锂电池储能电站消防灭火系统设计.pdf
《锂电池储能电站消防灭火系统设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锂电池储能电站消防灭火系统设计.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、中国新技术新产品2024 NO.3(上)-143-生 产 与 安 全 技 术锂电池储能电站可用于存储电力能源,从而促进新能源发电方式的大规模接入,同时保证电网的稳定性。但锂电池的反应介质属于易燃性物质,受到高温、过度充电以及撞击等因素的影响,有可能引发火灾。鉴于此,结合实际案例研究此类电站的消防系统设计方法具有重要的工程应用价值。1 项目概况国内某电网侧储能电站项目采用磷酸铁锂电池作为储能设备,其容量达到101MW/202MWh。项目占地面积为3.2103m2,主体设施包括配电控制楼 1 座、电池储能预制舱 22 个。其中,配电控制楼属于丙类建筑,耐火等级为一级,楼高 22.3m,占地面积为
2、522m2,该楼共计 4 层,地上部分为 3 层,地下部分为1 层。电池储能预制舱采用完全一致的设计规格,长度、宽度、高度分别为 12.2 m、2.4m 和 2.8m,每座预制舱内安装了数百块磷酸铁锂电池模组,每个预制舱的电池容量均为 2.2MWh。2 电池火灾风险及灭火技术分析2.1 磷酸铁锂电池火灾风险分析国内科研人员对 326Ah 的大型磷酸铁锂电池进行燃烧试验,发现当此类电池受到外部因素的刺激时,有可能释放大量的热能,同时随着氢气、一氧化碳以及甲烷等可燃气体排出,进而产生明火,严重时可引起热失控,甚至爆炸。常见的刺激因素包括电池短路、过度充电、工作温度或环境温度过高、过度放电、挤压或者
3、撞击等。在相关试验中,研究人员使用的电池模组容量为 1.3Ah326Ah,当温度接近140时,电池进入热失控状态,随着热量释放,产生明火后,电池温度快速升高,可形成热射流,最高的燃烧温度约为700。燃烧过程中释放的可燃气体进一步加剧了火灾风险,如果在较为狭小密闭的空间内,电池组有可能引起爆炸1。另外,火灾危险系数与电池的容量存在直接关联,因为容量较大的电池组可提供更多的可燃物。表1为电池燃烧试验的部分数据,从中可知,当电池容量较大时,其热释放速率通常也更大,燃烧后的质量损失占比均高于 20%。2.2 针对锂电池火灾的灭火介质分析在磷酸铁锂电池火灾中,可用的灭火介质包括气体、固体以及液体。在气体
4、灭火介质方面,六氟丙烷、七氟丙烷、全氟已酮可用于抑制和扑灭锂电池火灾;在固体灭火介质方面,干粉灭火器具有一定的效果;液体灭火介质包括水和泡沫灭火器。经过灭火试验,各类灭火介质在锂电池火灾灭火中的应用效果见表 2。在实际应用中,全氟乙酮成为当前扑灭锂电池火灾的主要介质,其优势体现在 5 个方面,分别为效率高、洁净、安全以及无毒无害。全氟乙酮具有吸热和隔离氧气的双重作用,氧气的隔离能够阻断火灾,吸热可避免火灾复燃。对比全氟乙酮、CO2、惰性气体灭火介质,其灭火效率约为 CO2的 4 倍、惰性气体的 8 倍。虽然全氟乙酮灭火介质性能优异,但其采购价格较高,根据调查,一支 2kg 含量的全氟乙酮灭火器
5、价格约为 800 元。该项目为锂电池储能电站,每个预制舱内的电池数量多达 210 块,灭火系统设计应该综合考虑成本和效果,因此全氟乙酮不适宜大规模部署和应用。另外,当锂电池进入热失控状态后,全氟乙酮的火灾抑制效果也存在一定的局限性。通过对比可知,水不仅能够快速扑灭明火,还能降低锂电池的温度,阻止可燃烧介质复燃。从灭火机理来看,水的渗透性较强,能够全面覆盖失火的电池,从使用成本来看,水的灭火成本远低于其他各类灭火介质。因此在锂电池储能电站消防灭火中,可将水作为最主要的灭火介质。3 锂电池储能电站消防灭火系统设计3.1 电池储能预制舱灭火系统设计3.1.1 高压细水雾灭火装置设计3.1.1.1 高
6、压细水雾灭火试验装置在该项目中,电池储能预制舱的几何尺寸与标准集装箱锂电池储能电站消防灭火系统设计屈阳欢(新源智储能源发展(北京)有限公司,北京 102402)摘 要:磷酸铁锂电池储能电站存在一定的火灾安全风险,研究过程旨在针对此类电站设计可行的消防灭火系统。通过分析磷酸铁锂电池的燃烧过程,发现其在140即可进入热失控状态,在扑灭明火后容易出现复燃。对比干粉灭火器、六氟丙烷灭火器、七氟丙烷灭火器以及水的灭火效果,发现只有水能够实现快速降温和灭火。因此,该电站消防系统以高压细喷雾灭火装置为核心,同时配套设计消火栓以及室内外移动式灭火器材,重点消防位置是电池储能预制舱。关键词:锂电池储能电站;火灾
7、风险;灭火技术;消防灭火设施中图分类号:TU892文献标志码:A表 1 磷酸铁锂电池燃烧试验相关数据示例编号电池容量/Ah质量比容量/(Ahkg-1)质量损失比/%热释放速率峰值/kW标准化的总燃烧热除以容量/(kJAh-1)除以电池质量损失/(MJkg-1)132659.522.488.7949.813.2128043.820.842.552.611.0735029.924.249.4355.843.8443528.528.255220.922.3451.332.332.37.37174.211.3中国新技术新产品2024 NO.3(上)-144-生 产 与 安 全 技 术一致,一个预制舱内
8、设计有 210 个磷酸铁锂电池模组,每个模组内涵盖几十块电池单体。电池模组的间距非常小,电池密集的堆砌在一起。对灭火介质到达发热、失火的部位造成了一定的干扰。鉴于此,拟采用高压细水雾灭火装置克服这一难题,相关的设计依据为吸水雾灭火系统设计规范(GB 508982013)。在具体实施前,结合该项目电池储能预制舱的实际尺寸,搭建了专门的试验模型,其长度、宽度、高度分别为 12.0m、2.4m、2.8m,除长度略小于实际尺寸,试验模型的宽度和高度与储能电站的电池储能预制舱保持一致。在试验过程中,主要任务是确定喷头的出口压力、设计流量、系统的设计供水压力和设计流量等关键指标。根据技术规范,系统设计供水
9、压力的计算方法如公式(1)所示。Pt=Pf+Pe+Ps (1)式中:Pt为系统供水压力;Pf为管道的水头损失;Pe为最不利点处喷头与储水装置最低水位的高程差;Ps为最不利点处喷头的工作压力。将系统的设计流量记为 Qs,其计算过程如公式(2)所示。Qqsiin?1 (2)式中:Qs为系统的设计流量;qi为第 i 个喷头的设计流量;n为喷头的数量。喷头设计流量的计算方法如公式(3)所示。qKP=10 (3)式中:q 为喷头的设计流量;K 为喷头的流量系数;P 为喷头的设计工作压力。从以上参数的计算方法来看,喷头的设计工作压力成为决定喷头设计流量和系统设计流量的重要因素,同时,喷头工作压力还影响细水
10、雾的灭火效果,以下重点讨论喷头工作压力的设计取值问题。3.1.1.2 高压细水雾灭火效果试验试验中将锂电池模组容量设计为344Ah,规格为 0.6m0.42m0.24m。在电池起火燃烧后,将高压细水雾注入其外壳内部,观察灭火效果,得到以下 3 个试验结论:当细水雾喷头的出口压力 1.2MPa 时,对电池模组热失控的抑制效果不佳。当细水雾喷头的出口压力 2.0MPa 时,其对电池模组热失控的控制效果明显提升,能够在较短的时间内扑灭明火,完全抑制电池热失控需要消耗约 15min。当细水雾喷头的出口压力6.0MPa 时,水雾的包络性不足,难以形成较大的灭火覆盖面。综合以上 3 点试验结果,高压细水雾
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锂电池 电站 消防 灭火 系统 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。