延时时间D以内探测到烟雾时，在预设延时时间D时向密闭电池箱内先喷射气体灭火剂，再延时喷射液态复燃抑制剂；

当任一密闭电池箱内的任意电池的温度超过70℃，且在预设延时时间D之后探测到烟雾时，直接向密闭电池箱内先喷射气体灭火剂，再延时喷射液态复燃抑制剂；

当任一密闭电池箱内探测到烟雾，且密闭电池箱内的任意电池的温度超过70℃，在预设延时时间E时，向密闭电池箱内先喷射气体灭火剂，再延时喷射液态复燃抑制剂。

4.根据权利要求1所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，所述根据储能电站或电池集装箱内的烟雾信息，喷射气体灭火剂的具体方法如下：

当储能电站或电池集装箱内探测到烟雾时，经预设延时时间F后，向探测到烟雾的储能电站或电池集装箱内喷射气体灭火剂。

5.根据权利要求2-4任一项所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，所述气体灭火剂采用七氟丙烷、二氧化碳、氩气及氮气中的一种或几种。

6.根据权利要求2-4任一项所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，所述液态复燃抑制剂，用于对电池进行降温以抑制复燃，同时对电池热失控过程产生的烟气进行部分吸收。

7.根据权利要求2-4任一项所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，所述液态复燃抑制剂由第一组分物质与第二组分物质组成；

第一组分物质为液体，沸点＜60℃；

第二组分物质为液体，分解温度≥350℃。

8.根据权利要求7所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，第一组分物质汽化吸热时，同时形成惰性氛围，抑制电池的复燃。

9.根据权利要求7所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，第一组分物质为氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种。

10.根据权利要求7所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，第二组分物质通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，抑制电池复燃并防止热失控扩散。

11.根据权利要求7所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，第二组分物质为氟化醚、氟化胺、氟化脂、硅油中的一种或几种。

12.根据权利要求7所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，第一组分物质和第二组分物质的质量比为（1~10）：（10~1）。

13.根据权利要求7所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，第一组分物质和第二组分物质的质量比为1：1。

14.根据权利要求1-4任一项所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，执行所述灭火方式时，均持续报警；当电池的温度低于电池正常工作温度范围上限时，停止报警；当电池的温度为电池正常工作温度范围上限至70℃之间时，若人工确认无故障，手动停止报警。

15.根据权利要求1-4任一项所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火方法，其特征在于，电池和密闭电池箱的温度信息是通过设置于密闭电池箱内的温度探测器采集的；

密闭电池箱的烟雾信息是通过设置于密闭电池箱内的烟感探测器采集的；

储能电站或电池集装箱内的烟雾信息是通过设置于储能电站或电池集装箱内的烟感探测器采集的。

16.一种用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，包括：

探测单元，用于实时采集温度信息和烟雾信息；所述温度信息包括电池和/或密闭电池箱内的温度信息，烟雾信息包括密闭电池箱内的烟雾信息、以及储能电站或电池集装箱内的烟雾信息；

控制单元，用于根据实时采集的温度信息和烟雾信息，以及预设灭火条件，按照预设灭火方式控制灭火单元进行灭火；所述灭火方式包括向存放电池的密闭电池箱喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的先后顺序、延时时间、以及喷射气体灭火剂和液态复燃抑制剂的时间间隔；

灭火单元，所述灭火单元根据灭火方式执行灭火。

17.根据权利要求16所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述密闭电池箱的顶部设置了烟雾处理单元；

烟雾处理单元包括依次连接的单向泄压阀、净化滤网和热交换器；

单向泄压阀只供密闭电池箱出气，防止进气；

净化滤网中含有将可燃气体及烟气转化或吸收的物质；

热交换器，用于进一步降低密闭电池箱出气的温度。

18.根据权利要求16所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，净化滤网中含有的所述物质具体为多孔活性炭、多孔蛭石、铂、钯中的一种或多种。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述灭火单元包括用于对密闭电池箱进行灭火的第一灭火组件，以及用于对储能电站或电池集装箱进行灭火的第二灭火组件；

所述第一灭火组件包括第一管路以及设置在第一管路上的若干第一喷头，所述第一喷头能够将气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷射向对应的密闭电池箱内；所述第一管路的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连；

所述第二灭火组件包括第二管路以及设置在第二管路上的若干第二喷头，所述第二喷头能够将气体灭火剂或液态复燃抑制剂喷射向储能电站或电池集装箱内；所述第二管路的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连。

20.根据权利要求19所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述第一管路包括母管以及均与母管相连通的若干支管，所述母管的入口分别与气体灭火剂供给装置和液态复燃抑制剂供给装置相连，若干所述支管位于相应密闭电池箱上方，所述第一喷头设置于所述支管上，所述第一喷头位于电池箱内每两排电池中间的空隙上方；

所述第二管路设置在储能电站或电池集装箱内的每两排电池机柜之间的上方。

21.根据权利要求19所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述液态复燃抑制剂供给装置包括液态复燃抑制剂存储罐和液态复燃抑制剂驱动部分，所述液态复燃抑制剂驱动部分采用气体内增压、外接钢瓶气体外增压或齿轮泵；所述液态复燃抑制剂存储罐的出口处设置有第一电磁阀；

所述气体灭火剂供给装置包括气体灭火剂存储罐，所述气体灭火剂存储罐的出口处设置有第二电磁阀。

22.根据权利要求16所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述探测单元包括若干温度探测器和若干烟感探测器；

若干所述温度探测器均设置于密闭电池箱内相邻电池间的相互接触面上；

若干所述烟感探测器分别设置于密闭电池箱内无电池的空隙位置，以及储能电站的电池室顶部或电池集装箱的箱体顶部。

23.根据权利要求16所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述液态复燃抑制剂，用于对电池进行降温以抑制复燃，同时对电池热失控过程产生的烟气进行部分吸收。

24.根据权利要求16所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，所述液态复燃抑制剂由第一组分物质与第二组分物质组成；

第一组分物质为液体，沸点＜60℃；

第二组分物质为液体，分解温度≥350℃；

第一组分物质和第二组分物质的质量比为（1~10）：（10~1）。

25.根据权利要求24所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，第一组分物质汽化吸热时，同时形成惰性氛围，抑制电池的复燃。

26.根据权利要求24所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，第一组分物质为氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫中的一种或几种。

27.根据权利要求24所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，第二组分物质通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，抑制电池复燃并防止热失控扩散。

28.根据权利要求24所述的用于储能电站或电池集装箱的灭火系统，其特征在于，第二组分物质为氟化醚、氟化胺、氟化脂、硅油中的一种或几种。

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