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應用于新能源汽車電池艙的消防滅火解決方案

發布時間:2017-07-11 14:19:40    點擊次數:

應用于新能源汽車電池艙的消防滅火解決方案

 

一、事故案例 

1)杭州眾泰朗悅自燃事件 

   車型:眾泰朗悅純電動出租車 

   時間:2011411 

   電池類型:磷酸鐵鋰電池

經杭州市政府委托的第三方獨立機構檢測的自燃事故原因為: 

l  電池箱內電池單體漏液,電池單體和電池箱鋁殼之間的絕緣受損毀;

l  電池箱內出現局部電池短路;

l  絕緣損毀點通過電池箱及支架的接地構成強電壓的短路回路;

l  電池箱被部分舉升后引起火勢擴大,點燃內飾。

2)烏魯木齊公交調度站車庫失火事件

  車型: 安凱牌“雙電”超級電容與鋰電

        池混合純電動客車 

  時間:2010.01.07 凌晨5 

  電池類型:磷酸鐵鋰電池

201017凌晨,烏魯木齊一公交車調度站內停放6輛電動車的車庫起火,經過火災調查事故原因確認為:1號電動公交車左側第一組電池箱內部電池發生故障產生高溫自燃起火引燃車廂內可燃裝飾材料蔓延成災。

3)上海825路公交自燃事件

    車型:上海雷博混合動力公交

    時間:2011.07.18  12點左右

  電池類型:磷酸鐵鋰電池

一輛825路電池+電容純電動公交車在中山公園附近突發自燃。在現場,公交車電容已經被燒得焦黑。起火時車上并沒有乘客,也沒有人員受傷。剛看到車輛起火時,附近商場的保安拿出滅火器救火,但是并沒有完全控制住火勢。在消防趕到后,才將火勢控制住。

二、電池火災原因分析 

    目前業內針對鋰電池的開發和研制中,遇到了一個棘手的問題——電池中儲存的能量越多,電池就越不穩定、甚至會起火。 《紐約時報》曾有刊文介紹說,鋰電池起火是其化學成分造成的,因為在電池很小的體積中含有可導致大火的所有成分:碳、氧和一種易燃液體——鋰鹽類電解質。電池充電時,陰極的鋰離子向陽極移動;電池在使用過程中,鋰離子又回到陰極 以提供能量。在充完電的狀態下,失去大部分離子的陰極非常不穩定,隨著熱量積蓄,電池就會像科學家們所說的那樣“熱失控”。其中主要原因有:

    1、不當充電時高溫造成的電解液氣化;

    2、使用或快速釋放能量的熱失控是引起電解液燃燒或者是直接導致電池材料燃燒爆炸,或者是電池外殼撐破后空氣與鋰發生激烈氧化反應而爆炸。

電池設計缺陷以及原材料瑕疵造成的短路、過度充電和水漬。

三、自動滅火裝置的介紹

3.1方案設計


計案例:江西百路佳新能源6.5米長客車,內有電池艙5個,故需設計的保護區為5個保護區,每個保護區配置1臺自動滅火裝置(型號QRR0.03GW/SHS-AR23ZF),5個保護區內的5臺裝置通過總承線束和駕駛員操作盤上的模塊聯接。

當任一保護區發生火險時,通過設定好溫度閾值的火災探測針進行溫度探測,當溫度升至設定值(普遍設定為130℃)時,輸出火險報警信號,駕駛員操作盤上的模塊發出聲光報警信號,當駕駛員人為判斷發生火險時,可通過模塊按鈕手動啟動滅火裝置進行滅火。在無人值守或無法手動啟動滅火裝置時,當溫度持續升溫至±175℃時,火災感溫探測線束會自動(無源)啟動滅火裝置,實現保護區滅火。

 

3.2滅火原理 

啟動/報警/反饋模塊   自動滅火裝置系統圖

熱氣溶膠滅火氣體發生劑是一種由氧化劑、還原劑、燃燒速度控制劑和粘合劑組成的固體化學混合物。通過熱(電)啟動后,反應產物經冷卻并形成凝集呈溶膠狀態。在熱作用下,滅火氣體中的氣化金屬離子、陽離子可以與燃燒中的活性基團發生親和反應,反復大量消耗活性基團,減少燃燒自由基,并高效吸收并中和火焰中的燃燒自由基,從而達到化學抑制滅火作用。而滅火氣體中包裹著固體顆粒形成的氣溶膠,可以長時間懸浮、散布到各個角落,以一種全淹沒的方式高效滅火。 

3.3啟動方式 

熱(無源)自啟動: 

    當保護空間發生火險,通過布置在保護空間內的感溫探測線束上的任意一點探測溫度達到175(±10℃)時,感溫火災探測線束即給予啟動信號,滅火裝置立即啟動并釋放熱氣溶膠滅火氣體,對保護區進行滅火??赏ㄟ^配置反饋輸出功能及反饋模塊(聲光報警器)實現滅火裝置啟動后的啟動反饋信號輸出。

電(有源)手啟動: 

    人為判斷發生火險時,通過手動按鈕給予滅火裝置(有源)電啟動信號,滅火裝置立即啟動并釋放熱氣溶膠滅火氣體,對進行保護區進行滅火??赏ㄟ^配置反饋輸出功能及反饋模塊(聲光報警器)實現滅火裝置啟動后的啟動反饋信號輸出。


3.4系統組成 

序號 

產品名稱 

型號規格 

性能說明 

1

微型熱氣溶膠

自動滅火裝置

 

滅火氣體發生劑常態貯存為固體,經由電(熱)啟動后,化學反應產物經冷卻凝集形成煙霧狀滅火氣體,通過滅火氣體疏導口(噴口)釋放到保護區,形成全淹沒狀態,最終通過破壞燃燒鏈式反應的方式進行滅火,在滅火完畢后正常通風即可散盡滅火氣體。

2

反饋輸出功能

F1

需與外置模塊連接,滅火裝置啟動后可輸出啟動反饋信號。

3

感溫火災探測線束

TC-0175XA

當探測到保護區溫度上升到175℃(±10℃)時,立即給予滅火裝置(無源)自動啟動信號。

4

熱啟式多臺聯動元件

L02

可將兩臺熱啟式自動滅火裝置連接,聯動啟動。

5

熱啟式多臺聯動元件

L03

可將三臺熱啟式自動滅火裝置連接,聯動啟動。

6

熱啟式多臺聯動元件

L04

可將四臺熱啟式自動滅火裝置連接,聯動啟動。

7

電啟式手動按鈕模塊

MK311

當發現保護區發生火險后實現聲光報警及手動啟動功能。

8

85點型感溫探針

GW085TZ

當探測到保護區溫度上升到火災設定火險溫度85℃后,連接電源和報警器輸出火災信號。

9

130點型感溫探針

GW0130TZ

當探測到保護區溫度上升到火災設定火險溫度130℃后,連接電源和報警器輸出火災信號。

10

150點型感溫探針

GW0150TZ

當探測到保護區溫度上升到火災設定火險溫度150℃后,連接電源和報警器輸出火災信號。

 

3.5安裝方式及系統日常維護 

安裝方式:

1)由于滅火方式為全淹沒滅火,滅火氣體的空間滲透性強,因此滅火裝置應安裝在相對封閉式保護區內,請勿將滅火裝置安裝在敞開環境或者通風口處。

2)擦凈準備固定裝置的平面,撕去3M膠保護紙后,將裝置緊貼在固定位置處。

3)用螺絲將滅火裝置牢固固定在平面上。

4)將裝置現有的火災探測線束通過扎帶固定在保護區易著火部位,請勿將火災探測線束固定在保護區內設備正常工作時溫度超過175℃(±10℃)的位置。

系統日常維護及使用注意 

1)滅火裝置安裝后不得隨意移動、拆卸。

2)存放、安裝滅火裝置的場所非保護區嚴禁煙火。

3)滅火裝置應連續正常運行,不得任意中斷工作。

4)滅火氣體噴射完畢后,在裝置未完全冷卻前,禁止用手觸摸。

5)應定期檢查裝置的氣體疏導口暢通是否有異物堵塞,確保暢通。

6)滅火裝置周圍0.02米、噴口正前方0.05米內不得有可燃物、障礙物。

7)滅火裝置投入正常工作狀態后,使用期到期后應及時更換裝置。

 

四、產品對比及優勢 

201291國家頒布實施的《GB7258-2012機動車運行安全技術條件》文件內“第12.9.3 所有專用校車和發動機后置的其他客車應裝備發動機艙自動滅火裝置。”根據國家強制性國家標準的要求,目前應用車輛內部的自動滅火裝置主要為兩類:干粉類自動滅火裝置和微型熱氣溶膠自動滅火裝置。

4.1干粉類自動滅火裝置 

貯壓懸掛式干粉滅火裝置

    采用氮氣作為滅火劑輸送的驅動介質。標準(20時)貯存壓力為1.2MPa。滅火裝置由超細干粉滅火劑貯存容器、熱敏線、噴頭、壓力表、掛鉤等部件組成。

特點:滅火時間時間長、價格低廉,由于釋放超細干粉空間分布均勻,因此滅火劑有效滅火成分定向性差,不適用于局部淹沒滅火方式。另外由于為壓力容器,因此容易出現漏氣無效現象,其次在啟動滅火后在保護區形成滅火劑沉淀需要及時清掃。另外使用環境溫度范圍在-1050,不適用于我國東北、西北等地區,具有地域局限性。

非貯壓懸掛式干粉滅火裝置

    采用燃氣作為超細干粉滅火劑輸送的驅動介質,滅火裝置由殼體、干粉滅火劑貯存容器、固體藥劑反應室、熱敏線、引發器、掛鉤等部件組成。

 特點:為了達到釋放超細干粉輸送距離遠、釋放定向性好而采用燃氣采取爆破的形式輸送滅火劑并伴有爆炸聲,具有一定的安全隱患,曾有發生滅火裝置過爆炸后碎片傷人事故。另外考慮到干粉結塊,滅火劑驅動介質容易泄露失效,因此使用壽命較短,普遍更換周期為3年。

 

4.2微型熱氣溶膠自動滅火裝置 

   “恒神”微型熱氣溶膠自動滅火裝置是華神院士工作站根據目前汽車交通行業的特殊需求,針對較小型保護區的環境特點而設計推出的新型滅火產品。熱氣溶膠是液態或固態微粒在空氣中的懸浮體系。如霧、煙、霾、輕霧(靄)、微塵和煙霧等,都是天然的或人為的原因造成的大氣氣溶膠。熱氣溶膠滅火氣體中除了氣體成分還有微量的固體顆粒成分,其中固體顆粒主要是金屬氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽,且微粒粒徑皆小于1微米;氣體則主要是氮氣,少量的二氧化碳氣體和水蒸氣,因此熱氣溶膠滅火劑對臭氧層不破壞,幾乎不產生溫室效應,對環境無污染。

4.3綜合對比


干粉滅火裝置普遍具有滅火好,造價低的特點,因此目前得到了廣泛的應用。然而干粉滅火劑的斥水效果差,粉狀藥劑容易吸潮,經過一定時期會普遍發生結塊現象,會直接導致啟動滅火時噴粉不連續,有嚴重影響滅火效能。再干粉滅火裝置啟動后,粉狀物的沉淀量較大,具有污染和腐蝕性,造成保護區不易清洗,易對精細設備造成損害。

微型熱氣溶膠滅火裝置內滅火劑儲存形式為固態藥劑,具有受環境影響小,滅火劑物化性質穩定的特點,同時釋放所產生的滅火氣體基本無降塵,滅火氣體在高溫高濕狀態下仍不存在導電性和腐蝕性,不會對電器設備產生任何損害。同時氣體無毒無害不會對環境造成破壞,是目前首推的新型綠色環保滅火劑。