CN115228013B - 一种储能方舱内多相态火灾处置系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种储能方舱内多相态火灾处置系统，第一传感单元用于检测方舱内可燃气体的第一即时浓度；第二传感单元用于检测方舱内烟雾的第二即时浓度；第三传感单元用于检测方舱内即时温度值；第一处置组件与冷热交换组件连接；第二处置组件与冷热交换组件连接；主控器控制连接第一处置组件、第二处置组件，用于当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第二处置组件向冷热交换组件内输入与液氮进行冷热交换的水，然后使降温后的水喷洒向易燃物或易爆物。在完全处置好火灾的前提下，最大可能的降低设备损失以及次生灾害的发生。
Description
技术领域
本发明涉及安全储能领域，尤其涉及一种储能方舱内多相态火灾处置系统。
背景技术
近年来，我国储能产业的发展速度越来越快，不仅在大电网的发电侧、输配电侧和负荷侧起着削峰填谷、改善电能质量等重要作用，而且在用户侧微电网的分布式能源中的应用也越来越广泛，电网储能日益成为我国能源消费的重要环节，储能市场需求巨大。而我国目前新兴的锂离子电池储能方式主要是将大量锂离子电池以储能PACK/簇/方舱的形式集中放置。
由于锂离子电池本身就是含能物质(磷酸铁锂和三元锂离子电池)，热失控后温度骤然升高，极易发生火灾，且由于其内部持续短路，在能量完全释放前，会出现持续高温的情况，导致火灾极易复燃，故锂离子电池储能柜火灾具有易发生、发生速度快、蔓延速度快、易爆炸、易复燃等特点。在储能电池PACK/簇集中放置后，能量密度大、能量高，火灾或爆炸释放的能量高。面临如此严峻的火灾隐患，目前仍缺乏有效的火灾防控方案或技术，缺乏高效可靠的火灾防控装置，也尚无消防灭火装置工程化应用理论与实践经验。一旦发生火灾，将对社会安全及生命财产安全都极易造成巨大的损失。
针对该类场所的火灾特点，其防控具有特殊需求：1、迅速控制火势，防止火灾蔓延；2、快速降温，降低环境温度；3、长期抑爆，降低复燃风险。
目前，国内外对锂离子电池储能方舱火灾防控技术研究尚处于初始阶段，虽然很多机构进行过相关研究，但使用的灭火方式都比较单一，要么无法彻底控制火灾，要么因为处置手段过度，导致损失增大，针对电池热失控并形成火灾后其表面温度不低于900℃的情况，现有技术手段都不能同时实现快速扑灭明火以及后期快速降温以及长期抑制火灾防控要求，均达不到理想的火灾防控以及处置效果，亟待解决。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种储能方舱内多相态火灾处置系统，包括：冷热交换组件；
第一传感单元，用于检测方舱内可燃气体的第一即时浓度；
第二传感单元，用于检测方舱内烟雾的第二即时浓度；
第三传感单元，用于检测方舱内即时温度值；
第一处置组件，与冷热交换组件连接；
第二处置组件，与冷热交换组件连接；
主控器，控制连接第一处置组件、第二处置组件，用于当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第二处置组件向冷热交换组件内输入与液氮进行冷热交换的水，使水温降至0℃～5℃之间，然后使降温后的水喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，主控器还用于控制使得与水之间进行冷热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，第二处置组件具有保温水箱，主控器还用于当第一即时浓度超过第四预设值时，控制第一处置组件输出液氮并与保温水箱内的水进行热交换以使输出的液氮或氮气温度高于第五预设值后喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，还包括第三处置组件，主控器控制连接第三处置组件，主控器还用于当第二即时浓度超过第六预设值时，控制第三处置组件将液态二氧化碳喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，主控器还用于当第二即时浓度超过第六预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第三处置组件向冷热交换组件内输入与输入的液氮之间进行冷热交换的液态二氧化碳，以使液态二氧化碳的温度降低至第七预设值后喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，主控器还用于使与液态二氧化碳之间进行完热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，输入冷热交换组件中的液氮与水之间，液氮与液态二氧化碳之间均属于非直接接触式冷热交换。
进一步地，可燃性气体包含但不限于氢气、一氧化碳、可燃性VOC气体中的一种或多种。
进一步地，第二传感单元输出的水来自于市政用水。
进一步地，第三传感单元还用于检测保温水箱内的即时水温，当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值、即时水温处于0℃～5℃之间时，主控器将优先控制第二处置组件使用保温水箱内的水喷洒向易燃物或易爆物。
本发明中，通过采用多相多种类介质对方舱内发生的火灾进行处置，且不同场景采用不同的处置方式，从而在完全处置好火灾的前提下，最大可能的降低设备损失以及次生灾害的发生。
具体实施方式
本发明提出一种储能方舱内多相态火灾处置系统，包括：冷热交换组件；
第一传感单元，用于检测方舱内可燃气体的第一即时浓度；
第二传感单元，用于检测方舱内烟雾的第二即时浓度；
第三传感单元，用于检测方舱内即时温度值；
第一处置组件，与冷热交换组件连接；
第二处置组件，与冷热交换组件连接；
主控器，控制连接第一处置组件、第二处置组件，用于当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第二处置组件向冷热交换组件内输入与液氮进行冷热交换的水，使水温降至0℃～5℃之间，然后使降温后的水喷洒向易燃物或易爆物。
当检测到方舱内第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值时，说明方舱内火灾失控，设备损失无法挽回，急需快速灭火，防止损失进一步扩大，通过喷淋直至将方舱完全淹没，该种处置方式最快捷，最彻底，可以有效防止火灾的进一步蔓延，通过采用液氮对进行灭火的水进行急速降温，使得喷淋出去的水温度接近冰点，可以更加迅速地扑灭火灾，降低次生灾害的发生，通过使液氮和水合理配比，进行不直接接触式冷热交换，由于液氮温度极低，降温效果立竿见影，可以做到在不影响喷淋速度的前提下，满足对水进行合理范围内降温的需求。
进一步地，主控器还用于控制使得与水之间进行冷热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，第二处置组件具有保温水箱，主控器还用于当第一即时浓度超过第四预设值时，控制第一处置组件输出液氮并与保温水箱内的水进行热交换以使输出的液氮或氮气温度高于第五预设值后喷洒向易燃物或易爆物。
当仅仅第一即时浓度超过第四预设值时，第二即时浓度未超过第二预设值、即时温度值未超过第三预设值时，说明方舱内虽然已具有较多可燃介质，存在较大的引发火灾的风险和隐患，但未产生明火或阴火，同时也没有达到着火点，间接说明方舱内的硬件尚未遭受损坏，此时，液氮喷出后迅速气化，对方舱内的氧气造成挤压和稀释，从而实现降低方舱内氧气的占比，同时，由于液氮具有极低的温度，液氮气化的过程，也是一个迅速吸热的过程，可使得易燃物或易爆物快速降温，从而达到阻止火灾发生的目的。
进一步地，由于液氮存储于压力容器中，液氮温度极低且不能调节，在喷洒向易燃物或易爆物的过程中，难免沾染到周遭的设备，而极低温的液氮有可能会对周遭的设备造成损坏。
故，先在保证流出第一容器的液氮在温度不高于第五预设值的前提下，先对保温水箱中的水进行降温，其效果为：
1、对液氮进行升温处理，升温幅度在预设范围内，使得液氮在达到灭火降温以及降低氧含量的前提下，可有效防止液氮对周遭设备造成伤害；
2、对保温水箱中的水进行降温处理，并在保温水箱中保持低温，可使得后续使用保温水箱中的水在进行灭火时，灭火效果更佳。
进一步地，还包括第三处置组件，主控器控制连接第三处置组件，主控器还用于当第二即时浓度超过第六预设值时，控制第三处置组件将液态二氧化碳喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，主控器还用于当第二即时浓度超过第六预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第三处置组件向冷热交换组件内输入与输入的液氮之间进行冷热交换的液态二氧化碳，以使液态二氧化碳的温度降低至第七预设值后喷洒向易燃物或易爆物。
第二即时浓度超过第六预设值时，环境温度并不高，且产生的可燃气体亦在可控范围内，虽然表明方舱内已出现明火或阴火，可能存在硬件设置遭到破坏，但损坏程度应该在可控范围内，此时，将液态二氧化碳喷洒向易燃物或易爆物，液态二氧化碳快速气化，变成气态二氧化碳，二氧化碳比空气重，会在下沉过程中在易燃物或易爆物与氧气之间形成阻隔，从而达到减少易燃物或易爆物与氧气的接触的目的，且二氧化碳为阻燃气体，在防止火灾进一步蔓延效果明显，同时，二氧化碳快速融入空气中，也会降低空气中氧气浓度，且液态二氧化碳气化亦是一个吸热过程，会有效降低环境温度，对防范和阻止火灾具有效果加成，同时，采用液氮对液化二氧化碳进行进一步降温也对防范和阻止火灾具有效果加成。
进一步地，主控器还用于使与液态二氧化碳之间进行完热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
进一步地，输入冷热交换组件中的液氮与水之间，液氮与液态二氧化碳之间均属于非直接接触式冷热交换。
进一步地，可燃性气体包含但不限于氢气、一氧化碳、可燃性VOC气体中的一种或多种。
进一步地，第二传感单元输出的水来自于市政用水。
进一步地，第三传感单元还用于检测保温水箱内的即时水温，当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值、即时水温处于0℃～5℃之间时，主控器将优先控制第二处置组件使用保温水箱内的水喷洒向易燃物或易爆物。
优先选用被降温至0℃～5℃的保温水箱中的水进行灭火具有显而易见的节能效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种储能方舱内多相态火灾处置系统，其特征在于，包括：冷热交换组件；
第一传感单元，用于检测方舱内可燃气体的第一即时浓度；
第二传感单元，用于检测方舱内烟雾的第二即时浓度；
第三传感单元，用于检测方舱内即时温度值；
第一处置组件，与冷热交换组件连接；
第二处置组件，与冷热交换组件连接；
主控器，控制连接第一处置组件、第二处置组件，用于当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第二处置组件向冷热交换组件内输入与液氮进行冷热交换的水，使水温降至0℃～5℃之间，然后使降温后的水喷洒向易燃物或易爆物；
主控器还用于控制使得与水之间进行冷热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物；
第二处置组件具有保温水箱，主控器还用于当第一即时浓度超过第四预设值时，控制第一处置组件输出液氮并与保温水箱内的水进行热交换以使输出的液氮或氮气温度高于第五预设值后喷洒向易燃物或易爆物；
还包括第三处置组件，主控器控制连接第三处置组件，主控器还用于当第二即时浓度超过第六预设值时，控制第三处置组件将液态二氧化碳喷洒向易燃物或易爆物；
主控器还用于当第二即时浓度超过第六预设值时，控制第一处置组件向冷热交换组件内输入液氮，第三处置组件向冷热交换组件内输入与输入的液氮之间进行冷热交换的液态二氧化碳，以使液态二氧化碳的温度降低至第七预设值后喷洒向易燃物或易爆物；
主控器还用于使与液态二氧化碳之间进行完热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
2.如权利要求1所述的储能方舱内多相态火灾处置系统，其特征在于，输入冷热交换组件中的液氮与水之间，液氮与液态二氧化碳之间均属于非直接接触式冷热交换。
3.如权利要求1所述的储能方舱内多相态火灾处置系统，其特征在于，可燃性气体包含但不限于氢气、一氧化碳、可燃性VOC气体中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的储能方舱内多相态火灾处置系统，其特征在于，第二传感单元输出的水来自于市政用水。
5.如权利要求1所述的储能方舱内多相态火灾处置系统，其特征在于，第三传感单元还用于检测保温水箱内的即时水温，当第一即时浓度超过第一预设值、第二即时浓度超过第二预设值、即时温度值超过第三预设值、即时水温处于0℃～5℃之间时，主控器将优先控制第二处置组件使用保温水箱内的水喷洒向易燃物或易爆物。
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Address after: No. 7, Shinan Road, Baiyan Science Park, High-tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230000 Applicant after: Anhui Zhongke Zhonghuan Intelligent Equipment Co.,Ltd. Address before: Room 907-911, F3 building, phase II, innovation industrial park, 2800 innovation Avenue, high tech Zone, Hefei, Anhui 230000 Applicant before: ANHUI CAS-ZHONGHUAN DEFENSE EQUIPMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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Effective date of registration: 20231020 Address after: No. 7, Shinan Road, Baiyan Science Park, High-tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230000 Applicant after: Anhui Zhongke Zhonghuan Intelligent Equipment Co.,Ltd. Applicant after: Energy Storage Research Institute of China Southern Power Grid Peak Regulation and Frequency Regulation Power Generation Co.,Ltd. Address before: No. 7, Shinan Road, Baiyan Science Park, High-tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230000 Applicant before: Anhui Zhongke Zhonghuan Intelligent Equipment Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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