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迷你世界游戏下载安装:中科中渙郭玉坤:儲能消防系統的新考量

迷你世界兑换码最新  來源:北極星儲能網    2019/5/20 12:02:00  我要投稿  

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——中科中渙防務裝備技術有限公司副總經理 郭玉坤

聚焦“技術應用雙創新,規模儲能新起點”,通過組織主題演講、展覽展示、創新大賽、專題研討、項目考察、新品發布、技術交流等多種活動,多維度精準對接全球儲能市場與應用,助力中國儲能企業與國際接軌,為儲能企業搭建與政策制定者、規劃者、電網管理者、電力公司、能源服務商的交流互動平臺。2019年5月18-20日,中關村儲能產業技術聯盟、中國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”,北極星儲能網、電力頭條APP全程直播。

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中科中渙防務裝備技術有限公司副總經理 郭玉坤

各位老師、專家、企業家朋友,大家下午好。

我和大家分享“儲能消防系統的新考量”。

儲能火災防控的研究意義,各位專家和企業家朋友提的比較多,不說了。重點說一下我方與中國科學技術大學國家火災重點實驗室聯合研究的儲能鋰電池火災、防控機理,以及整個系統方案的簡單介紹。

實際上鋰電池產生的火災,是一個熱量聚集的過程。電池熱失控以后,里面大量的有機物質出來,包括一氧化碳和氫氣等等這些易燃氣體散發出來,如果這些易燃氣體散發不出去并大量聚集在一起。一旦發生熱失控,后果會非??膳?,而且發展的速率會越來越快。

我們通過實驗,在電池發生火災初期,電池的溫度連續升高,升溫的速率每秒0.1度逐步提高0.2度,甚至達到每秒1度。這是什么情況?大家對溫升的速率可能沒有概念,我們做過大量的實驗,我們正常的自然界的升溫每秒鐘也只有零點零幾溫升的速率,包括天氣的溫升,我們從室內到室外,整個過程也是零點零幾/秒。在火災發生的初期,電池的一氧化碳的濃度從2.4PPM,迅速升到190PPM以上。這是應急管理部、科大火災實驗室做了大量的實驗,把大量的實驗數據檢測出來,一氧化碳是鋰電池失控了以后氣體其中一項濃度變化的情況,這是一些曲線。

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溫升曲線

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CO濃度曲線

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德國戴姆勒公司鋰電池氣體實驗表

德國戴姆勒公司有一項檢測,鋰電池電芯產生熱失控以后,有許多的氣體產生,而且對每一種氣體的成分做了一些分析。我們根據這些氣體的濃度,很容易選幾種比較容易捕捉到的,比較容易探測到的氣體作為檢測的對象,這是一張表格,有二氧化碳、一氧化碳、氫氣、乙烯氣體、甲烷、丙烷等等這些氣體有大量的圖表可以反映出來。

我們設計這套系統重點是預警和處置,我們消防系統設計有一個原則:

就是要迅速、要準確。為什么要迅速、準確?通過大量的熱失控的實驗,我們建立了一個電芯熱失控火災的模型,我們根據這個情況設計了一個預警的方式,我們通過多種的傳感探測方式,1,溫度梯度的變化。2,煙霧,電芯失控的時候有大量的煙霧產生出來,在熱失控初期有少量的煙霧以及肉眼見不到煙霧,還有一氧化碳,VOC,以及溫度、濕度,通過綜合的參數來判定電池組、電芯是否將要發生熱失控,或者已經發生熱失控。

不同介質滅火以及滅火機理。這幾天聽了很多課,而且也走訪許多儲能的制造廠家。發現什么樣的情況?大家儲能箱里面安裝了消防系統,這個消防系統普遍都是七氟丙烷,有的是用儲壓罐,有的懸掛一個罐體,現在單體的容量密度越來越大,從20wh/kg做到現在320wh/kg,單體電芯的容量越來越大,很少有人做熱失控實驗,著火實驗,300安時的電芯產生熱失控的視頻可以發給大家,非常危險。產生的煙霧從遠處看就像是小型的原子彈,產生這么大的煙霧。假如遇到有點火源或者復雜電場環境下電弧放電,它可能會爆炸。我們從不同的廠家買了電芯,每個不同廠家的電芯產生熱失控的情況不完全一樣,制造電芯質量好的廠家,熱失控的模式包括產生熱失控的溫度、火焰大小、產生煙霧大小、發生時機都非常有規律,但是有質量不太好的廠家,我們在做熱失控的過程當中會爆炸,也就是說非常的危險。我們可以說電芯不會產生熱失控這是不可能的,鋰電池本質安全所決定的有可能熱失控,因為它會受到其他方方面面的影響。我們配合了國家相關一些部門,包括火災實驗室做了一些實驗。我們發現七氟丙烷可以有效的撲滅鋰電池電芯著火后的明火,但是熱失控不可逆的化學反應會繼續產生熱量,而且熱量聚集越來越多,當我們一次性把七氟丙烷噴射完以后,火是滅了,但是隨著氣體的分散、消散,電芯產生的熱量會引起第二次、第三次的熱失控,極有可能復燃,這是最關鍵的問題。也就是說,我們有的地方可能儲能電站產生火災以后,初期的火滅了,但后期的熱失控會讓火再次升級,或者說雖然滅了火,但是沒有帶走熱量,這是一種情況。

還有二氧化碳降溫,二氧化碳是純粹的物理降溫過程,通過實驗來看降溫效果不是很明顯?;褂脅捎酶煞鄣拿鴰?,只是擺設。水是最有效的一種滅火的方式。水產生蒸汽以后帶走大量的熱量,非常有效,但有造成電池短路的風險。在整個消防系統當中,能確保這個消防系統是萬無一失嗎?是否存在誤啟動或者不動作,單個電芯產生熱失控以后,整個消防系統啟動了以后帶來的后果,大家可以想像到有些電芯經過水以后,會報廢,小小的一個事故會帶來大大的損失。這就是水滅火的優缺點,滅火很有效,但是副作用也是比較大。

通過這些實驗看,我們現在選擇了一種全氟己酮,到空中就完全揮發了,對大氣沒有污染。在常溫情況下,像水一樣的液體,超過48度迅速揮發,它的蒸汽壓是水的25倍。也就是說從液體轉化氣體的時候帶走大量的熱量。而且有效的滅火和有效的降溫,上面對不同的滅火機理所做得一些研究。

大家可以看磷酸鐵鋰電池的熱失控特性,可以最高達到400度,三元鋰電池可以達到800度。這是做得實驗,通過FK5112會迅速降低。如果說把電池熱失控以后自然降溫,可能25分鐘,從300度降到100度。假如沒有滅火介質介入的話,在整個降溫過程當中可能把它的熱量會傳遞其他相連的電芯產生熱失控。這是FK5112介入的對比,整個電芯產生熱失控以后,把整個箱子里面噴入FK5112,7分鐘從300度降到150度,大多的廠家電芯外部溫度不超過150度,可以保持很長的時間不會發生熱失控,為后續的處置爭取了時間。

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自然冷卻

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噴霧介入

我們在國內首創設計了一套根據FK5112常溫下液體的特性設計了高壓泵和霧化裝置,通過我們泵體把FK5112噴射到需要滅火的地方去。我們采取一個模式是什么樣的方式呢?第一,把火迅速滅了,根據不同容量的電芯,按照設定的程序我們持續間斷的來進行滅火介質的介入。我們保持一個相對的空間里始終有滅火介質的存在,而且在不斷地降溫,而且逐步的降溫。在這個過程當中,一方面抑制火災的產生,另一方面把電芯所產生的熱量帶走。只有這樣,才能完全抑制熱失控再次產生。

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滅火和降溫曲線

這是滅火和降溫曲線,有很多鋸齒形,在FK5112介入的時候溫度會下降,下降了以后迅速地上升,然后再下降,在回升再下降,這樣形成逐步下降的趨勢。也就是說,通過我們多次噴射以后把熱量帶走。我們如果采用一次性的噴射方式,即使FK5112也達不到這樣一個效果。這是我們在PACK電芯做得一個實驗,噴射的時候溫度下降非???,也迅速地上升。七氟丙烷并不能有效抑制原理在這里,一次迅速滅了,但是會迅速回升,形成二次明火。

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系統組成

這是儲能方案的介紹,基于上述原理,系統包括報警單元、數據處理、消防主機,包括后續的處理。剛才有領導說用水,實際上我們方案當中也有水,我們通過大量實驗,我們發現只要真正大火著起來,什么樣的滅火器沒有用。最有效的方式是水,水是最后一道防線,讓第一個箱子燒了,不讓第二個箱子燒了。假設把FK5112介質噴完了以后火還沒有滅,雖然這個概率很小,我們設計還有一個轉換開關,把外部的消防水接入我們系統,進行噴霧,進行最后一道滅火。

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儲能專用消防主機

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監控平臺

這是監控管理平臺的模型。這是我們系統組成,包括我們有火災的紅紫外監控,包括探測???,我們的探測??槭怯憊芾聿康諞桓鐾ü蘭際跫ǖ?,專門用于鋰電池火災預警的,它的控制的策略可以分為一級、二級、三級,一級可燃性氣體、二級可燃氣體加一氧化碳或氫氣,三級是在二級的基礎上加溫度梯度,這里需要提醒的是閾值的設定非常重要。

對于儲能消防,我們總結了八個字“精準、高效、持續、友好”,第一,精準就是準確。精準定位整個儲能系統哪里出了問題。第二,高效,利用有限資源實現高效的滅火。第三,持續,持續取走熱量,持續降溫。第四,友好,對整個環境不造成破壞。

我分享到這里,謝謝大家。

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儲能方艙電池簇熱失控試驗場景

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滅火減溫后試驗場景


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