灭火剂抑制锂电池火灾研究现状分析

为筛选出适用于锂电池火灾方面的灭火剂,总结近年来应用在锂电池火灾方面的灭火剂的研究现状,分析各灭火剂的优缺点,并针对锂电池储能系统火灾扑救的难点及锂电池火灾特性,提出抑制锂电池储能电站火灾的方案。分析结果表明：固体灭火剂对抑制锂电池热失控几乎没有效果;气体灭火剂的灭火效率较差,降温效果有限,且灭火后锂电池容易发生复燃;水基灭火剂的降温、灭火效果明显,成本低廉且环境友好,细水雾灭火系统降低了水的用量,在其中添加添加剂还能降低水的表面张力,增强灭火效果,但也有研究表明喷头压力在6MPa以上时才能有效灭火。     

细水雾特性参数对锂离子电池组灭火效果的影响

为了研究不同特性参数细水雾抑制锂电池组火灾的效果,利用计算流体动力学模型和火灾动力学模拟程序对不同特性参数细水雾灭火效果进行了分析.采用锥形量热仪在50 kW/m2辐射热条件下和100％荷电状态下对锂离子电池进行燃烧试验,获取其热释放速率曲线,热释放速率峰值为9.23 kW.在试验获得参数的基础上以6个18650型锂电池建立火灾模型,利用火灾场模拟软件FDS对不同雾滴直径、雾动量和喷雾强度的细水雾的灭火过程进行数值模拟.定量分析熄灭锂离子电池火的细水雾相对适宜的条件范围,研究细水雾的特性参数对锂离子电池组灭火效果的影响.结果表明:在细水雾雾滴动能不变的情况下,随细水雾雾滴粒径增大,灭火时间先波动后增大,在细水雾粒径为50～100μm的工况下系统抑制锂离子电池火效果最佳,灭火时间最短,耗水量最少;水雾动量变化在一定区间内增加对锂电池灭火有增强效果,当雾滴速度足以穿越火焰时,增加水雾动量对灭火效果影响不大;在规定范围内喷雾强度越大,细水雾能够气化的数量越多,吸收的热量也越多,越有利于灭锂离子电池火灾.     

磷酸铁锂电池组燃烧特性研究

为明确锂电池的火灾危险性,对不同数量磷酸铁锂电池组火灾时的电池表面温度、火焰形态、火焰温度、热释放速率、质量损失损率以及可燃气体体积分数等燃烧特性参数进行试验研究。结果表明:磷酸铁锂电池组的热失控温度约200～300℃,呈现集中燃烧,气相火焰温度可达1 100℃;磷酸铁锂电池组电池数量增加,喷射火焰出现的次数增多,热释放速率峰值相应出现;电池组最大质量损失速率随电池数量的增加呈幂函数变化,放热量与电池数量的1. 28次方成正比。     

含F-500的低压细水雾抑制B类火灾的实验研究

通过全尺寸实验研究低压细水雾对抑制和熄灭B类火灾的有效性。分别使用圆形和方形油盘,以汽油和柴油为燃料进行低压细水雾灭火实验,并进一步研究含微胶囊F-500添加剂的细水雾灭火效果。结果表明,低压细水雾对抑制和熄灭B类火具有一定的有效性,但容易出现灭大火容易灭小火难的现象,并且对于"角落火"难以扑灭。而添加了微胶囊F-500的低压细水雾,灭火效率较纯水细水雾提高约3～5倍,能有效扑灭死角火,同时提高火场能见度。分别用1%、3%、6%的F-500溶液作为灭火介质,实验表明,不同浓度的F-500溶液具有不同的灭火效果。综合考虑经济性和有效性因素:对于大多数B类火灾场合,F-500溶液的最佳配比为1%;对于危险性大或火灾荷载大的场合,微胶囊F-500水溶液的最佳配比为3%。     

含微胶囊添加剂的低压细水雾厨房灭火实验研究

通过全尺寸实验研究低压细水雾对抑制和熄灭K类火灾的有效性。选用三种喷头进行灭火实验，并选择灭火效果最好的喷头进行含微胶囊F-500添加剂的细水雾灭火实验。结果表明，低压细水雾对抑制和熄灭食用油火灾具有一定的效果，但容易发生复燃。而添加了微胶囊F-500的低压细水雾，灭火效率较纯细水雾提高约3～10倍，且能有效地避免复燃，同时提高了火场的能见度。不同浓度的F-500溶液具有不同的灭火效果，综合考虑经济性和有效性因素，3％浓度的F-500溶液是厨房低压细水雾灭火系统的最佳灭火介质。     

隔爆水幕对瓦斯爆炸传播规律影响的试验研究

为研究自制隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的有效性,采用大直径瓦斯爆炸试验管道系统,在不同瓦斯浓度和不同水幕流量条件下进行瓦斯爆炸试验,利用数据采集系统测量瓦斯爆炸特性参数并对其变化规律和隔爆效果进行分析。结果表明:瓦斯浓度9.5%时经过隔爆水幕抑制作用,瓦斯爆炸压力峰值由64 kPa下降到39 kPa,衰减了39%;温度峰值由969 K下降到498 K,衰减了49%;速度最大值由136 m/s下降到73 m/s,衰减了15%。虽然隔爆水幕对不同浓度瓦斯产生的爆炸起到良好的抑制效果,但隔爆之后的传播规律依然受到瓦斯浓度影响。隔爆水幕对瓦斯爆炸的抑制效果取决于喷水流量的大小,随着流量的增加,水幕的隔爆效果增强,喷头最佳的工作流量为16.4 L/min。     

锂电池火灾灭火技术研究综述*

为系统了解锂电池火灾灭火技术研究现状,综述国内外针对锂电池火灾的灭火实验研究,基于锂电池火灾的特点,从灭火效果、冷却效果和毒性危害等方面分析各类灭火剂对锂电池火灾的适用性,指出目前研究存在的问题以及今后的研究重点。研究结果表明:灭火剂的冷却能力是抑制锂电池内部链式分解反应,进而阻止锂电池复燃和热失控传播的关键因素。未来研究应更贴近实际工程应用,从灭火效率、冷却能力、毒性影响和有无不良抑制作用等角度综合评估灭火剂的有效性。     

高分子水凝胶灭火剂黏附性改进与应用研究

为提升水系灭火剂的灭火效率,设计实验室测试方法并搭建实物模型,研究高分子水凝胶灭火剂的应用性能。首先,分析高分子水凝胶灭火剂的保水性、黏附性等基础性能;然后,在水凝胶灭火剂中添加5大类24种添加剂,在实验室分别测试其性能,并与原灭火剂做对比,筛选出黏附性、耐高温性最佳的添加剂;最后,搭建实物模型,验证改进后的水凝胶灭火剂的性能。结果表明:凹凸棒土对水凝胶灭火剂的黏附性和耐高温性的提升效果最佳;添加凹凸棒土的改进灭火剂能降低罐壁峰值温度,并延迟罐壁达到峰值温度的时间,对相邻罐的冷却效果良好。     

喷淋与机械排烟作用下小室火灾特性的实验研究

采用全尺寸实验对水喷淋和机械排烟作用下的小室火灾特性展开了研究,揭示了小室内烟气温度、CO浓度的变化规律.结果表明,对于一定规模的火灾,存在水喷淋压力和风机风量的临界组合,来对水喷淋和机械排烟共同作用时的控火和灭火两种效果进行转换.水喷淋的作用可以有效降低小室内烟气温度,抑制轰燃发生,但是也会产生大量的烟水混合气.灭火时,小室内的烟气温度是持续下降;而控火时,小室内的烟气温度会平稳一段时间,再慢慢下降.CO浓度在水喷淋作用后会急剧增加,控火时存在两个峰值,灭火时只有一个峰值.水喷淋的压力是其中关键的参数,而风机风量只是一个次要的参数,两种系统的作用效果相反.控火时,CO生成量随着水喷淋压力的增加而增加,随着风机风量的增加而降低.这些都为大空间内小室水喷淋系统和机械排烟系统的设计提供了基础的实验依据.     

细水雾抑制18650型锂离子电池热失控实验研究

为研究细水雾灭火系统对18650型锂电池热失控的抑制效果,利用自设计实验平台进行抑爆实验,对比初爆与燃爆两个关键点及有无外部热源的温度变化图。研究表明,细水雾能够明显抑制18650型锂电池热失控,但施加细水雾的时间点对抑制效果影响较大,初爆后施加细水雾能够有效抑制,在燃爆后施加细水雾10s内温度降低200℃以上,但由于锂电池内部电解液复燃的特点,温度回升。温升速率的变化使得电池初爆的时间和温度分别提前了67.4%和44.4%,据此提出通过探测18650型锂电池初爆释放气体发现热失控发生并在最短时间内移除异常行为电池来控制电池热失控及其热量的异常传播。