CN220309626U - 一种分布式消防系统及储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分布式消防系统及储能系统，主要解决现有储能系统存在安全隐患的问题。该分布式消防系统包括安全房、烟气管道和至少一个点火装置；烟气管道的进口位于安全房外，用于与储能单元的汇流管连接，出口位于安全房内；点火装置设置在安全房内，用于将烟气管道排出的热失控烟气在安全房内进行点燃处理。该分布式消防系统将点火装置设置在安全房内，将点火装置与储能单元进行隔离，点火装置对热失控烟气进行处理时产生的明火完全隔离在安全房内，不会对储能单元中的电池产生影响，减小了热失控烟气点燃产生的安全隐患，提高了整个储能系统的安全性。

Description

一种分布式消防系统及储能系统

技术领域

本实用新型属于储能电池领域，具体涉及一种分布式消防系统及储能系统。

背景技术

随着太阳能、风能等新能源的发展，储能技术也随之发展，由于锂电池具有能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低等优点，逐渐成为储能的主流产品。

随着锂电池储能系统规模应用，锂离子电池的安全使用也受到关注。由于储能系统的电池组高度聚集，在电池过充过放、过热、机械碰撞等因素影响下，容易引起电池隔膜崩溃和内部短路，从而导致热失控，可能最终导致电池内部着火，严重时引发爆炸，造成安全隐患。

目前，储能系统的消防安全措施为：在集装箱内配置灭火剂，当某个电池发生热失控时，灭火剂喷发，进而实现降温、灭明火的作用。现有常用的灭火剂为：全氟己酮、七氟丙烷、气溶胶、细水雾等。但是，锂电池的火灾实质为气体火灾，其特点是先爆炸后燃烧，因此采用灭火剂处理锂电池热失控效果并不理想。

可控点燃是一个比较特殊的处理办法，主动点燃热失控产生的烟气能将热失控的可燃气体及时进行处理。例如，中国专利CN113921984A提出了一种电池热失控烟气的处理装置及处理方法，该电池热失控烟气的处理装置设置在锂电池或PACK箱的烟气出口端。该装置通过燃烧腔体收集烟气出口端排出的烟气，方便烟气点燃装置对可燃气体进行集中燃烧处理。但是，该装置设置在锂电池或PACK箱的烟气出口端，即设置在锂电池的壳体或设置在PACK箱体上，对热失控烟气燃烧处理时可能会产生较大的燃烧火焰，较大的燃烧火焰可能会对点火装置附近的电池产生影响，存在一定的安全隐患。

发明内容

为解决现有储能系统存在安全隐患的问题，本实用新型提供一种分布式消防系统及储能系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型提供一种分布式消防系统，该分布式消防系统包括安全房、烟气管道和至少一个点火装置；所述烟气管道的进口位于安全房外，用于与至少一个储能单元的汇流管连接，出口位于安全房内；所述点火装置设置在安全房内，用于将烟气管道排出的热失控烟气在安全房内进行点燃处理。上述系统将点火装置设置在安全房内，将点火装置与储能单元进行隔离，点火装置对热失控烟气进行点燃处理时，燃烧产生的明火完全隔离在安全房内，不会对储能单元中的电池产生影响，减小了热失控烟气点燃产生的安全隐患，提高了整个储能系统的安全性。

为进一步保证点燃产生的火焰不会对储能单元中的电池产生影响，将安全房与储能单元通过空间距离进行隔离，在该系统中，上述安全房与储能单元的最小距离为H，H大于等于10m。

进一步地，所述烟气管道内设置有排风扇，排风扇将储能单元中的热失控烟气快速排放至安全房内进行处理，避免热失控烟气在储能箱体内聚集。

进一步地，所述安全房内还设置有吸附装置，所述吸附装置设置在烟气管道和点火装置之间，用于对点燃处理前的热失控烟气进行吸附处理，该种方式可减少后续点火装置的使用量。

进一步地，所述点火装置为多个，所述烟气管道上设置有流量检测装置，所述流量检测装置根据烟气管道内热失控烟气的流量开启相应数量的点火装置，使得点火装置能够对烟气管道内的热失控烟气进行及时完成的处理。同时，将点火装置的数量设置为多个，可保证点燃的可靠性，当某一个点火装置失效或发生故障时，其它点火装置能够正常进行工作。

进一步地，所述安全房为混凝土结构，混凝土结构的建筑安全性较好，能够安全的将燃烧明火进行隔离。

进一步地，所述点火装置包括排气管、截止阀和点火器，所述排气管的进口与烟气管道连通，所述截止阀设置在排气管上，控制烟气管道内的热失控烟气是否通过排气管进行燃烧，所述点火器设置在排气管的出口端。进一步地，所述点火器为脉冲点火器。

本实用新型还提供一种储能系统，该储能系统包括多个储能单元、汇流管以及上述任一所述的分布式消防系统，所述储能单元包括储能箱体和设置在储能箱体内的多个电池，各电池产生的热失控烟气通过汇流管输入至烟气管道。该分布式消防系统能够对多个储能单元产生的热失控烟气进行处理，相比现有技术中为各储能单元单独设置消防系统的方案，该分布式消防系统能够一定程度减少点火装置的数量，降低储能系统的消防成本。

进一步地，所述汇流管上还设置有单向阀，该单向阀用于防止烟气管道内的热失控烟气进入未发生热失控的储能单元内，对正常未发生热失控的储能单元产生影响。

进一步地，以上多个储能单元根据实际应用进行排布，多个储能单元呈线性排布，所述安全房位于多个储能单元的末端。

进一步地，所述电池为多个单体电池并联形成的大容量电池，多个单体电池通过共享管路实现互通，所述汇流管与设置在共享管路上的泄爆阀连接。

和现有技术相比，本实用新型技术方案具有如下优点：

1.本实用新型将点火装置设置在安全房内，将点火装置与储能单元进行隔离，点火装置对热失控烟气进行处理时，点燃产生的明火完全隔离在安全房内，不会对储能单元及周边环境产生影响，减小了热失控烟气点燃产生的安全隐患，提高了整个储能系统的安全性。

2.本实用新型提供的分布式消防系统将点火装置与储能单元分别设置，储能单元便于标准化和模块化，便于现场管理和维护。

3.本实用新型提供的分布式消防系统能够对多个储能单元产生的热失控烟气进行处理，相比现有技术中为各储能单元单独设置消防系统的方案，该分布式消防系统能够一定程度减少点火装置的数量，降低储能系统的消防成本。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例中分布式消防系统与储能系统示意图一；

图2为本实用新型实施例中分布式消防系统与储能系统示意图二；

图3为本实用新型实施例中分布式消防系统与储能系统示意图二；

图4为本实用新型实施例中储能单元示意图；

图5为本实用新型实施例中储能单元的大容量电池的结构示意图一；

图6为本实用新型实施例中储能单元的大容量电池的结构示意图二。

附图标记：1-储能单元，2-安全房，3-烟气管道，4-汇流管，5-点火装置，6-排风扇，7-吸附装置，8-流量检测装置，9-单向阀，11-储能箱体，12-电池，13-共享管路，14-泄爆阀，51-排气管，52-点火器，53-截止阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本实用新型的技术原理，目的并不是用来限制本实用新型的保护范围。

如图1至图3所示，本实用新型提供的分布式消防系统主要应用在储能系统中。储能系统包括多个储能单元1，每个储能单元1包括储能箱体11和多个电池12。每个储能单元1上设置有汇流管4，该汇流管4将储能箱体11内的热失控烟气集中引出。本实施例提供的分布式消防系统主要包括安全房2、烟气管道3和至少一个点火装置5；烟气管道3的进口设置在安全房2外，用于与多个储能单元1的汇流管4连接，烟气管道3的出口位于安全房2内；点火装置5设置在安全房2内，将烟气管道3排出的热失控烟气在安全房2内点燃，实现对储能单元1的热失控烟气的处理。

本实施例中，安全房2的内部空间为燃烧腔，其侧壁具有隔离作用，能够将热失控烟气燃烧产生的明火隔离在安全房2内。该安全房2可以采用现有金属板制作的集装箱结构，还可以采用混凝土结构的建筑，混凝土结构的建筑可以为钢筋混凝土结构或砖墙与钢筋混凝土结构组成的混合结构。该种混凝土结构的安全房2耐火性和安全性较好，即使热失控烟气在安全房2内的燃烧产生大量燃烧明火，也不会对储能单元以及附近的设备产生影响。

为保证安全性，该安全房2优选采用混凝土结构。点火装置5设置在安全房2内，将点火装置5与储能单元1进行隔离，点火装置5对热失控烟气进行点燃处理时，点燃产生的明火完全隔离在安全房2内，不会对储能单元1中的电池12产生影响，减小了热失控烟气点燃产生的安全隐患，提高了整个储能系统的安全性。

为保证充分燃烧，该安全房2内还设置有与外部连接的管路，管路将安全房2外部的空气输入至安全房2内，使得安全房2外部的空气参与热失控烟气的燃烧，将热失控烟气进行充分燃烧。为进一步保证安全，在安全房2与储能单元1之间设置安全距离。在本实施例中，安全房2与储能单元1的最小距离为H，H大于等于10m，使得该安全房2内的明火完全不会对储能单元1产生影响。

本实施例在烟气管道3内设置排风扇6，排风扇6提高了热失控烟气的排放及时性，若储能单元1中任一电池12发生热失控，排风扇6将储能单元1中的热失控烟气快速排到安全房2内进行处理，避免热失控烟气在储能箱体11内聚集。此外，还可在安全房2内设置吸附装置7，吸附装置7设置在烟气管道3和点火装置5之间，用于在对热失控烟气进行点燃前进行吸附处理，可减少后续点火装置的使用量。

本实施例中，点火装置5可根据储能系统中储能单元1的数量和需求进行设置，可设置为1个或2个以上。由于储能系统中包括多个储能单元1，为保证安全性，上述点火装置5为2个以上。此时可在烟气管道3上设置有流量检测装置8，流量检测装置8根据烟气管道3内热失控烟气的流量开启相应数量的点火装置5。若储能单元1中热失控电池产生的热失控烟气量较少，此时可打开一个点火装置5对热失控烟气进行处理，若储能单元1中热失控电池产生的热失控烟气较多，此时可开启多个点火装置5对热失控烟气进行点燃处理。该流量检测装置8可为流量计、流量传感器等能够检测管道内流体流量的装置，该装置可将流量检测数据传输至电池管理系统(BMS)中,电池管理系统(BMS)根据该流量检测数据开启相应的点火装置。此外，将点火装置5的数量设置为多个，可保证点燃的可靠性，当某一个点火装置5失效或发生故障时，其它点火装置5能够正常进行工作。

在本实施例中，单个点火装置5包括排气管51、截止阀53和点火器52，排气管51的进口和烟气管道3连接。截止阀53设置在排气管51上，控制烟气管道3内的热失控烟气是否通过排气管51进行燃烧，该截止阀53为常闭阀，其根据流量检测装置8的流量检测数据进行开启。点火器52设置在排气管51的出口端，可与截止阀53同时开启，也可稍微延迟于截止阀53开启。上述点火器52结构可为多种，例如具体可采用现有的电弧式点火器或电阻丝点火器等，电弧式点火器具体可采用脉冲点火器，点火器的供电方式可根据现场环境采用干电池或交流电。

如图1至图3所示，本实用新型中的储能系统包括多个储能单元1、汇流管4以及上述的分布式消防系统，每个储能单元1包括储能箱体11和设置在储能箱体11内的多个电池12，多个单体电池12串并联连接使其满足储能单元1不同的容量要求。多个储能单元1根据现场环境进行排布，如图1和图2所示，多个储能单元1可线性布置在一列，此时，安全房2设置在末端；或者，如图3所示，多个储能单元1呈辐射状排布，安全房2设置在中心处，具体的排布设置根据实际应用具体进行排布。

本实用新型储能系统中，每个储能单元1上设置有汇流管4，各电池12产生的热失控烟气通过汇流管4输入至烟气管道3。当储能系统中储能单元1的任意电池12发生火灾时，均可以通过对应的汇流管4将热失控烟气输送至烟气管道3，烟气管道3将热失控烟气传输至安全房2内，例如，第2个储能单元1发生火灾时，可以通过该储能单元的汇流管4将热失控烟气输送至烟气管道3中，烟气管道3将热失控烟气输送至安全房2内进行处理。

储能系统中的汇流管4可通过以下二种方式实现安装：

第一、如图1和图3所示，汇流管4为单个管路，与储能箱体11的内腔连通，该汇流管4可与烟气管道3一体设置。此时，储能箱体11内的各单体电池壳体上设置有泄爆口，泄爆口内设置有泄爆膜，当任一单体电池发生热失控时，其内部的高温高压物质冲破泄爆膜，高温高压的热失控烟气在储能箱体11内弥散，此时，热失控烟气通过与储能箱体11内腔连通的汇流管4将热失控烟气输送至烟气管道3中。

第二、如图2和图4所示，以上汇流管4为多个支管和主管的组合，储能箱体11内各单体电池壳体上设置有泄爆口。每个单体电池的泄爆口与支管连接，泄爆口内设置有泄爆膜或支管上设置有泄爆阀；多个支管与主管连通，该主管穿过储能箱体11的侧壁与烟气管道3连接。当任一单体电池发生热失控时，其内部的高温高压物质冲破泄爆膜或泄爆阀，依次通过支管和主管，最后通过烟气管道3输送至安全房2内。该种方案相对于第一种热失控烟气在储能箱体11内弥散的方案，其安全性更好。当储能单元1中个别电池发生热失控时，将热失控电池产生的热失控烟气通过支管和主管排出，阻止其热扩散，避免个别电池热失控时因热扩散而造成其它电池甚至整个储能单元1失控爆炸的情况发生。

如图1和图2所示，若多个储能单元1线性布置在一列，则烟气管道3为单根管路，各汇流管4与该烟气管道3并联连接时，还可在汇流管4上设置单向阀9，该单向阀9防止烟气管道3内的热失控烟气进入未发生热失控的储能单元内，对正常状态的储能单元产生影响。如图3所示，若多个储能单元1呈辐射状排布，则烟气管路3为多根且与储能单元一一对应，且每根烟气管路3的入口与储能单元的汇流管连通，出口均在安全房2内，此时，可通过设置在安全房内的一根总管将多个烟气管路3的出口连通，点火装置5设置在该总管的出口上。

本实施例储能单元1中的电池可为单体电池，也可为PACK，还可为大容量电池。单体电池可为现有的单体圆柱电池、方壳电池；PACK包括多个并联、并联或串并联的单体电池。

如图5和图6所示，本实施例中，电池12为多个单体电池并联形成的大容量电池，各单体电池的内腔包括气体区和电解液区；各单体电池的电解液区通过共享管路13实现互通，从而形成共享电解液系统；或者，各单体电池的气体区通过共享管路13实现连通，形成共享气体系统，因此以上共享管路13可为气体共享管路，也可为电解液共享管路，该共享管路13上设置有泄爆阀14，用于热失控时向各单体电池内的气体排出提供通路。汇流管4与设置在共享管路13上的泄爆阀14连接，单体电池热失控时，可从气体共享管路或电解液共享管路将热失控烟气排出进行处理。

现有的储能系统中，各储能单元1的消防系统均为各自独立设置，即每个储能单元1单独配备一套点火装置，而这样单独设置的点火装置，成本较高，本实施例提供的分布式消防系统，将现有技术中各储能单元1分散的点火装置5整合至安全房2内，使不同的储能单元1可以共用点火装置。同时，将点火装置5与储能单元1分开设置，可便于储能单元1内各器件的布置和安装，便于储能单元1的集成化，此外，还可大幅提升储能箱体11内部的空间利用率，进而可提高储能系统的容量。

Claims (10)

1.一种分布式消防系统，其特征在于，包括安全房、烟气管道和至少一个点火装置；

所述烟气管道的进口位于安全房外，用于与至少一个储能单元的汇流管连接，所述烟气管道的出口位于安全房内；

所述点火装置设置在安全房内，用于将烟气管道排出的热失控烟气在安全房内进行点燃处理。

2.根据权利要求1所述的分布式消防系统，其特征在于，所述安全房与储能单元的最小距离为H，H大于等于10m。

3.根据权利要求1所述的分布式消防系统，其特征在于，所述烟气管道内设置有排风扇，所述安全房内还设置有吸附装置，所述吸附装置设置在烟气管道和点火装置之间，用于对点燃处理前的热失控烟气进行吸附处理。

4.根据权利要求1至3任一所述的分布式消防系统，其特征在于，所述点火装置为多个，所述烟气管道上设置有流量检测装置，所述流量检测装置根据烟气管道内热失控烟气的流量开启相应数量的点火装置。

5.根据权利要求4所述的分布式消防系统，其特征在于，所述安全房为混凝土结构。

6.根据权利要求5所述的分布式消防系统，其特征在于，所述点火装置包括排气管、截止阀和点火器，所述排气管的进口与烟气管道连通，所述截止阀设置在排气管上，所述点火器设置在排气管的出口端。

7.一种储能系统，其特征在于，包括多个储能单元、汇流管以及权利要求1至6任一所述的分布式消防系统，所述储能单元包括储能箱体和设置在储能箱体内的多个电池，各电池产生的热失控烟气通过汇流管输入至烟气管道内。

8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述汇流管上还设置有单向阀，用于防止烟气管道内的热失控烟气进入未发生热失控的储能单元。

9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，多个储能单元呈线性排布，所述安全房位于多个储能单元的末端。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述电池为多个单体电池并联形成的大容量电池，多个单体电池的内腔通过共享管路实现互通，所述汇流管与设置在共享管路上的泄爆阀连接。