國內**對電動(dòng)自行車(chē)充電雨棚噴水滅火系統、充換電柜、鋰電池電動(dòng)汽車(chē)、儲能艙的滅火設計新理念和選型方案及主要措施簡(jiǎn)要探討中2

(中篇：標準、規范、要求、專(zhuān)家論文）2-2

(北京利達海鑫滅火系統設備有限公司，朱勁武，北京，聯(lián)系電話(huà)：13910793712)

本篇文章，與“上篇：概述、鋰電池結構、火災特點(diǎn)”文章相連接，與“下篇：滅火設備分類(lèi)、滅火試驗、設計新理念、方案與措施”文章承接。

文章中引入產(chǎn)品國家、行業(yè)、地方標準、規范、要求與規定，有利于用戶(hù)、設計院、消防監督部門(mén)、消防工程公司等有關(guān)政府部門(mén)同仁們快速、準確、全 面了解當前該產(chǎn)品各種發(fā)展狀態(tài)和執行依據及哪些具體措施。

5、電動(dòng)汽車(chē)、客車(chē)、公交車(chē)產(chǎn)品國家標準與規范

1）JT/T1240-2019《城市公共汽、電車(chē)車(chē)輛專(zhuān)用安 全設施技術(shù)要求》交通運輸行業(yè)標準，于2019年3月1日實(shí)施。主要火災防護條款摘錄如下：

（1）4.9 新能源公交車(chē)輛應具有動(dòng)力電池、超級電容電解液泄漏檢測報警裝置。

（2）9.1 發(fā)動(dòng)機艙應配置自動(dòng)滅火裝置和溫度報警系統。報警系統應設在駕駛區內，向駕駛員提供聲或光報警信號。

（3）9.4 自動(dòng)滅火裝置應具備獨立的控制系統，同時(shí)具備自動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)啟動(dòng)、檢測和故障報警功能。

（4）10.電池艙自動(dòng)滅火裝置

10.1鋰電池艙、超級電池艙、高電壓設備艙等應配置有火災報警功能和滅火功能的電池艙自動(dòng)滅火裝置。

10.2當出現險情時(shí)，整車(chē)電池斷開(kāi)或非斷開(kāi),自動(dòng)滅火裝置均應能實(shí)現自動(dòng)啟動(dòng)功能。

10.3自動(dòng)滅火裝置如使用儲壓式防護裝置，宜選用低壓或中壓方式。

（5）11電池箱滅火裝置

11.1新能源公交車(chē)應配置具有熱失控預警、火災報警、及火災抑制功能的電池箱滅火裝置。

11.2電池箱滅火裝置的火災探測報警器應在監測到儲能裝置熱失控和火情狀況時(shí)，以聲或光報警信號向駕駛員報警。

11.3當發(fā)生熱失控時(shí)，電池箱滅火裝置應確保熱失控事故信號發(fā)生后5min內沒(méi)有發(fā)生電池箱外部起火或爆炸。

11.4滅火箱滅火裝置的安裝不應影響電池箱箱體防護等級要求。

（5）12.1電池箱內宜安裝易燃揮發(fā)物檢測報警裝置。

2）CCCF/XFTT-01《電動(dòng)客車(chē)鋰離子動(dòng)力電池箱火災防控裝置通用技術(shù)要求》應急管理部消防產(chǎn)品合格評定中心行業(yè)標準，于2019年6月12日實(shí)施。主要探測、報警、滅火條款摘錄如下：

（1）5.2火災防控裝置的允許的工作溫度范圍-40℃~65℃。

（2）7.1.6.2非貯壓式火災防控裝置應符合相關(guān)防爆要求，并應獲得第三方防爆證明文件。

(3)危險源探測

7.2.1.1火災防控裝置應具備探測一氧化碳氣體濃度，電池或電池組表面溫度的功能。也可具備探測其它危險源的功能。

7.2.1.2預警功能采用一氧化碳氣體濃度探測方式?；馂囊种平橘|(zhì)噴放功能應采用電池或電池組表面溫度確定方式。

（4）7.2.2預警功能

7.2.2.1按9.3規定的方法進(jìn)行試驗，一氧化碳氣體濃度安 全限定臨界達到190ppm±50ppm時(shí)，應發(fā)出預警信號。

7.2.2.3采用其它探測方式進(jìn)行預警的，應經(jīng)試驗確認其符合預警要求。

（5）7.2.3火災抑制介質(zhì)噴放要求

7.2.3.1按9.3規定的方法進(jìn)行試驗，當電池或電池組表面溫度達到80℃±5℃時(shí)，應在0~10S內應能通過(guò)手動(dòng)和/或自動(dòng)方式噴放火災抑制介質(zhì)。

7.2.3.4采用其它探測形式控制火災抑制介質(zhì)噴放，應經(jīng)第三方測試驗證，并確定有關(guān)技術(shù)要求。

（6）8.2初期實(shí)體火抑制要求

a）抑制介質(zhì)開(kāi)始噴放后90S內撲滅明火；

b）明火撲滅后30min內不應出現復燃現象；

c）明火撲滅后30min內，每隔3min在電池箱內點(diǎn)一次，不應發(fā)生復燃或爆炸；

d）明火撲滅后30min內，除觸發(fā)發(fā)生熱失控的電池外，其它電池的安 全膜片來(lái)動(dòng)作；

e）明火撲滅后30min，除觸發(fā)發(fā)生熱失控的電池兩處測溫點(diǎn)外，電池箱內其它測溫點(diǎn)的溫度不應大于90℃。

3）《停車(chē)場(chǎng)用電動(dòng)汽車(chē)火災防護系統》國家市場(chǎng)監督管理總局、國家標準化管理委員會(huì )國家標準，工作組討論稿，主要火災防護條款摘錄如下。因該標準是非常重要火災防護標準，供大家提前了解和參考及提前做好預防實(shí)施防護工作：

（1）3.1停車(chē)場(chǎng)用電動(dòng)汽車(chē)火災防護系統，能對電動(dòng)汽車(chē)火災探測報警并發(fā)出聲光警報，對火災車(chē)輛進(jìn)行空間隔離，切斷其它充電電源并指示火災車(chē)輛具備位置的火災防護系統。

（2）4.1區域型防護系統，在項目中獨立使用的系統。一般由區域型電動(dòng)汽車(chē)火災控制裝置，阻火簾、電氣切斷裝置、點(diǎn)型感煙火災探測器和火災聲光報警等組成。

(3)6.1總體要求

6.1.2阻火簾應采用不低于800℃的無(wú)機布。

6.1.3每個(gè)車(chē)位上方應至少設置一個(gè)點(diǎn)型感煙探測器。

6.1.4每組阻火簾應能保護一個(gè)停車(chē)位左、右、后3個(gè)方向，當車(chē)位鄰側為墻壁或車(chē)道時(shí)，也可僅保護兩車(chē)之間的方向。

6.1.6一個(gè)區域型防護系統的防控范圍不超過(guò)12個(gè)停車(chē)位。

6、電化學(xué)儲能站與方艙消防設施國家標準與規范及準則

1）GB/T42288-2022《電化學(xué)儲能電站安 全規程》國家標準，2023年7月1日實(shí)施。主要消防設施條款，摘錄如下：

(1)5.6.4電池室/艙內應設置可燃氣體探測器、溫感探測器、煙感探測器等火災探測器，每個(gè)電池模塊可單獨配置探測器。

（2）5.6.5電池室/艙外及值班室應配置氣體濃度顯示報警裝置，電池室/艙外應設置手動(dòng)火災報警按鈕、緊急啟停按鈕。

（3）5.6.8電化學(xué)儲能電站應設置消防給水系統，電化學(xué)儲能電站消防給水量、消火栓設計流量和適用火災延續時(shí)間等應符合GB51048的相關(guān)規定。

（4）5.6.10電池室/艙應設置自動(dòng)滅火系統、鋰離子電池室/艙自動(dòng)滅火系統的*小保護單元宜為電池模塊，每個(gè)電池模塊可單獨配置滅火介質(zhì)噴頭或探測器。自動(dòng)滅火系統應具備遠程自動(dòng)和應急手動(dòng)自動(dòng)啟動(dòng)功能，自動(dòng)滅火系統噴射強度、噴頭布置間距等設計參數應符合GB51048的相關(guān)規定。滅火介質(zhì)應具有良好的絕緣性和降溫性能，自動(dòng)滅火系統應滿(mǎn)足撲滅火災和持續抑制復燃要求。

2）T/CEC175-2018《電化學(xué)儲能系統方艙設計規范》中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )標準，于2018年4月1日實(shí)施。主要消防設備條款，摘錄如下：

（1）4.1 a）貯存溫度-50℃~﹢70℃，工作溫度-45℃~+55℃。

（2）5.7滅火系統

電化學(xué)儲能系統方艙應配置滅火系統，并配置傳感器和溫度傳感器。滅滅系統應具有聲光報警功能，滅火控制應具有手動(dòng)和自動(dòng)啟動(dòng)方式，滅火系統可采用有管網(wǎng)和無(wú)管網(wǎng)形式，滅火劑儲存量設計應符合GB50370的規定，滅火系統設計噴放時(shí)間不應大于8S。

（3）5.9方艙遠程監控

電化學(xué)儲能系統方艙應配置遠程監控平臺及信息傳輸通道，監控平臺可通過(guò)信息傳輸通道對方艙及電化學(xué)儲能系統實(shí)時(shí)監控。

3）《關(guān)于大型電化學(xué)儲能電站設計的10條準則及實(shí)施細則》，主要安 全措施條款，摘錄如下：

（1）準則（6）安 全可靠采用三級防護系統，*大程度保證儲能電站安 全性。**防護：BMS、EMS系統實(shí)時(shí)監控電池狀態(tài)和儲能電站系統狀態(tài)，對發(fā)生故障部分進(jìn)行及時(shí)故障退出。二級防護：合理設計防護區。三級防護：電池艙內設置滅火裝置，電池艙外設置水消防系統，共同作用儲能電站滅火的*后一道防線(xiàn)。

（2）實(shí)施細則（8）配置高安 全特性、完備控制策略的多級防護體系，并具備實(shí)際工程經(jīng)驗。

上述產(chǎn)品、規范、要求認真閱讀后，深信同仁們對各種鋰電池類(lèi)產(chǎn)品性能參數、施工驗收、安 全預防措施要求有一定了解了，有可靠依據來(lái)源，并可隨時(shí)查閱和深化學(xué)習了，能較好的確保你我他人民生命財產(chǎn)安 全！

六、鋰電池火災專(zhuān)家論文闡述

1、精選專(zhuān)家論文闡述與摘錄

1）鋰電池滅火劑研究進(jìn)展{1}

此篇論文對鋰電池火災闡述較全 面，將多摘錄論文中內容和滅火劑試驗情況及論文中結論。

鋰電池儲能系統火災具有熱失控升溫快、熱蔓延速度快、易復燃、燃燒特性復雜等特點(diǎn)，因此限制了其大規模應用。

鋰電池儲能的快速發(fā)展也伴隨著(zhù)火災事故的頻發(fā)，近5年國內外已發(fā)生數十起儲能電站火災事故，暴露出鋰電池消防系統處理能力不足的問(wèn)題，如：2021年4月16日北京某光儲充一體化電站項目發(fā)生火災爆炸事故，造成1名值班人員遇難，2名消防員犧牲，1名消防員受傷，直接財產(chǎn)損失1660.81萬(wàn)元。2019年4月19日，美國APS儲能電站起火爆炸，造成4名消防員重傷。2021年7月30日全球規模*大的鋰電池儲能系統之一的澳大利亞VBB電池儲能項目，在初始安裝和調試期間起火，導致2個(gè)電池儲能系統燒毀。

鋰電池火災涉及A、B、C、D類(lèi)火災，現有的單種滅火劑很難撲滅。此外，鋰電池儲能系統分為集裝箱式布置，電池排列緊密，常見(jiàn)的40尺2.5MWh儲能艙內，約有6510個(gè)120Ah單體鋰電池（相當于電動(dòng)自行車(chē)電池容量20Ah的6倍，則相當于39060塊，那巨大能量不可想象），能量密度大，熱失控極易蔓延，產(chǎn)生大量熱量給滅火帶來(lái)極大阻礙。

鋰電池火災機理與鋰電池火災基本發(fā)展過(guò)程為：在外部（機械擠壓、穿刺、撞擊、過(guò)充、過(guò)放、短路、電池在高溫環(huán)境三種狀態(tài)下工作）誘因作用下，電池內部溫度升高，觸發(fā)多種鏈式副反應，產(chǎn)生大量熱量，發(fā)生熱失控。副反應生成引燃氣體與電解液蒸汽使電池殼內壓力升高，導致安 全閥破裂，噴射出的高溫可燃混合氣體形成噴射火災在艙內積聚，遇一點(diǎn)點(diǎn)火源將會(huì )發(fā)生燃燒、爆炸。在此過(guò)程中，每個(gè)單體電池的不斷加熱和熱失控，在系統內不斷傳播蔓延，引發(fā)更多更大規模的電池燃燒與爆炸，增大火災規模與滅火難度。

當電池內部溫度升高到80~120℃時(shí)，負極表面的SEI膜開(kāi)始分解，并釋放出熱量的CO2、O2、C2H4等氣體，導致電池溫度繼續升高，使外殼逐漸發(fā)生鼓脹。聚乙烯隔膜約135℃，聚丙烯隔膜約165℃，而陶瓷涂層隔膜可達240℃才融化。

電解液在高溫下，放出大量熱量，并產(chǎn)生大量H2、CO、CH4、C2H4、HF等可燃、有毒氣體。

下面介紹各類(lèi)滅火劑對鋰電池火災的適用情況：

（1）氣體滅火劑。氣體滅火劑主要通過(guò)窒息、捕獲自由基等方式進(jìn)行滅火，在吸熱分解、氣體過(guò)程中有一定的冷卻作用，但冷卻效果一般，氣體滅火劑主要包括：CO2、七氟丙烷、全氟己酮、溴式三氟丙烯等，全氟己酮冷卻效果比CO2和七氟丙烷冷卻效果要好。

論文中介紹了使用344Ah鋰電池模組進(jìn)行測試，發(fā)現全氟己酮滅火劑可在10S內快速滅火，但對電池的冷卻效果有限，約200S后發(fā)生復燃。又對150Ah大容量單體電池進(jìn)行測試，全氟己酮能快速滅火，但60S后發(fā)生復燃。

各類(lèi)氣體滅火劑基本能夠實(shí)現快速滅火，但冷卻效果欠佳。實(shí)際應用時(shí)，氣體滅火劑因儲存量少，噴射時(shí)間約2~3min，無(wú)法持續冷卻；此外，在鋰電池艙因火災被破壞密封性不好后，氣體滅火劑易流失，會(huì )導致電池艙內滅火劑濃度低于滅火濃度，失去滅火作用。因此無(wú)法抑制電池內部各類(lèi)放熱副反應進(jìn)行，從而導致電池溫度快速回升，發(fā)生復燃。

（2）液體滅火劑。液體滅火劑主要指細水霧、泡沫滅火劑等，有著(zhù)較好的冷卻作用。針對鋰電池火災，滅火效果*高的是水和泡沫。

論文中介紹了并搭建了全尺寸火災試驗平臺，對9個(gè)200Ah磷酸鐵鋰電池模組進(jìn)行滅火測試，發(fā)現高壓細水霧開(kāi)式滅火系統能夠在108S內撲滅電池模組火災，持續噴灑細水霧降溫至80℃后，電池24h內不發(fā)生復燃。論文中還介紹了用3%水成膜泡沫滅火劑，約2.0L/（min.㎡）強度供給47S，能夠撲滅10Ah鋰電池火災，但45S后，電池發(fā)生復燃。這可能與泡沫難以擴散至電池內部進(jìn)行直接冷卻有關(guān)，也可能與泡沫供給強度過(guò)低、供給時(shí)長(cháng)不足有關(guān)，說(shuō)明鋰電池滅火后也需要持續進(jìn)行冷卻降溫，防止復燃。

綜合液體滅火劑試驗所述，尤其是細水霧滅火劑有著(zhù)較好的冷卻效果，持續足量施加后，能夠將鋰電池冷卻至安 全溫度，而通過(guò)添加各類(lèi)添加劑，可進(jìn)一步提升滅火冷卻效果。然而細水霧也存在著(zhù)滅火時(shí)間長(cháng)、毒性氣體生存等問(wèn)題。此外，與傳統能源火災相比，儲能電站火災一旦發(fā)生往往無(wú)法控制，只能被動(dòng)用水噴淋滅火降溫，而此過(guò)程針對整個(gè)儲能電站，會(huì )造成所有鋰電池失效無(wú)法使用，都制約著(zhù)該儲能艙技術(shù)的進(jìn)一步推廣應用。

（3）固體滅火劑。主要包括干粉滅火劑、氣溶膠滅火劑兩類(lèi)。論文中介紹，發(fā)現ABC干粉能滅火，但沒(méi)有表現出明顯的降溫作用。氣溶膠滅火劑是小于5μm的固體顆粒分散到氣體中所形成的溶膠體系，滅火效率高于干粉滅火劑，氣溶膠滅火劑對鋰電池火災適用性差，冷卻性差。

論文中介紹了不同滅火劑對13008Ah鋰電池包（相當于271Ah*48個(gè)單體電池組為一個(gè)電池箱）的滅火效果，發(fā)現相較于CO2和七氟丙烷，熱氣溶膠的冷卻效果*差，復燃時(shí)間*短，對電池火災基本無(wú)抑制作用。

經(jīng)上述試驗和理論分析可知，固體滅火劑與氣體滅火劑類(lèi)似，缺乏有效的冷卻能力，不能阻止鋰電池的復燃，因此不建議在儲能系統中單獨配置應用。

（4）滅火劑的聯(lián)用。由于鋰電池火災的復雜性，單種滅火劑往往無(wú)法滿(mǎn)足高效滅火、快速冷卻的需求，部分學(xué)者開(kāi)展研究將全氟己酮與細水霧進(jìn)行聯(lián)用，鋰電池起火后，首先使用全氟己酮滅火，待全氟己酮藥劑用盡后，再?lài)姙⒓毸F進(jìn)行冷卻降溫，防止復燃。還有學(xué)者提出CO2與細水霧進(jìn)行聯(lián)用，多種類(lèi)型滅火劑聯(lián)用，需要設置多套滅火劑投放系統，增加了設備成本。

GB/T42288-2022《電化學(xué)儲能電站安 全規程》提出鋰電池滅火劑應具備良好的冷卻和絕緣性能，并能夠防止復燃。目前儲能系統中廣泛應用的全氟己酮、七氟丙烷等氣體滅火劑有一定的滅火能力，但冷卻能力不足，無(wú)法從根本終止電池熱失控，易發(fā)生復燃事故，干粉、氣溶膠等固體滅火劑幾乎無(wú)冷卻能力，已被公認不適用于鋰電池滅火，以細水霧為代表的液體滅火劑可以通過(guò)汽化吸熱，有著(zhù)良好的冷卻效果，但實(shí)際應用中還存在著(zhù)滅火時(shí)間長(cháng)、毒性氣體HF生成、絕緣性能差，威脅正常電池安 全等問(wèn)題。

該論文介紹，國內外對鋰電池火災試驗選用的火災規模不同，滅火設備布置方式不同，往往帶來(lái)不同的結論。該論文基本闡述清楚了，這里就不再贅述了，需詳細了解此篇文章內容，請讀者自己查閱。

介紹本論文結論：

（a）鋰電池儲能系統空間緊湊，能量密度大，若火災初期處置不當，熱失控將在系統內快速傳播。此外，若滅火后不能對電池進(jìn)行充分冷卻，極易再次發(fā)生熱失控，引起復燃。因此，現場(chǎng)亟需一種兼具快速滅火及冷卻功能的高效滅火劑。

（b）現有滅火劑對鋰電池火災適用性不佳。全氟已酮、七氟丙烷等氣體滅火劑有一定滅火能力,但冷卻能力不足;干粉、氣溶膠等固體滅火劑幾乎無(wú)冷卻能力;以細水霧為代表的液體滅火劑有著(zhù)良好冷卻效果,但存在滅火時(shí)間長(cháng),毒性氣體HF產(chǎn)生、威脅正常電池安 全等問(wèn)題。

（c）滅火劑聯(lián)用方式可實(shí)現優(yōu)勢互補,如全氟已酮與細水霧聯(lián)用,分別發(fā)揮滅火與冷卻的優(yōu)勢。但聯(lián)用會(huì )增加系統復雜性與建設成本,需進(jìn)行經(jīng)濟技術(shù)分析。

（d）進(jìn)行滅火試驗時(shí),火災規模及滅火設備布置情況，直接影響測試結果。

（e）建議開(kāi)發(fā)兼具高效滅火與快速冷卻功能的新型滅火劑,并統一鋰電池滅火劑的試驗尺度

及評價(jià)標準。

2、鋰電池熱失控時(shí)早期特征與參數

該論文對電動(dòng)汽車(chē)鋰電子電池，建立了對電池熱失控三級預警監測模型：一是電池熱失控溫度變化；二是火焰溫度；三是煙氣等。通過(guò)采集溫度、紅外光源、CO或CO2濃度等性能參數建立模型。

通過(guò)一定數量試驗和總結分析，認為鋰離子電池熱失控預警判定應依據以下條件：（1）監測點(diǎn)溫度達到環(huán)境*高溫度，再增加20℃（一般為60~65℃）；（2）電池電壓下降值超過(guò)初始電壓25%；（3）監測點(diǎn)溫升速率≥1℃/S，且持繼3~5S以上。若符合（1）、（3）同時(shí)或（2）、（3）同時(shí)發(fā)生時(shí)，應判定電池組或電池箱發(fā)生了熱失控，應立即預警，對電池組或電池組箱立即采取斷電措施。

3、三元鋰電池過(guò)充誘導燃燒特性的試驗研究{2}

該論文選取軟包三元鋰電池為試驗對象，鋰離子單體電池外形尺寸為232mm*160mm*9.5mm，電壓為4.2V，容量為38Ah，三元鋰電池模組采用32片鋰電池單體串聯(lián)組成。

三元鋰電池單體過(guò)充電熱失控進(jìn)程

試驗結論：

（1）三元鋰電池的燃燒過(guò)程分為鼓脹、冒燒、燃燒三個(gè)階段，鋰電池火焰呈噴射形式，燃燒強度大、燃燒速度快，火焰*高溫度約為750℃。

（2）三元鋰電池熱失控生成CO、SO2、THC等氣體，其中CO的體積份數量高，超過(guò)1×10-2；THC次之，約為2×10-3；SO2*少。

（3）三元鋰電池模組過(guò)充條件下，會(huì )發(fā)生明顯的熱失控擴散，火災前期的熱擴散速度較快，每個(gè)單元電池間隔時(shí)間約2 0S，*終導致32片全部鋰電池單體發(fā)生燃燒。

參考文獻

{1}《鋰電池滅火劑研究進(jìn)展》程怡瑋、郎需慶、焦金慶、張廣文，發(fā)表“專(zhuān)論與綜述”2023年第23卷第8期。

{2}《三元鋰電池過(guò)充誘導燃燒特性的試驗研究》張磊、張青穎、黃昊、張永豐、曹麗英、胡成，發(fā)表于“消防理論研究”刊物。

注：本文章分為上、中、下三篇，本篇上與“上篇：概述、鋰電池結構、火災特點(diǎn)”文章相連接，下與“下篇：滅火試驗、設計新理念，方案與措施”文章承接。

收稿日期：2024-5-8；     修改日期：2024-8-30

作者簡(jiǎn)介：朱勁武，男，北京利達海鑫滅火系統設備有限公司，主要從事氣體滅火系統研發(fā)、生產(chǎn)銷(xiāo)售工作。

作者地址：北京市北京經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區榮京東街17號

作者郵編：100176，電話(huà)：13910793712

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