CN215781112U - 高能锂离子电池火灾抑制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高能锂离子电池火灾抑制系统，包括瓶柜和多次喷放灭火剂抑制单元；瓶柜，其内部安装有灭火剂贮存装置，所述灭火剂贮存装置连接消防管道一的一端，所述消防管道一的另一端连接分区控制阀组的进口，所述分区控制阀组的出口连接消防喷淋管道的一端；多次喷放灭火剂抑制单元，其包含有驱动气体瓶组、减压稳压阀、灭火剂存储罐和断续喷放装置，所述驱动气体瓶组的顶部出口通过高压气管连接灭火剂存储罐的顶部侧面，所述高压气管的中部安装有减压稳压阀。针对高能锂离子电池热失控后能量释放的火灾特点，初期高集中度，高强度进行灭火剂释放，中后期抑制复燃，规律性、间歇性灭火剂释放，有效抑制高能锂离子电池的热失控情形。

Description

高能锂离子电池火灾抑制系统

技术领域

本实用新型涉及消防安全设备技术领域，具体为高能锂离子电池火灾抑制系统，为新能源锂离子电池生产行业的高能锂离子电池生产线上的火灾防控需要提供火灾抑制解决方案。

背景技术

由于国家的大力推进新能源锂电池生产产业，高能锂离子电池在生产环节包括充放电环节、高低温静置和仓储，在此环节中均可能出现高能电池的偶然热失控，火灾安全问题日益凸显出来。

由于高能锂离子电池热失控后发生火灾的特点与一般锂离子电池热失控后火灾的特点在剧烈程度上有较大差别。一般锂离子电池热失控后初期火势很大，燃烧时间在有专用锂电池热失控火灾抑制装置进行抑制干预的情况下能得到有效的控制。而高能锂离子电池在传统专用锂离子电池热失控火灾抑制装置的作用下，起初火灾可以得到控制，但是高能锂离子电池其具有能量密度高的特点，在火灾抑制装置的作用后，又会出现二次复燃的情况。

传统的单一进行一次性扑灭高能锂离子电池热失控火灾的方案在高能锂离子的热失控特性下无法取到很好的效果。一旦高能锂离子电池热失控后，传统单一进行一次性扑灭火灾的灭火装置动作后扑灭了高能锂离子电池的初次爆发火灾，但是高能锂离子电池后续的复燃和蔓延，传统的灭火装置并未能再次进行防范和抑制。复燃后的火势蔓延，威胁了整条生产线的安全运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供高能锂离子电池火灾抑制系统，针对高能锂离子电池热失控后能量释放的火灾特点，初期高集中度，高强度进行灭火剂释放，中后期抑制复燃，规律性、间歇性灭火剂释放，有效抑制高能锂离子电池的热失控情形，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：高能锂离子电池火灾抑制系统，包括瓶柜和多次喷放灭火剂抑制单元；

瓶柜，其内部安装有灭火剂贮存装置，所述灭火剂贮存装置连接消防管道一的一端，所述消防管道一的另一端连接分区控制阀组的进口，所述分区控制阀组的出口连接消防喷淋管道的一端；

多次喷放灭火剂抑制单元，其包含有驱动气体瓶组、减压稳压阀、灭火剂存储罐和断续喷放装置，所述驱动气体瓶组的顶部出口通过高压气管连接灭火剂存储罐的顶部侧面，所述高压气管的中部安装有减压稳压阀，所述灭火剂存储罐的底部通过传输管道一连接断续喷放装置的进口，所述断续喷放装置的出口通过传输管道二连接消防管道一的中部。

瓶柜用于放置灭火剂贮存装置，灭火剂贮存装置用于初期高集中度，高强度进行灭火剂释放，分区控制阀组用于控制消防喷淋管道的释放位置，多次喷放灭火剂抑制单元用于中后期抑制复燃，规律性、间歇性灭火剂释放，有效抑制高能锂离子电池的热失控情形，驱动气体瓶组用于释放驱动气体，减压稳压阀用于稳压，驱动气体驱动灭火剂存储罐释放，通过断续喷放装置实现断续的灭火剂喷放。

进一步的，所述多次喷放灭火剂抑制单元还包含有储罐电控阀，所述传输管道一的中部安装有储罐电控阀。储罐电控阀用于控制灭火剂存储罐中灭火剂的释放。

进一步的，还包括单向阀一，所述消防管道一靠近灭火剂贮存装置的一端和传输管道二上均安装有单向阀一。单向阀一确保灭火剂的流向被确定流向库位而不会进入灭火剂贮存装置。

进一步的，所述断续喷放装置包含有消防泵、单向阀二、消防管道二和断续喷放安装盒，所述断续喷放安装盒内分别安装有两个消防泵，所述传输管道一的端部延伸至断续喷放安装盒内并且通过两个支管一分别连接两个消防泵的进口，两个消防泵的出口分别通过两个支管二均与传输管道二的端部连接，两个支管二上分别串接有单向阀二。消防泵断续工作，用于断续喷放灭火剂。

进一步的，所述灭火剂贮存装置包含有灭火剂贮存容器、容器阀、电磁驱动装置、集流管、高压软管和灭火剂单向阀，所述瓶柜内设有灭火剂贮存容器，所述灭火剂贮存容器的顶部安装有容器阀，所述容器阀上设有电磁驱动装置，所述容器阀的出口通过高压软管连接集流管，且集流管的中部出口连接消防管道一的端部，所述高压软管中部串接有灭火剂单向阀。

灭火剂贮存容器用于贮存初期用于高强度灭火的灭火剂，电磁驱动装置用于受单片机控制驱动容器阀工作，然后通过高压软管进入到集流管，然后进入到消防管道一内，灭火剂单向阀用于控制方向。

进一步的，所述灭火剂贮存装置还包含有数显压力表，所述灭火剂贮存容器的顶部安装有数显压力表。数显压力表用于监测灭火剂贮存容器内压力。

进一步的，所述灭火剂贮存装置还包含有瓶组放气阀，所述灭火剂贮存容器的顶部侧面安装有瓶组放气阀。瓶组放气阀用于排光贮存装置中的驱动气体，防止驱动气体充入库内稀释灭火剂浓度。

进一步的，所述分区控制阀组包含有集中管、单向阀三、消防管道三和分区控制安装盒，所述分区控制安装盒内侧底部贯穿设有集中管，所述集中管的进口通过连接管连接消防管道一远离灭火剂贮存装置的一端，所述集中管的中部连接消防管道三的一端，所述消防管道三的另一端穿过分区控制安装盒的顶部并且连接消防喷淋管道，所述消防管道三位于分区控制安装盒内的部分串接有单向阀三。通过单向阀三的打开关闭可以控制灭火剂的流向，实现分区控制，针对着火区域释放灭火剂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本高能锂离子电池火灾抑制系统，具有以下好处：

1、高能锂离子电池发生热失控初期，系统启动时先期对热失控电池的火势进行大流量，集中抑制，压制热失控初期火势。中后期为了防止高能锂离子电池热失控的复燃情况，系统进行间歇性灭火剂释放喷洒。消除火灾风险，防止蔓延的发生，减少火灾损失。

2、消除火灾风险，防止蔓延的发生，减少火灾损失。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型灭火剂贮存装置和瓶柜结构示意图；

图3为本实用新型断续喷放装置结构示意图；

图4为本实用新型分区控制阀组结构示意图。

图中：1灭火剂贮存装置、2瓶柜、3消防管道一、4单向阀一、5驱动气体瓶组、6减压稳压阀、7灭火剂存储罐、8储罐电控阀、9断续喷放装置、91消防泵、92单向阀二、93消防管道二、94断续喷放安装盒、10分区控制阀组、101集中管、102单向阀三、103消防管道三、104分区控制安装盒、11消防喷淋管道、12灭火剂贮存容器、13数显压力表、14容器阀、15电磁驱动装置、16集流管、17高压软管、18灭火剂单向阀、19瓶组放气阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实施例提供一种技术方案：高能锂离子电池火灾抑制系统，包括瓶柜2和多次喷放灭火剂抑制单元；

瓶柜2，其内部安装有灭火剂贮存装置1，灭火剂贮存装置1连接消防管道一3的一端，消防管道一3的另一端连接分区控制阀组10的进口，分区控制阀组10的出口连接消防喷淋管道11的一端；瓶柜2用于放置灭火剂贮存装置1，灭火剂贮存装置1用于初期高集中度，高强度进行灭火剂释放，分区控制阀组10用于控制消防喷淋管道11的释放位置。

多次喷放灭火剂抑制单元，其包含有驱动气体瓶组5、减压稳压阀6、灭火剂存储罐7和断续喷放装置9，驱动气体瓶组5的顶部出口通过高压气管连接灭火剂存储罐7的顶部侧面，高压气管的中部安装有减压稳压阀6，灭火剂存储罐7的底部通过传输管道一连接断续喷放装置9的进口，断续喷放装置9的出口通过传输管道二连接消防管道一3的中部。多次喷放灭火剂抑制单元用于中后期抑制复燃，规律性、间歇性灭火剂释放，有效抑制高能锂离子电池的热失控情形，驱动气体瓶组5用于释放驱动气体，减压稳压阀6用于稳压，驱动气体驱动灭火剂存储罐7释放，通过断续喷放装置9实现断续的灭火剂喷放。

多次喷放灭火剂抑制单元还包含有储罐电控阀8，传输管道一的中部安装有储罐电控阀8。储罐电控阀8用于控制灭火剂存储罐7中灭火剂的释放。

还包括单向阀一4，消防管道一3靠近灭火剂贮存装置1的一端和传输管道二上均安装有单向阀一4。单向阀一4确保灭火剂的流向被确定流向库位而不会进入灭火剂贮存装置1。

断续喷放装置9包含有消防泵91、单向阀二92、消防管道二93和断续喷放安装盒94，断续喷放安装盒94内分别安装有两个消防泵91，传输管道一的端部延伸至断续喷放安装盒94内并且通过两个支管一分别连接两个消防泵91的进口，两个消防泵91的出口分别通过两个支管二均与传输管道二的端部连接，两个支管二上分别串接有单向阀二92。消防泵91断续工作，用于断续喷放灭火剂。

灭火剂贮存装置1包含有灭火剂贮存容器12、容器阀14、电磁驱动装置15、集流管16、高压软管17和灭火剂单向阀18，瓶柜2内设有灭火剂贮存容器12，灭火剂贮存容器12的顶部安装有容器阀14，容器阀14上设有电磁驱动装置15，容器阀14的出口通过高压软管17连接集流管16，且集流管16的中部出口连接消防管道一3的端部，高压软管17中部串接有灭火剂单向阀18。灭火剂贮存容器12用于贮存初期用于高强度灭火的灭火剂，电磁驱动装置15用于受单片机控制驱动容器阀14工作，然后通过高压软管17进入到集流管16，然后进入到消防管道一3内，灭火剂单向阀18用于控制方向。

灭火剂贮存装置1还包含有数显压力表13，灭火剂贮存容器12的顶部安装有数显压力表13。数显压力表13用于监测灭火剂贮存容器12内压力。

灭火剂贮存装置1还包含有瓶组放气阀19，灭火剂贮存容器12的顶部侧面安装有瓶组放气阀19。瓶组放气阀19用于排光贮存装置中的驱动气体，防止驱动气体充入库内稀释灭火剂浓度。

分区控制阀组10包含有集中管101、单向阀三102、消防管道三103和分区控制安装盒104，分区控制安装盒104内侧底部贯穿设有集中管101，集中管101的进口通过连接管连接消防管道一3远离灭火剂贮存装置1的一端，集中管101的中部连接消防管道三103的一端，消防管道三103的另一端穿过分区控制安装盒104的顶部并且连接消防喷淋管道11，消防管道三103位于分区控制安装盒104内的部分串接有单向阀三102。通过单向阀三102的打开关闭可以控制灭火剂的流向，实现分区控制，针对着火区域释放灭火剂。

使用时：

本系统对锂电池生产线中的化成分容库位进行保护，库位里通常有高能电池在不间断的充放电。当正在充放电的电池发生火灾时，探测报警控制器探测到火情的发生，启动高能锂离子电池火灾抑制系统进行灭火；

探测报警控制器发出火警预警，经过声光报警和延时后，发出启动电信号，启动信号启动灭火剂贮存装置1，灭火剂经过消防管道一3通过分区控制阀箱10中的单向阀三102进入火警的库位进行释放灭火，此时，高能电池初期猛烈的火势被扑灭；

灭火剂贮存装置1中的灭火剂被喷放完成后，瓶组放气阀19打开排光灭火剂贮存装置1中的驱动气体，防止驱动气体充入库内稀释灭火剂浓度；

高能电池的初期热失控被有效控制后，间隔3分钟后，多次喷放灭火剂抑制单元的断续喷放的持续抑制开始实施，首先，驱动气体瓶组5收到启动信号后释放驱动气体通过减压稳压阀6进入灭火剂储罐7，此时，储罐电控阀8和断续喷放装置9中的消防泵91同时工作，灭火剂储罐7中的灭火剂通过打开的储罐电控阀8和消防泵91进入到消防管道一3，然后进入分区控制阀组10，通过相应的分区阀（即单向阀三102）进入热失控电池火灾库位。由于消防管道一3上单向阀一4的存在，灭火剂的流向被确定流向库位而不会进入灭火剂贮存装置1；

断续喷放每隔三分钟喷放一次，每次喷放三分钟。连续循环喷放五次，彻底抑制高能锂离子电池的热失控扩散。总共时长半个小时的抑制时间，有效的避免了高能锂离子电池的复燃情况。

本方案专门针对高能锂离子电池火灾抑制，特别是在化成分容工艺过程中的库位内，用于保护高能锂离子电池热失控后火灾不扩大，不蔓延，不复燃的情形。其高能锂离子电池热失控后比普通锂离子电池更难控制，更易复燃。

本系统阐述的灭火系统动作逻辑顺序是专门针对高能锂电池进行的设计；

本系统阐述灭火系统针对高能锂电池的热失控特点进行的原理设计；

本系统阐述灭火系统采用的专用锂电池全氟己酮灭火剂；

本系统阐述的灭火系统动作层次和间隔时间的设定，包括但不限于此；

本系统通过对高能锂离子电池热失控后的火情发展和蔓延情况，针对性的通过无数次的试验，采用新的设计思路，除了增加了多次喷放灭火剂抑制的系统功能，有效的提高了灭火装置的可靠性和适用性。其比现在为设置消防系统的储能站和仅设置气体灭火装置的储能站，增加了消防泵，采用电控逻辑，实现间歇性喷放灭火剂的功能，有效的针对电池火灾的复燃情况，改进了之前消防产品及解决方案。

值得注意的是，以上实施例中所公开的电气元件的控制均由单片机（MCU）完成，控制方式采用现有技术中常用的方法，在此不在赘述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于，包括瓶柜（2）和多次喷放灭火剂抑制单元；

瓶柜（2），其内部安装有灭火剂贮存装置（1），所述灭火剂贮存装置（1）连接消防管道一（3）的一端，所述消防管道一（3）的另一端连接分区控制阀组（10）的进口，所述分区控制阀组（10）的出口连接消防喷淋管道（11）的一端；

多次喷放灭火剂抑制单元，其包含有驱动气体瓶组（5）、减压稳压阀（6）、灭火剂存储罐（7）和断续喷放装置（9），所述驱动气体瓶组（5）的顶部出口通过高压气管连接灭火剂存储罐（7）的顶部侧面，所述高压气管的中部安装有减压稳压阀（6），所述灭火剂存储罐（7）的底部通过传输管道一连接断续喷放装置（9）的进口，所述断续喷放装置（9）的出口通过传输管道二连接消防管道一（3）的中部。

2.根据权利要求1所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：所述多次喷放灭火剂抑制单元还包含有储罐电控阀（8），所述传输管道一的中部安装有储罐电控阀（8）。

3.根据权利要求2所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：还包括单向阀一（4），所述消防管道一（3）靠近灭火剂贮存装置（1）的一端和传输管道二上均安装有单向阀一（4）。

4.根据权利要求3所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：所述断续喷放装置（9）包含有消防泵（91）、单向阀二（92）、消防管道二（93）和断续喷放安装盒（94），所述断续喷放安装盒（94）内分别安装有两个消防泵（91），所述传输管道一的端部延伸至断续喷放安装盒（94）内并且通过两个支管一分别连接两个消防泵（91）的进口，两个消防泵（91）的出口分别通过两个支管二均与传输管道二的端部连接，两个支管二上分别串接有单向阀二（92）。

5.根据权利要求1所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：所述灭火剂贮存装置（1）包含有灭火剂贮存容器（12）、容器阀（14）、电磁驱动装置（15）、集流管（16）、高压软管（17）和灭火剂单向阀（18），所述瓶柜（2）内设有灭火剂贮存容器（12），所述灭火剂贮存容器（12）的顶部安装有容器阀（14），所述容器阀（14）上设有电磁驱动装置（15），所述容器阀（14）的出口通过高压软管（17）连接集流管（16），且集流管（16）的中部出口连接消防管道一（3）的端部，所述高压软管（17）中部串接有灭火剂单向阀（18）。

6.根据权利要求5所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：所述灭火剂贮存装置（1）还包含有数显压力表（13），所述灭火剂贮存容器（12）的顶部安装有数显压力表（13）。

7.根据权利要求5或6所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：所述灭火剂贮存装置（1）还包含有瓶组放气阀（19），所述灭火剂贮存容器（12）的顶部侧面安装有瓶组放气阀（19）。

8.根据权利要求1所述的高能锂离子电池火灾抑制系统，其特征在于：所述分区控制阀组（10）包含有集中管（101）、单向阀三（102）、消防管道三（103）和分区控制安装盒（104），所述分区控制安装盒（104）内侧底部贯穿设有集中管（101），所述集中管（101）的进口通过连接管连接消防管道一（3）远离灭火剂贮存装置（1）的一端，所述集中管（101）的中部连接消防管道三（103）的一端，所述消防管道三（103）的另一端穿过分区控制安装盒（104）的顶部并且连接消防喷淋管道（11），所述消防管道三（103）位于分区控制安装盒（104）内的部分串接有单向阀三（102）。

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