一种储能方舱内多相态多种类火灾处置方法与流程

1.本发明涉及安全储能领域，尤其涉及一种储能方舱内多相态多种类火灾处置方法。


背景技术：

2.近年来，我国储能产业的发展速度越来越快，不仅在大电网的发电侧、输配电侧和负荷侧起着削峰填谷、改善电能质量等重要作用，而且在用户侧微电网的分布式能源中的应用也越来越广泛，电网储能日益成为我国能源消费的重要环节，储能市场需求巨大。而我国目前新兴的锂离子电池储能方式主要是将大量锂离子电池以储能pack/簇/方舱的形式集中放置。
3.由于锂离子电池本身就是含能物质(磷酸铁锂和三元锂离子电池)，热失控后温度骤然升高，极易发生火灾，且由于其内部持续短路，在能量完全释放前，会出现持续高温的情况，导致火灾极易复燃，故锂离子电池储能柜火灾具有易发生、发生速度快、蔓延速度快、易爆炸、易复燃等特点。在储能电池pack/簇集中放置后，能量密度大、能量高，火灾或爆炸释放的能量高。面临如此严峻的火灾隐患，目前仍缺乏有效的火灾防控方案或技术，缺乏高效可靠的火灾防控装置，也尚无消防灭火装置工程化应用理论与实践经验。一旦发生火灾，将对社会安全及生命财产安全都极易造成巨大的损失。
4.针对该类场所的火灾特点，其防控具有特殊需求：1、迅速控制火势，防止火灾蔓延；2、快速降温，降低环境温度；3、长期抑爆，降低复燃风险。
5.目前，国内外对锂离子电池储能方舱火灾防控技术研究尚处于初始阶段，虽然很多机构进行过相关研究，但使用的灭火方式都比较单一，要么无法彻底控制火灾，要么因为处置手段过度，导致损失增大，针对电池热失控并形成火灾后其表面温度不低于900℃的情况，现有技术手段都不能同时实现快速扑灭明火以及后期快速降温以及长期抑制火灾防控要求，均达不到理想的火灾防控以及处置效果，亟待解决。


技术实现要素：

6.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种储能方舱内多相态多种类火灾处置方法，包括：
7.当检测到方舱内可燃气体含量超过第一预设值时，控制方舱内断电，降低方舱内氧气占比，并对易燃物或易爆物进行降温；
8.当检测到方舱内烟雾含量超过第二预设值，控制方舱内断电，并减少方舱内易燃物或易爆物与氧气之间的接触，并对易燃物或易爆物进行降温；
9.当检测到方舱内可燃气体含量超过第三预设值且烟雾含量值超过第四预设值且环境温度超过第五预设值，控制方舱内断电，并对易燃物或易爆物进行喷淋。
10.进一步地，当检测到方舱内可燃气体含量超过第一预设值，控制方舱内断电，并控制预存在第一容器内的液氮喷洒向易燃物或易爆物，以降低方舱内氧气占比，并实现对易
燃物或易爆物降温。
11.进一步地，当检测到方舱内烟雾含量超过第二预设值，控制方舱内断电，并控制预存在第二容器内的液态二氧化碳喷洒向易燃物或易爆物，从而减少易燃物或易爆物与氧气的接触并对易燃物或易爆物降温。
12.进一步地，所述液氮由第一容器流出后，先与存放在保温水箱中的水进行冷热交换，在保证流出第一容器的液氮在温度不高于第六预设值的前提下，对保温水箱中的水进行降温，然后再控制将与保温水箱中的水进行过热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
13.进一步地，当检测到方舱内可燃气体含量超过第三预设值且烟雾含量值超过第四预设值且环境温度超过第五预设值，控制方舱内断电，并控制液氮经由第一容器内流出后与流出保温水箱的水进行热交换并将水温降低至0℃～5℃之间，然后再控制已流出第一容器的液氮或氮气以及水温降至0℃～5℃之间的水一起冲击易燃物或易爆物。
14.进一步地，当检测到方舱内烟雾含量超过第二预设值，则控制方舱内断电，并控制预存在第一容器中的液氮在流出第一容器后与预存在第二容器中的液态二氧化碳在流出第二容器后进行冷热交换以进一步降低始终保持液态的二氧化碳的温度，然后控制使用流出第一容器的液氮或者氮气以及流出第二容器的液态二氧化碳一起冲击易燃物或易爆物。
15.本发明中，通过采用多相多种类介质对方舱内发生的火灾进行处置，且不同场景采用不同的处置方式，从而在完全处置好火灾的前提下，最大可能的降低设备损失以及次生灾害的发生。
具体实施方式
16.本发明提出一种储能方舱内多相态多种类火灾处置方法，包括：
17.当检测到方舱内可燃气体含量超过第一预设值时，控制方舱内断电，降低方舱内氧气占比，并对易燃物或易爆物进行降温。
18.当可燃性气体含量超过第一预设值，但未检测到烟雾，且环境温度也未达到可燃气体的着火点，说明方舱内虽然已具有足够多可燃介质，存在较大的引发火灾的风险和隐患，但未产生明火或阴火，间接说明方舱内的硬件并未遭到燃烧损坏，此时，首先对方舱内断电，以免可燃气体突然爆发火灾，同时也使得方舱内的温度不再因为设备运行而导致温度升高，同时，采用降低方舱内氧气占比的方式以及对易燃物或易爆物进行降温的方式，在不对方舱内硬件设施造成损坏的前提下，可以在最大限度降低损失的前提下防止火灾的发生。
19.具体地，当检测到方舱内可燃气体含量超过第一预设值，控制方舱内断电，并控制预存在第一容器内的液氮喷洒向易燃物或易爆物，以降低方舱内氧气占比，并实现对易燃物或易爆物降温。
20.液氮在喷出第一容器之后，会迅速气化，对方舱内的氧气造成挤压和稀释，从而实现降低方舱内氧气的占比，同时，由于液氮具有极低的温度，液氮气化的过程，也是一个迅速吸热的过程，可使得易燃物或易爆物快速降温，从而达到阻止火灾发生的目的。
21.进一步地，所述液氮由第一容器流出后，先与存放在保温水箱中的水进行冷热交换，在保证流出第一容器的液氮在温度不高于第六预设值的前提下，对保温水箱中的水进
行降温，然后再控制将与保温水箱中的水进行过热交换之后的液氮或氮气喷洒向易燃物或易爆物。
22.由于液氮存储于压力容器中，且液氮温度极低，在喷洒向易燃物或易爆物的过程中，难免沾染到周遭的设备，而极低温的液氮有可能会对周遭的设备造成损坏。
23.故，先在保证流出第一容器的液氮在温度不高于第六预设值的前提下，先对保温水箱中的水进行降温，其效果为：
24.1、对液氮进行升温处理，升温幅度在预设范围内，使得液氮在达到灭火降温以及降低氧浓度的前提下，可有效防止液氮对周遭设备造成伤害；
25.2、对保温水箱中的水进行降温处理，并在保温水箱中保持低温，可使后续保温水箱中的水在进行灭火时，灭火效果加成。
26.当检测到方舱内烟雾含量超过第二预设值，控制方舱内断电，并减少方舱内易燃物或易爆物与氧气之间的接触，并对易燃物或易爆物进行降温。
27.当烟雾含量超过第二预设值，而环境温度不高，且产生的可燃气体含量亦在可控范围内，虽然表明方舱内已出现明火或阴火，可能存在硬件设施遭到破坏，但破坏程度有限，采用减少方舱内易燃物或易爆物与氧气之间的接触，并对易燃物或易爆物进行降温的方式，则可以在消除火灾的前提下最大限度地降低对硬件设施的损坏。
28.进一步地，当检测到方舱内烟雾含量超过第二预设值，控制方舱内断电，并控制预存在第二容器内的液态二氧化碳喷洒向易燃物或易爆物，从而减少易燃物或易爆物与氧气的接触并对易燃物或易爆物降温。
29.液态二氧化碳喷出第二容器后，会快速气化，变成气态二氧化碳，二氧化碳比空气中，可以在易燃物或易爆物与氧气之间形成阻隔，从而达到减少易燃物或易爆物与氧气的接触的目的，且二氧化碳为阻燃气体，在防止火灾进一步蔓延效果明显，同时，二氧化碳快速融入空气中，也会降低空气中氧气的含量，且液态二氧化碳气化成气态二氧化碳的过程也是一个吸热过程，会有效降低环境温度，进一步防范和阻止火灾。
30.进一步地，当检测到方舱内烟雾含量超过第二预设值，则控制方舱内断电，并控制预存在第一容器中的液氮在流出第一容器后与预存在第二容器中的液态二氧化碳在流出第二容器后进行冷热交换以进一步降低始终保持液态的二氧化碳的温度，然后控制使用流出第一容器的液氮或者氮气以及流出第二容器的液态二氧化碳一起冲击易燃物或易爆物，进一步冷却后的二氧化碳在灭火时具有效果加成。
31.当检测到方舱内可燃气体含量超过第三预设值且烟雾含量值超过第四预设值且环境温度超过第五预设值，控制方舱内断电，并对易燃物或易爆物进行喷淋。
32.当检测到方舱内可燃气体含量超过第三预设值且烟雾含量值超过第四预设值且环境温度超过第五预设值，则说明方舱内火灾已经失控，设备损失无法挽回，通过喷淋直至将方舱完全淹没，该种处置方式相对彻底，可阻隔火灾进一步蔓延。
33.进一步地，当检测到方舱内可燃气体含量超过第三预设值且烟雾含量值超过第四预设值且环境温度超过第五预设值，控制方舱内断电，并控制液氮经由第一容器内流出后与保温水箱中的水进行热交换直至水温降低至0℃～5℃之间，然后再控制已流出第一容器的液氮或氮气以及水温降至0℃～5℃之间的水一起冲击易燃物或易爆物。
34.此时，方舱内火灾失控，设备损失无法挽回，急需快速灭火，防止火灾进一步蔓延
甚至发生爆炸，而通过采用使得液氮流出第一容器并对流出水箱的水进行急速降温，使得喷淋出去的水温度接近冰点，可以更加迅速地扑灭火灾，降低次生灾害的发生。
35.液氮温度极低，将液氮与水非接触时冷热交换，冷却速度极快，可以轻易做到在不影响喷淋速度的前提下，满足对水进行降温的目的，从而实现在扑灭火灾过程中的效果加成。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。