CN220572548U - 一种电化学储能站火灾主动抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电化学储能站火灾主动抑制装置；包括制氮装置、控制装置、储氮罐、增压装置、压力管道及主管道。制氮装置将电化学储能站外的空气中氮气分离出来，通过增压装置将氮气升高压力后储存在储氮罐中。当传感器检测氧气浓度未在预设范围之内时，储氮罐中的氮气将顺着压力管道进入主管道并释放出来；本实用新型主动抑制装置还包括外部消防水支管，通过外部消防水接口连接外部消防水管或消防车的消防水带，在前序主动抑制系统失效后，也能保证消防需要。本实用新型从燃烧条件上减少火灾发生的风险的同时，设置了外部水源消防接口，保证在装置停机时也能有效防护。
Description
技术领域
本实用新型属于消防安全技术领域，特别是涉及一种电化学储能站火灾主动抑制装置。
背景技术
随着储能技术的日益发展，电化学储能站的数量也迅猛增长；其火灾风险也随之不断增高。面对电化学储能站火灾风险，现有的电化学储能站在最开始的设计时，仅配备了常规的气体灭火系统，或者是根据要求配备的水喷淋系统；而常规的气体灭火系统或是水喷淋系统仅能满足档案馆、配电间等常规火灾防控需求；电化学储能站起火后与常规火灾不同，在传统灭火设施进行扑救时容易短路出现火星，造成爆炸。
电化学储能电站的电池火灾初期热失控主要是可燃气体发生火灾；而要控制可燃气体的燃烧及爆炸，需要控制可燃气体浓度或助燃物的浓度（即氧气的浓度），以破坏火灾继续蔓延的条件；或者是保证助燃物（即氧气的浓度）低于参与燃烧或爆炸下限的浓度；因此，如何创造一个无燃烧条件的空间是电化学储能站防火安全的关键。
发明内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种电化学储能站火灾主动抑制装置，通过阻断燃烧条件来降低电化学储能站的火灾风险。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种电化学储能站火灾主动抑制装置，包括：制氮装置，与控制装置信号连接，所述制氮装置通过氮气管与增压装置进行连接；所述增压装置通过压力管道与储氮罐的底部连接；所述储氮罐顶部通过压力管道与主管道相连；所述储氮罐顶部的压力管道上设有氮气控制阀；所述主管道一端向工作区域延伸并设置多个水雾喷嘴，另外一端连接外部消防水支管，外部消防水支管上依次分别设置单向阀、过滤装置及外部消防水接口；所述储氮罐上部设有安全阀、压力传感器和压力表。
进一步的，声光报警器、紧急启停按钮、放气指示灯与控制装置信号连接，控制装置设置于电化学储能站的外壁；氧浓度探测器、可燃气体探测器分别与控制装置信号连接，并设置于电化学储能站顶部；所述控制装置用于接收和处理压力传感器、氧浓度探测器、可燃气体探测器、紧急启停按钮的信号并向氮气控制阀、放气指示灯、制氮装置、增压装置、声光报警器发送执行指令；所述控制装置通过单片机完成上述信号接收及指令发送。
进一步的，所述储氮罐、制氮装置、控制装置、增压装置集中设置于装置箱体内部。
进一步的，所述压力管道与主管道之间使用三通接头连接，通过氮气控制阀控制储氮罐中的氮气进入主管道。
进一步的，所述外部消防水支管通过外部消防水接口连接外部消防水管或消防车的消防水带，外部消防水支管采用金属材质并做相应防腐处理。
进一步的，氮气注入和消防共用一套管道，安装有水雾喷嘴。
本实用新型的有益效果是
本发明电化学储能站火灾主动抑制装置，使用控制燃烧中的助燃物氧气的浓度来防止火灾的发生的同时，也抑制了电化学储能站电化学电池热失控时释放的烟气中可燃气体的燃烧和爆炸；与现有技术相比，本实用新型电化学储能站火灾主动抑制装置能够通过隔绝氧气来降低火灾风险，对于正在进行的火灾可以通过阻断燃烧条件来杜绝电池热失控后的危险；节省了传统灭火系统和火灾探测器和火灾报警控制器的整套设备；且本实用新型装置设置了外部水源消防接口，保证在设备停机时也能有效防护。成本低廉，有较高的市场价值。
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他的附图。
图1是本实用新型装置主视图。
图2是本实用新型装置俯视图。
其中，1、制氮装置；2、控制装置；3、氮气管；4、增压装置；5、储氮罐；6、安全阀；7、压力传感器；8、压力表；9、压力管道；10、氮气控制阀；11、装置箱体；12、水雾喷嘴；13、三通接头；14、主管道；15、外部消防水支管；16、单向阀；17、过滤装置；18、外部消防水接口；19、紧急启停按钮；20、声光报警器；21、放气指示灯；22、氧浓度探测器；23、可燃气体探测器。
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、完整的描述，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。
一种电化学储能站火灾主动抑制装置包括制氮装置1，其通常采用分子筛分离或者膜空分制氮两种方法。其对应的分子筛制氮装置1或膜空分制氮装置1。作用是将电化学储能电站外的空气吸入制氮装置1内，将空气中的氮气分离出来，把其余气体排出电化学储能电站外。
制氮装置1上部设置用于实现自动手动控制的控制装置2，其作用一是控制制氮装置1的启停及工作，二是控制氮气控制阀10的开启来释放氮气降低电化学储能站内的氧浓度，达到抑制火灾的目的。
制氮装置1还通过氮气管3与增压装置4进行连接，具体地，氮气管3的作用是制氮装置1的氮气输送到增压装置4，通常选用的材料为金属管道并作相应的防腐处理。增压装置4的作用是将制氮装置1的产生的氮气增压后储存到储氮罐5内，增压后可以在有限的储氮罐5空间内更多地储存氮气。
增压装置4通过压力管道9向上与储氮罐5连接，储氮罐5能够将增压装置4增压的氮气储存起来。作为氮气的储存容器，具有一定的耐压性，将多余制出的氮气也存储起来，可以避免制氮装置1和增压装置4的持续工作对设备的维护和寿命产生不良的影响。
储氮罐5上还设置有安全阀6和压力传感器7；其中，安全阀6的作用是泄压作用，当储氮罐5内部压力过高的时候，安全阀6将过高的压力从阀口排出，保证储氮罐5的安全。压力传感器7的作用是监测储氮罐5内部压力，将储氮罐5内部的压力值传输到控制装置2。控制装置2判断储氮罐5的压力值是否到达预设值，如果压力欠压，没有到达预设值，则控制启动制氮装置1和增压装置4为储氮罐5补充氮气。直到储氮罐5的压力传感器7反馈的压力值到达预设值。控制装置2停止制氮装置1和增压装置4工作。
储氮罐5上部还设置有压力表8；用于指示储氮罐5内部的压力示数，方便读数并日常维护或者检查监视。
储氮罐5、制氮装置1、控制装置2、增压装置4集中设置于装置箱体11内部，所属装置箱体11能够起到保护作用。
压力管道9还与主管道14通过三通接头13相连，三通接头13下方的压力管道9上设有氮气控制阀10，其作用是关闭时保证氮气被保存在储氮罐5内部。开启时，氮气通过电池阀进入管道，顺着管道到达水雾喷嘴12喷出。主管道14上设置多个水雾喷嘴12，其作用是平时状态下喷放氮气降低氧气的浓度，极端情况下还用于喷放消防水及灭火剂。主管道14用于输送灭火剂、氮气或消防水；一端连接外部消防水支管15，外部消防水支管15的作用是电化学储能站火灾复燃情况出现后，连通站外消防水管进站灭火，采用金属管道并做相应防腐处理。消防水支管上由上至下分别设置单向阀16、过滤装置17及外部消防水接口18。单向阀16的作用是站外消防水源接管和储能站内灭剂管道单向隔离。喷放灭火剂的时候灭火剂到单向阀16处被关断停止。不会释放到单向阀16上游消防水管道中去。过滤装置17的作用是过滤站外消防水源的杂质，防止杂质进入灭火剂释放管道造成喷嘴或阀门的堵死。外部消防水接口18的作用是连接储能站外部消防水源的接口，既能与消防水源消火栓连接，又能和消防水带连接。
紧急启停按钮19、声光报警器20及放气指示灯21设置于电化学储能站外部，其作用为在电化学储能站外采用手动的方式进行制氮装置1的启动，储氮罐5内氮气的喷放和停止喷放操作。声光报警器20的作用是当有火情发生时，放出警示信号；放气指示灯21的作用是提醒电化学储能站内正在注氮喷放状态。
电化学储能站顶部设置有氧浓度探测器22和可燃气体探测器23，氧浓度探测器22的作用是探测电化学储能站内的氧气浓度是否在规定值之间。若超过规定值则制氮装置1停止工作，若未到规定值，则制氮装置1开始工作，储氮罐5上端的氮气控制阀10打开，为站内注入氮气降低站内的氧气浓度。可燃气体探测器23的作用探测电化学储能站内的可燃气体是否到达火灾告警值，若到达后将火警信号传输给控制装置2，控制装置2控制制氮装置1的启动，氮气控制阀10的打开，储氮罐5内氮气的喷放。
本实用新型电化学储能站火灾主动抑制防控装置的工作原理为：正常状态下，制氮装置1将电化学储能站外的空气中氮气分离出来，通过增压装置4将氮气升高压力后储存在储氮罐5中。储能站内的氧浓度传感器实时监测着站内的氧浓度。并将监测数据传输到控制装置2，控制装置2判断数值是否到达氧气浓度的预设范围内。若没有到达，则控制装置2控制氮气控制阀10打开，此时储氮罐5内的氮气被源源不断地充入电化学储能站内，从而降低了氧气的含量。当氧浓度传感器传出的数据控制装置2判定已经到达氧气浓度的预设范围内。则控制装置2控制氮气控制阀10关闭，氮气停止向储能站内进行释放，低氧环境得到保持。
进一步地，正常状态下，控制装置2的氧气浓度预设值一般在12%—14%之间。实现电化学储能站的火灾防控。
另外，储氮罐5内的氮气的保持原理为：储氮罐5上设置有压力传感器7，压力传感器7实时监测储氮罐5内部压力，将储氮罐5内部的压力值传输到控制装置2。控制装置2判断储氮罐5的压力值是否到达预设值，如果压力欠压，没有到达预设值，则控制启动制氮装置1和增压装置4为储氮罐5补充氮气。直到储氮罐5的压力传感器7反馈的压力值到达预设值。控制装置2停止制氮装置1和增压装置4工作。储氮罐5的压力预设值0.8MPa。
当电化学储能电站的电池模块发生热失控后，释放的可燃气体被释放出来进入电化学储能站，可燃气体探测器23探测到并达到启动阈值，探测器将火警信号传输至控制装置2。此时控制装置2判定有电池模块发生热失控并释放出了可燃气体。此时控制装置2执行抑制电化学储能站可燃气体爆炸逻辑。就是通过开启氮气控制阀10，同时启动制氮装置1和增压黄纸，将电化学储能站中的氧气含量控制在维持在2%—4%的范围内，抑制电话化学储能站可燃气体爆炸的风险。此时氧浓度探测器22实时将电站内的氧气含量传输至控制装置2，当氧气浓度处于2%—4%时，控制装置2发出停止指令，关断氮气控制阀10，停止注氮动作。让电化学储能站内的氧气浓度一直保持在抑制可燃气体爆炸的浓度范围内，直接将电站的可燃气体爆炸可能性降为零，保证了电站的消防安全。
进一步的，电化学储能站内部利用氮气释放管路，增加了一路外部消防水接口18，此接口与管路是为了应对极端情况，如前序的注氮装置或者控制装置2出现故障或无法正常工作。针对这种情况，我们在电化学储能站火灾防控装置设置有外部消防水接口18，外部消防水接口18一路和储能站园区内的消防供水相连接。管道上设有单向阀16和过滤装置17，在前序主动抑制系统失效后，直接开启消防供水阀，消防水通过过滤装置17和单向阀16到管道 再由水雾喷嘴12喷出。从而进行火灾的控制。外部消防水接口18另一路也可以快速地和消防水带相连接，当园区消防水源缺少时，可连接消防车的消防水带。做到电化学储能站的双重保护。
电化学储能站内布置氮气注入和消防共用一套管道，安装有水雾喷嘴12，既可以保证氮气 注入时迅速均匀充满整个电化学储能站，达到稀释氧气的功能，又可以实现在出现极端情况下，通过外接消防水源对储能箱进行水喷淋实现火灾防控。
电化学储能站火灾防控装置安装在储能站内部，分别对电池舱和电气舱进行二十四小时不间断火灾探测预警及保护。
本实用新型电化学储能站火灾主动抑制装置对储能站内的电化学电池火灾和电气舱内的电气火灾进行分别探测，采用不同的灭火方案，这样做的目的是电化学电池火灾市场发生火灾的电池舱火灾风险和电气舱内的电气火灾风险不一样。同时火灾类型也不尽相同。
本申请实用新型电化学储能站火灾主动抑制装置抑制火灾的思路为控制助燃物即在电化学储能电站内氧气的浓度，通过在电化学储能站内增加氮气的浓度，使氧气浓度无法达到可燃气体或可燃物燃烧或者可燃气体爆炸所需的助燃作用氧气的浓度。本申请实用新型所述装置正常工作状态下将电化学储能站内空间的氧浓度控制在12%到14%之间，此氧浓度范围可以确保电站内的可燃物在低氧浓度下不可燃烧。
当探测器探测到电化学储能站中点电池发生热失控后，电化学储能站火灾主动抑制系统启动快速惰化功能，系统中预装的氮气迅速释放到储能站的整个空间内，让空间的氧浓度降低到2%到4%，这样做的目的是防止热失控的电池释放出的烟气中可燃气体发生爆炸，实现电化学储能站的抑爆功能。
本申请实用新型化学储能站火灾主动抑制装置具有防火和抑爆功能的双功能，同时主动抑制系统处于安全可靠的考虑，如果发生主动抑制系统停机的状态，在装置上设置了外部消防水源的引入口，在停机失效的状态下依然有手段进行火灾的控制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种电化学储能站火灾主动抑制装置，包括：制氮装置（1），制氮装置（1）与控制装置（2）信号连接，所述制氮装置（1）通过氮气管（3）与增压装置（4）进行连接；所述增压装置（4）通过压力管道（9）与储氮罐（5）的底部连接；所述储氮罐（5）顶部通过压力管道（9）与主管道（14）相连；所述储氮罐（5）顶部的压力管道（9）上设有氮气控制阀（10）；所述主管道（14）一端向工作区域延伸并设置多个水雾喷嘴（12），另外一端连接外部消防水支管（15），外部消防水支管（15）上依次分别设置单向阀（16）、过滤装置（17）及外部消防水接口（18）；所述储氮罐（5）上部设有安全阀（6）、压力传感器（7）和压力表（8）。
2.根据权利要求1所述的一种电化学储能站火灾主动抑制装置，其特征在于，声光报警器（20）、紧急启停按钮（19）、放气指示灯（21）与所述控制装置（2）信号连接，控制装置（2）设置于电化学储能站的外壁；氧浓度探测器（22）、可燃气体探测器（23）分别与所述控制装置（2）信号连接，并设置于电化学储能站顶部；所述控制装置（2）用于接收和处理压力传感器（7）、氧浓度探测器（22）、可燃气体探测器（23）、紧急启停按钮（19）的信号并向氮气控制阀（10）、放气指示灯（21）、制氮装置（1）、增压装置（4）、声光报警器（20）发送执行指令；所述控制装置（2）通过单片机完成上述信号接收及指令发送。
3.根据权利要求1所述的一种电化学储能站火灾主动抑制装置，其特征在于，所述储氮罐（5）、制氮装置（1）、控制装置（2）、增压装置（4）集中设置于装置箱体（11）内部。
4.根据权利要求1所述的一种电化学储能站火灾主动抑制装置，其特征在于，所述压力管道（9）与主管道（14）之间使用三通接头（13）连接，通过氮气控制阀（10）控制储氮罐（5）中的氮气进入主管道（14）。
5.根据权利要求1所述的一种电化学储能站火灾主动抑制装置，其特征在于，所述外部消防水支管（15）通过外部消防水接口（18）连接外部消防水管或消防车的消防水带，外部消防水支管（15）采用金属材质并做相应防腐处理。
6.根据权利要求1所述的一种电化学储能站火灾主动抑制装置，其特征在于，氮气和消防水均接入主管道（14）。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |