细水雾添加剂抑制锂电池火灾最佳浓度研究

为了研究针对锂电池火灾所适用的细水雾添加剂的最佳浓度,利用自主搭建平台进行7种不同浓度的常用添加剂抑制锂电池火灾实验,对温度变化趋势、最高温度以及最大冷却速率3个指标进行研究。结果表明:随着添加剂浓度逐渐增加,对锂电池火灾的抑制效果增加,至一个峰值后降低,峰值即为最佳添加浓度。对于物理添加剂而言,抑制效果较好的是季铵盐型碳氟阳离子氟表面活性剂,最佳添加浓度为0.16%;化学添加剂中效果较好是尿素,最佳添加浓度为0.32%。     

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.     

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。     

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。     

磷酸铁锂电池储能系统典型消防案例

为解决磷酸铁锂电池热失控导致的储能系统火灾安全问题,分析几种常见灭火剂的灭火机制和性能特点,探索实践更为有效的灭火方法。首先,总结磷酸铁锂电池的热失控过程及燃烧特点;然后,分析七氟丙烷、气液复合灭火剂、全氟己酮、气溶胶和细水雾等灭火剂的灭火机制,以及对磷酸铁锂电池火灾事故的灭火和抑制复燃效果;最后,基于实际工作中的预制舱式磷酸铁锂电池储能系统典型消防系统案例,介绍其系统组成和控制逻辑。结果表明：磷酸铁锂电池火灾为A、B、C类综合性火灾;七氟丙烷、气液复合灭火剂、全氟己酮、气溶胶和细水雾等灭火剂在灭火效果、降温效果、抑制复燃以及技术成熟性方面各有优缺点,但任何一种灭火剂均无法同时起到扑灭明火和抑制电池复燃的作用;采用全氟己酮和水消防相结合的灭火方法更有效。     

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。     

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。     

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.     

含氯化钴添加剂细水雾灭火有效性的实验研究

在标准受限空间中,通过热态灭火实验对比分析了纯水细水雾和含氯化钴添加剂细水雾在不同添加荆浓度、工作压力下对煤油火的抑制效果.实验结果表明:含有氯化钴的细水雾比纯水细水雾具有更好的抑制效果.而细水雾的灭火时间并不是随着氯化钴的浓度变化而呈线性变化的,而是存在着一个最佳灭火浓度.实验表明:浓度为1.75%时的灭火效果最好.系统的工作压力也对细水雾的灭火性能有影响,在较高的工作压力下,细水雾的平均灭火时间较短.     

惰性气体结合细水雾抑制锂离子电池燃烧试验研究

为研究锂离子电池热失控过程中的相关特性,在细水雾基础上加入惰性气体进行抑制锂离子电池火灾试验。选取荷电状态为0%、50%、100%的磷酸铁锂电池分别在空气、N_2、CO_2气体环境中研究热失控特性;在热失控研究基础上,利用细水雾喷射装置开展锂离子电池热失控灭火试验,对比分析锂离子电池热失控爆发时间、温度变化、灭火时间等参数。结果表明:锂离子电池热失控经历鼓包破阀、初期喷火、稳定燃烧、火焰衰减、火焰熄灭、火焰复燃阶段; N_2、CO_2均能降低锂离子电池燃烧温度,减弱爆炸强度,CO_2与纯水细水雾抑制锂离子电池燃烧效果优于N_2与纯水细水雾,证明惰性气体与细水雾对锂离子电池火灾的协同抑制作用。     

海拔高度对矿井无轨运输车辆火灾影响模拟研究*

为研究高海拔地区火灾巷道内可燃物燃烧特性、烟气运移及相关烟气参数的变化规律。应用FDS火灾模拟软件建立实际尺寸的巷道无轨运输车辆火灾模型,分别研究海拔高度为0,1 700,3 000,4 000,5 000 m时无轨运输设备的动态燃烧过程;分析不同海拔高度下可燃物的燃烧特性、烟气运移情况及相关烟气参数（CO浓度、温度）的变化规律。结果表明:火灾巷道内烟气逆退距离随海拔的升高而减小;烟气的温度峰值与CO浓度均随海拔的升高而降低,且与海拔高度大致呈线性函数关系;海拔每升高1 000 m,烟流温度峰值降低3%,CO浓度降低0.98%;CO浓度在垂向上分布呈现出明显的分层现象,具有“上高下低”的分布规律;可燃物的最大热释放速率随着海拔的升高呈现出降低的趋势;高海拔地区的火势发展过程往往较低海拔地区的更缓慢,并增加燃料的燃烧时间。研究结果可为后续高海拔地区的矿井火灾研究提供参考。     

纵向风速对隧道中细水雾灭火效果 的影响研究

隧道作为交通的咽喉要道,一旦发生火灾,给人员逃生带来很大的困难。利用隧道火灾模拟平台,分别对车顶和车底两个位置进行了细水雾灭火的模拟实验,研究不同风速对隧道火灾的温度、气体组分浓度和热辐射等参量的影响,据此研究细水雾灭火系统在隧道火灾中抑制、扑灭火灾,降低火场温度、净化火源附近空气以及隔绝热辐射的能力。结果表明:当风速增大时,火场烟气平均温度逐渐减小,CO浓度的峰值显著降低,热辐射强度也有效降低。在实验条件下,隧道纵向通风作用有利于保障火场安全。     

含氟废水处理中粉煤灰改性条件研究

为了获得较好的除氟效果,对粉煤灰进行了微波及氢氧化钙改性处理,并通过正交实验研究了微波改性温度、时间、功率,以及氢氧化钙改性时间、反应温度和氢氧化钙浓度等因素对粉煤灰改性的影响.在综合考虑经济效益等因素的基础上,确定了针对含氟废水处理的粉煤灰微波-氢氧化钙改性的最佳条件为:微波温度80℃,微波时间15 min,微波功率600W,氢氧化钙反应时间8h,氢氧化钙溶液质量浓度为0.83g/L,与氢氧化钙反应温度为40℃.在此改性条件下除氟率最高可达99.97％.     

包装性能对空运锂电池热失控影响的定量研究

包装是防止空运锂电池热失控后果扩大的关键,提出了一种基于试验的空运锂电池包装性能定量评价方法,利用自主设计的锂电池火灾试验平台对锂电池包装件开展热失控试验,结合试验结果分析选取初爆时间、初爆和燃爆时间间隔、热失控电池数量、峰值温度作为锂电池包装性能等级评价指标,引入物元可拓法构建包装性能熵权物元可拓模型,通过对不同包装形式和材料的锂电池包装件进行评价可知:现有瓦楞纸包装性能等级为Ⅲ(差),会严重威胁锂电池空运安全;采用玻璃纤维板包装,包装方式为玻璃纤维隔板加盖板时性能等级为I(优良),可显著提高空运安全性。     

基于层次分析法的热塑性聚氨酯及其纳米复合材料火灾危险性综合评价

聚合物的火灾危险性与热、烟、毒的释放密切相关,但采用不同指标对材料的评价结果不一致。以纳米级蒙脱土(MMT)、氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)为添加剂的热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料为研究对象,选取其在静态管式炉、稳态管式炉和锥形量热仪中的相关实验数据,以HCN总浓度作为特殊毒性危害指标,CO和CO_2浓度为一般毒性危害指标,以热释放速率峰值、平均热释放速率、总热释放量为热危害指标,以产烟速率峰值、生烟总量为烟危害指标。进一步细分了火灾烟气中不同毒性气体对于火灾风险的影响,并运用层次分析法计算指标权重,综合评价了热塑性聚氨酯及其复合材料的火灾危险性。结果表明,当添加量为6 wt%聚磷酸铵、3 wt%氢氧化铝与3 wt%蒙脱土时,此时复合材料的火灾危险最低,证明了综合热、烟、毒三个层次来降低聚合物材料火灾危险性是可行的。     

阻化注浆在硫化矿床自然发火治理中的应用

为治理大厂铜坑矿细脉带硫化矿石自燃火灾,提出喷洒添加NCZ-1型防火阻燃剂的阻化泥浆灭火方法;依据该矿具体条件设计了喷洒工艺流程,测定单位体积阻燃剂用量及各指标气体浓度等参数,研究注浆法在自燃火灾治理中的应用问题。结果表明:该防火阻燃剂在金属矿山火灾治理中效果较好;喷洒阻化泥浆后,环境质量明显改善,主要有害气体SO2浓度减少47.16%;CO2浓度减少了58.49%;阻化期可达14～20天。该试验成果及使用方法对非煤类含硫矿床自燃治理研究有一定借鉴意义。