CN113230560B - 一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，包括设置电化学储能系统，并设置三个等级的火灾预警，在电化学储能系统中，当VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标时，启动一级预警；当CO含量超过阈值时，启动二级预警；当温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值时，启动三级预警，并启动灭火系统。本方案分级火灾预警处置从前期风险到后期处置全周期方案，安全性大大增加，增加压力探测避免了受环境与使用工况的影响，极大提高了探测精准性。另外，联动风机、控制柜与泄压窗等处理模块增加了全系统设备的安全防护。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法。
背景技术
社会上锂离子电化学储能系统主要使用磷酸铁锂与三元锂电芯为主，而锂离子电芯由于制造工艺缺陷和使用不当会出现热失控现象，如过充过放或机械滥用的情况，电芯热失控时电芯阴极材料会产生大量的可燃有毒气体，当电芯内部压力到达单体电芯安全阀动作压力值时，单体电芯的安全阀安全膜片撕裂。电芯在热失控高温下产生的可燃蒸汽和内部分解的可燃气体从安全阀口溢出引发电池箱撕裂或爆炸，大量氧气参与燃烧会导致热失控扩散加剧，从而造成形成大面积火灾而难以抑制，危害性极大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，以解决上述背景技术中遇到的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，包括以下步骤：
设置电化学储能系统，并设置三个等级的火灾预警，在电化学储能系统中，当VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标时，启动一级预警；当CO含量超过阈值时，启动二级预警；当温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值时，启动三级预警，并启动灭火系统。
上述方案中，在启动一级预警前，当系统检测到VOC有机挥发物达到设置的浓度阈值时联动控制通风装置和声光报警设备，对电化学系统进行通风换气动作和一级声光报警。
上述方案中，在启动二级预警前，当探测器探测到VOC、CO、烟雾阈值均超过报警阈值时启动二级报警，联动控制通风机、空调、控制柜进行断电处置，并联动声光报警设备发出声光报警提示，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入手动控制状态。
上述方案中，在启动三级预警前，当发生CO值超过140PPM、压力值超过15kpa、温度值超过65℃三种情况的其中一种或多种时，复合判定确定锂离子电芯正在发生热失控，启动三级报警并联动控制通风机、空调、控制柜进行断电处置，联动声光报警设备发出声光报警提示与联动泄压窗开启，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入自动控制状态。
上述方案中，在启动三级预警后，倒计时30S给与提示站内人员疏散，倒计时结束消防主机启动进行灭火处置。
上述方案中，灭火系统采用全氟己酮灭火装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案分级火灾预警处置从前期风险到后期处置全周期方案，安全性大大增加，增加压力探测避免了受环境与使用工况的影响，极大提高了探测精准性。另外，联动风机、控制柜与泄压窗等处理模块增加了全系统设备的安全防护。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明工作流程示意图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示本发明有关的构成。
根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，包括以下步骤：
设置电化学储能系统，并设置三个等级的火灾预警，本发明系统主要由灭火装置、雾化喷头、灭火剂输送管道、显控主机、复合型监测模块(VOC、CO、烟雾、温度、压力)、声光报警器、放气勿入指示灯、泄压窗、电动风机、中继模块、紧急启停按钮等部件组成。
在电化学储能系统中，通过探测电池热失控必要条件，例如温度、CO、VOC、烟雾等特征气体和压力，从而提前判定火情或VOC气体浓度。锂离子电芯在工作中会自然挥发一定VOC或电池因为充放电过程中导致的电池鼓包挤压、机械滥用等导致的锂离子电芯破裂，另外泄压阀开启也会导致VOC气体泄漏，VOC有机挥发物达到一定浓度的时候，产生的毒性和腐蚀性气体会对进入的工作人员和内部相关设备造成损害。VOC有机挥发物内含有可燃气体，产生一个电火花就有爆燃和引发火灾的危险。
因此需要用复合型监测模块作为VOC、CO、烟雾、温度、压力各项指标探测器和检测单元，声光报警器、放气勿入指示灯、泄压窗、电动风机、中继模块作为处理模块，紧急启停按钮作为开关，并通过显控主机的显控单元显示各种信息，复合型监测模块作为检测单元监测各类环境指标。平时使用时，当探测器、处理模块、开关等自检异常时，通过显控主机的显控单元显示故障内容，方便人工现场检查处理。
当VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标时，启动一级预警。在启动一级预警前，当系统检测到VOC有机挥发物达到设置的浓度阈值时联动控制通风装置和声光报警设备，对电化学系统进行通风换气动作和一级声光报警。起到降低系统内的VOC有机挥发物浓度和提示工作人员进行相关检查，达到提前预防火灾与人员人身伤害风险。
本系统通过内置在电池箱内部的复合型监测模块，复合探测电芯的相关特征气体。当CO含量超过阈值时，启动二级预警。在启动二级预警前，当探测器探测到VOC、CO、烟雾阈值均超过报警阈值时启动二级报警，联动控制通风机、空调、控制柜进行断电处置，并联动声光报警设备发出声光报警提示，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入手动控制状态。
电池箱的工况温度在-40℃-﹢65℃之间，其气压的波动范围-15kpa-+15kpa，锂离子电池热失控伴随温度与体征气体的上升，温度升高导致内压增大，此时复合型监测模块会迅速捕捉CO、压力和温度的变化值。当温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值时，启动三级预警，并启动灭火系统。在启动三级预警前，当发生CO值超过140PPM、压力值超过15kpa、温度值超过65℃三种情况的其中一种或多种时，复合判定确定锂离子电芯正在发生热失控，启动三级报警并联动控制通风机、空调、控制柜进行断电处置，联动声光报警设备发出声光报警提示与联动泄压窗开启，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入自动控制状态。
作为一种优选的方案，在启动三级预警后，倒计时30S给与提示站内人员疏散，倒计时结束消防主机启动进行灭火处置。
本方案分级火灾预警处置从前期风险到后期处置全周期方案，安全性大大增加，增加压力探测避免了受环境与使用工况的影响，极大提高了探测精准性。另外，联动风机、控制柜与泄压窗等处理模块增加了全系统设备的安全防护。
另外，在启动三级预警，并启动灭火装置时，灭火装置优选采用全氟己酮灭火装置。全氟己酮灭火装置，适用于扑救A类(固体)、B类(液体)、C类(气体)、D类(带电)、E类(电气)火灾，并可绝缘110Kv电压，是扑救带电火和电气火的最佳选择。相比于传统灭火剂七氟丙烷与细水雾灭火系统，由于全氟己酮先进的灭火机理本系统适用于有人场所和无次生灾害，锂离子电化学系统内电气室、电池室、监控室等场所均可适用。
传统七氟丙烷灭火系统对锂电场所国标设计浓度10％，七氟丙烷超过10.5％就带有毒性。本发明系统内全氟己酮灭火系统无毒适用于有人场所，细水雾灭火系统使用的水系灭火剂在带电和电气设备使用会发生短路从而产生更大的次数灾害，而全氟己酮灭火系统具有其他灭火系统所不具备得降温能力，更适用于锂离子电芯火灾。
通过以上灭火防爆的方法对火灾进行联动扑灭后，火情得到抑制，可以人工按下停止开关，再由人工现场检查处理是否还有其他隐患，以及对灭火后的现场进行清理。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置电化学储能系统，并设置三个等级的火灾预警，在电化学储能系统中，当VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标时，启动一级预警；在启动一级预警前，当系统检测到VOC有机挥发物达到设置的浓度阈值时联动控制通风装置和声光报警设备，对电化学系统进行通风换气动作和一级声光报警；
当CO含量超过阈值时，启动二级预警；在启动二级预警前，当探测器探测到VOC、CO、烟雾阈值均超过报警阈值时启动二级报警，联动控制通风机、空调、控制柜进行断电处置，并联动声光报警设备发出声光报警提示，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入手动控制状态；
当温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值时，启动三级预警，并启动灭火系统；在启动三级预警前，当发生CO值超过140PPM、压力值超过15kpa、温度值超过65℃三种情况的其中一种或多种时，复合判定确定锂离子电芯正在发生热失控，启动三级报警并联动控制通风机、空调、控制柜进行断电处置，联动声光报警设备发出声光报警提示与联动泄压窗开启，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入自动控制状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，其特征在于：在启动三级预警后，倒计时30S给与提示站内人员疏散，倒计时结束消防主机启动进行灭火处置。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电化学储能系统灭火防爆的方法，其特征在于：灭火系统采用全氟己酮灭火装置。
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