鋰離子電池場所滅火設(shè)計之一 電池燃燒機理及火災(zāi)事故分析
轉(zhuǎn)載。劉植蓬
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前言
新能源中鋰離子電池廣泛得到應(yīng)用,主要有三大類,一是是電動交通工具,二是建筑及生產(chǎn)所采用的備用電源,三是專業(yè)儲能設(shè)施。我國在鋰離子電池的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)先于世界各國,單新能源汽車占全球份額65%。鋰離子電池在全球形成了中國、韓國和日本三大生產(chǎn)國,而且我國的產(chǎn)業(yè)規(guī)模是日本、韓國總量的10倍以上,質(zhì)量也領(lǐng)先,不過,國內(nèi)也存在不少中小企業(yè),造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。
據(jù)應(yīng)急管理部門統(tǒng)計,僅2023年第一季度,新能源汽車自燃率上漲了32%,平均每天就有8輛新能源車發(fā)生火災(zāi)(含自燃)。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2021年,近10年間,全球共發(fā)生32起儲能電站起火爆炸事故。其中,日本1起、美國2起、比利時1起、中國3起、韓國24起。電動汽車和其他交通、運載工具,由于存在碰撞、摩擦等運動狀態(tài)容易造成電池機械濫用,不確定因素多,建筑及生產(chǎn)采用的鋰離子電池備用電源,如消防控制室的備用電源,由于儲能能量小,都不作為電池質(zhì)量控制和消防設(shè)施設(shè)計的研究對象,本系列文章重點從儲能電站、化成車間及充電樁車庫分析。
從儲能電站火災(zāi)比例上看,目前國內(nèi)事故率遠低于國外,主要原因有三個,一是中國大力發(fā)展較為安全的磷酸鐵鋰電池,國外廣泛生產(chǎn)應(yīng)用三元鋰離子電池,三元鋰電池熔點低于200℃,磷酸鐵鋰的熔點一般在1200℃左右。美國、韓國之所以事故特別多,原因是絕大部分儲能電站采用了韓國產(chǎn)的三元鋰離子電池,二是中國雖然建設(shè)了不少儲能電站,但是投入使用率低。三是國外在儲能電站建設(shè)上走在前面,在消防設(shè)施配置和滅火戰(zhàn)術(shù)上走過一些彎路。但是,即使電池技術(shù)的領(lǐng)先,我國在鋰離子電池的應(yīng)用上,火災(zāi)或爆炸的隱患,有后來居上的趨勢,預(yù)計全球未來的消防投入和鋰離子電池火災(zāi)和事故,將集中在中國。原因在于國內(nèi)在鋰離子火災(zāi)的消防認識存在極大的誤區(qū),消防設(shè)施投入不小但隱患沒有減少,相關(guān)規(guī)范的編制缺乏消防專家的參與,且消防專家受到慣性思維的影響,電池火災(zāi)缺乏認識,削弱了消防專家的話語權(quán);滅火救援機制上,缺乏吸取國內(nèi)外事故的經(jīng)驗和教訓(xùn)進行系統(tǒng)性、技術(shù)性總結(jié),缺乏有效的針對機制和培訓(xùn);在電池火災(zāi)實驗和研究上,沒能做到完全仿真,且實驗的設(shè)計和結(jié)論,存在邏輯性問題,提供了錯誤的導(dǎo)向。
有感于國內(nèi)鋰離子電池存在的嚴重火災(zāi)隱患,以及集體性的消防認識上的誤區(qū),筆者接下來針對鋰離子電池火災(zāi)進行全面分析探討,篇幅較長,因此拆分成系列文章,本篇主要是鋰離子火災(zāi)機理介紹和火災(zāi)事故介紹分析。
01
電池濫用造成電池?zé)崾Э?/span>
常見的濫用工況分為三類:機械濫用、電濫用和熱濫用。機械濫用包括碰撞、擊穿、擠壓和針刺,電池受到機械濫用后,隔膜結(jié)構(gòu)及完整性遭到破壞,電池的正負極將直接接觸或通過電阻很小的導(dǎo)體間接接觸(內(nèi)短路),內(nèi)短路產(chǎn)生大量熱量。電濫用包括內(nèi)外短路和過充放(過充電、過放電),其中最容易發(fā)展成熱失控的要數(shù)過充電。過充電由于電池飽含能量,是電濫用中危害最高的一種。熱濫用主要包括過熱、高溫等,其通過過量熱量的輸入直接觸發(fā)熱失控鏈式反應(yīng),即就是電池?zé)崾Э禺a(chǎn)熱導(dǎo)致室內(nèi)(或封閉空間)內(nèi)溫度上升,高溫環(huán)境造成周邊的其他電池升溫再接連產(chǎn)生熱失控。熱濫用很少獨立存在,往往是從機械濫用和電濫用發(fā)展而來,并且是最終直接觸發(fā)熱失控的一環(huán)。
02
電池?zé)崾Э?/span>
鋰離子電池?zé)崾Э剡^程一般可總結(jié)為以下幾個部分:①SEI分解;②嵌鋰負極與電解液發(fā)生反應(yīng);③隔膜熔融;④正極發(fā)生分解反應(yīng);⑤電解液自身發(fā)生分解反應(yīng);⑥電解液汽化與燃燒。以磷酸鐵鋰電池過充熱失控為例,其一般過程如下圖所示:
鋰離子電池?zé)崾Э剡^程中產(chǎn)生大量可燃與有毒氣體。產(chǎn)生CO、NO、HF、SO2和HCl、HCN等毒性氣體,產(chǎn)生有機蒸汽、烷烴類、O2、H2和CO等易燃易爆氣體,其中CO2、H2和CO三種氣體占比超過70%,表1為國外實測報告中主要氣體機體積比例百分數(shù):
注:電池SOC(State of charge),即荷電狀態(tài),反映電池的剩余容量,其數(shù)值上定義為剩余容量占電池容量的比值。當(dāng)SOC=0時表示電池放電完全,當(dāng)SOC=1(100%)時表示電池完全充滿,大于1為超充。
當(dāng)鋰離子電池產(chǎn)生熱失控后,在產(chǎn)熱的同時產(chǎn)生易燃易爆氣體,增大電池內(nèi)部氣壓,超過一定壓力后,電池安全閥打開,向電池外部噴射氣體泄壓,當(dāng)電池放熱溫度較大時(研究表明熱失控電池內(nèi)部溫度可達1000℃),噴射氣體容易被點燃,經(jīng)常出現(xiàn)射流火現(xiàn)象。當(dāng)狹小空間存在多個電池時,如儲能預(yù)制艙、化成車間等,單個電池的熱失控放熱后,溫度上升引起其他電池?zé)崾Э?,噴射易燃易爆氣體如多米諾骨牌一樣疊加能量,往往產(chǎn)生爆炸。
國內(nèi)在單片(一個電池模塊)或少量電池?zé)崾Э氐膶嶒炑芯?,發(fā)現(xiàn)電池?zé)崾Э剡^程中的化學(xué)能與燃燒熱之和分別為其儲存電能的3~4倍。電池?zé)崾Э胤譃殡姵嘏蛎?、射流火、穩(wěn)定燃燒等過程,熱失控過程中100%SOC電池的火焰溫度可達1500℃ ,且高SOC的電池具有更高的火災(zāi)危險性。高SOC的電池在同等熱源下具有更短的熱失控觸發(fā)時間和更劇烈的燃燒現(xiàn)象。
多個電池組合單元中,熱失控引發(fā)多米諾骨牌效應(yīng),釋放出更多的易燃易爆氣體(有機蒸汽、烷烴類、H2和CO等),含量往往在爆炸極限范圍內(nèi),容易發(fā)生爆炸。國內(nèi)外實驗測算到混合氣體的爆炸下限為6.3%左右,爆炸上限為38.4%左右,而且,隨著SOC的增加,熱失控釋放氣體中CO和H2所占的體積分數(shù)增加,導(dǎo)致爆炸極限的范圍加大,爆炸下限也會相應(yīng)降低。高溫會導(dǎo)致熱失控氣體中的可燃氣體成分增加,也使爆炸下限降低。
03
電池?zé)崾Э厝紵攸c及消防措施
電池?zé)崾Э睾?,?nèi)部產(chǎn)生高溫并釋放易燃易爆氣體,是電池內(nèi)部能量的釋放,SOC越大,釋放的能量及氣體越多。熱失控整個過程不需要氧氣,就能持續(xù)放熱及噴射出易燃易爆氣體,造成目前全世界尚未尋找到有效的滅火劑。因為傳統(tǒng)上的滅火劑的滅火機理都是通過降溫、窒息(隔絕氧氣)、化學(xué)抑制等手段,后兩種手段阻止不了沒有氧氣的燃燒,降溫也不能阻止電池?zé)崾Э氐某掷m(xù)釋放能量。
因此,電池火災(zāi),沒有有效的滅火手段,只有抑制手段,最好的抑制手段是通過淋水降溫帶走熱量,控制火災(zāi),避免蔓延。但是,淋水降溫造成電池?zé)崾Э剡^程緩慢,延長了燃燒時間,對于儲能艙,甚至需要幾天才能完成燃燒,連續(xù)幾天的淋水量,不用說設(shè)置在沙漠地區(qū)的儲能站,就是在城市邊緣,消防水源都是個挑戰(zhàn)。因此美國不建議所有的電池火災(zāi)均要用水抑制,要根據(jù)具體情況分析確定,當(dāng)儲能單元具備防火分隔條件(充足的防火間距)時,消防員僅僅需要在附近上風(fēng)向警戒即可,盡快完成燃燒及善后工作。
極早期探測并通過氣體惰化系統(tǒng)(如全氟己酮)隔絕氧氣,只能是暫時性抑制已經(jīng)釋放氣體火災(zāi)和爆炸,但不能阻止電池失控后的持續(xù)放熱和噴射易燃易爆氣體,也不能降溫,不能阻止電池之間熱失控的多米諾效應(yīng)。當(dāng)密閉空間釋放出更多的易燃氣體后,造成空間超壓產(chǎn)生物理破壞,這種破壞,以及人為開門及通風(fēng),都造成浸漬氣體(如全氟己酮)濃度降低,氧氣進入,產(chǎn)生復(fù)燃、轟燃乃至爆炸。
因此,抑制系統(tǒng)也難以實現(xiàn)抑制目的,僅可以延緩熱失控、燃燒和爆炸時間,對于設(shè)置在建筑內(nèi)的電池倉庫、化成車間、儲能房間等空間,若存在人員疏散需求,必須采用抑制系統(tǒng),延緩燃燒和爆炸時間,為安全疏散爭取更多時間。至于無人且獨立的專用建筑,如儲能站,則不宜設(shè)置抑制系統(tǒng),不論是噴淋還是全氟己酮,消防的重點在于防火分隔及防爆通風(fēng),防爆通風(fēng)可以迅速將電池產(chǎn)生的易燃易爆氣體散發(fā)到大氣中,減少易燃易爆氣體濃度,減少火災(zāi)產(chǎn)生和降低爆炸能量。
04
鋰離子電池火災(zāi)的經(jīng)驗教訓(xùn)
1.鋰離子電池工廠的火災(zāi)事故
鋰離子電池工廠,風(fēng)險最大,火災(zāi)頻發(fā)的場所是化成與靜置車間、殘次品電池倉庫等。
2009年11月7日加拿大特雷爾市的鋰離子電池回收倉庫發(fā)生火災(zāi),大火直到第二天下午才徹底燃盡熄滅。
2012年11月28日深圳大鵬電池有限公司老化房起火,燒毀多個貨柜式老化房及一批半成品電池,該公司還于2010年退回電池存放處自燃起火,撲救后復(fù)燃。
2016年5月31日下午五時五十三分,江蘇海四達電源有限公司(啟東)鋰電池滿電態(tài)擱置倉庫發(fā)生一起爆炸事故,造成2死18傷 涉事企業(yè)停產(chǎn)。
2016年7月10日上午9時03分,深圳美拜電子廠為四樓老化車間的鋰電池半成品起火爆炸,導(dǎo)致1名消防員臉部灼傷,腿部骨折,另有2名消防員和2名群眾撞傷。
2023年5月11日22時許,廣東省東莞市石排鎮(zhèn)廣東嘉拓新能源工廠5樓活化房(化成車間)鋰離子電池?zé)崾Э仄鸹鸨?,天空出現(xiàn)蘑菇云,過火面積約1000平方米。
2.鋰離子電池室外儲能電站的火災(zāi)事故
(1)2019年4月,美國亞利桑那州皮奧里亞市麥克米肯(McMicken)儲能項目爆炸。
事件造成四名消防員受傷,兩名開門的消防員重傷。該項目采用氣體抑制系統(tǒng),起火1min后開始噴氣(下午16:55),10s內(nèi)注入713磅全氟己酮,控制住明火但不能阻止電池?zé)崾Э匾约盁崾Э睾笊郎卦斐善渌姵叵嗬^出現(xiàn)熱失控。消防員多次在事故集裝箱附近檢測到CO和HCN的危險濃度,但濃度出現(xiàn)逐漸下降的情況,經(jīng)過3個小時的觀察和商議,決定冒險打開集裝箱門通風(fēng),消防員在打開門后(20:01),看到濃密的白煙從門口流出,使用熱像儀測量溫度和錄像消防員撤離并報告集裝箱內(nèi)沒有火焰和電弧,晚上20:04,錄像消防員已經(jīng)距離集裝箱門70英尺處休息,發(fā)生轟燃和爆炸,爆炸沖擊波將附近的消防員掀倒到遠處,爆炸區(qū)外人員描述爆炸火焰從集裝箱門向外延伸至少75英尺,高度約20英尺。這兩名參與開門的消防員距離最近,多處骨折、內(nèi)出血及化學(xué)燒傷,傷勢嚴重。
亞利桑那州麥克米肯(McMicken)儲能項目爆炸事件,是鋰離子電池消防技術(shù)發(fā)展上的極其重要的轉(zhuǎn)折點,爆炸事件基本上否決了氣體惰化系統(tǒng)在鋰離子電池儲能項目應(yīng)用上的可行性,基本上結(jié)束了氣體惰化系統(tǒng)在此之前的技術(shù)爭議,造成國際上主流消防標準相繼修訂,增加或修訂了火災(zāi)探測與撲救、爆炸控制、排氣通風(fēng)、氣體探測、熱失控等要求。也對全球的鋰離子電池火災(zāi)的消防撲救產(chǎn)生了深遠的影響,“無為”新消防戰(zhàn)術(shù)在儲能電站廣泛應(yīng)用,即就是在防火分隔可靠的前提下,盡量不干預(yù)儲能單元的燃燒,避免減緩電池?zé)崾Э剡^程。
(2)2021年7月30日,澳大利亞維多利亞特斯拉Megapack儲能項目火災(zāi)。
在設(shè)備調(diào)試期間,一個集裝箱內(nèi)13噸鋰電池完全著火,消防員,消防人員連夜監(jiān)視、控制火勢并阻止火勢蔓延到附近的電池儲能系統(tǒng),大火持續(xù)四天后才被撲滅,現(xiàn)場經(jīng)過緊急疏散沒有人員受傷。
(3)2021年9月4日美國Moss Landing儲能項目火災(zāi)。
項目規(guī)模300MW/1200MWh,因電池嚴重過熱、導(dǎo)致噴水滅火降溫系統(tǒng)啟動,但部分軟管及管道的接頭發(fā)生故障、導(dǎo)致水噴到電池架上,進而導(dǎo)致其他電池短路產(chǎn)生電弧,繼而產(chǎn)生了連鎖反應(yīng)、產(chǎn)生了更多的煙霧和熱量又令其他位置噴水系統(tǒng)啟動,令更多的電池被損壞。事故并未造成人員傷亡或?qū)χ苓吷鐓^(qū)造成影響,但造成7%的電池模塊受損。此電站于2022年2月13日晚上再次發(fā)生事故,大約有10個電池架被熔化。
(4)2022年4月18日,位于美國亞利桑那州的錢德勒鋰電池儲能電站火災(zāi)。
電池發(fā)生冒煙和悶燒情況并觸發(fā)火警,內(nèi)部的自動噴水滅火系統(tǒng)持續(xù)運行,為儲能系統(tǒng)降溫、有效控制火勢,但未能撲滅,電池仍在持續(xù)悶燒和冒煙近兩個星期,致使當(dāng)?shù)厮姆种挥⒗锓秶鷥?nèi)的民眾需要撤離疏散。這次消防局吸取2019年皮奧里亞市儲能項目爆炸事故的教訓(xùn),沒有過度干預(yù)火災(zāi),但也通過機器人打開儲能設(shè)施的大門,讓氣體消散。錢德勒消防隊長Keith Welch說:“我們采取了防御和處理策略,對我們來說,不會貿(mào)然地打開門,因為知道將面臨一些潛在的危險,而電池退化和排出的氣體可能導(dǎo)致不同危害”。
(5)2023年8月法國Saucats發(fā)生的Amarenco儲能電站火災(zāi)。
起火事故當(dāng)中,該起事故所在的儲能電站部署了將近50個鋰電池集裝箱。但由于每個集裝箱單元之間設(shè)置了一定的安全距離,消防人員并未直接撲滅火災(zāi)而是在集裝箱周圍設(shè)置防護,加之集裝箱自身配備的消防系統(tǒng)發(fā)揮作用,最終火情在未發(fā)生火災(zāi)蔓延和人員傷亡的情況下得到有效控制。
(6)2023年9月29日,法國Saint-Esprit某養(yǎng)雞場儲能電站發(fā)生火災(zāi)。
火災(zāi)發(fā)生時,共有400個儲能鋰電池正在運行?;馂?zāi)損毀了一個儲能模塊,附近的房屋窗戶被炸毀,現(xiàn)場周圍至少有300個家庭感受到了爆炸,經(jīng)濟損失達到了百萬歐元。法國電力集團EDF的工作人員首先將損毀裝置中斷,將損毀裝置用EDF藥劑中和,消防員用水來建立屏障,同時使用干粉、泡沫滅火劑控制火勢。
(7)韓國儲能電站火災(zāi)
到目前為止,韓國非戶用儲能電站火災(zāi),占比接近全球一半,原因是普遍使用了三星、LG生產(chǎn)的三元鋰離子電池。頻發(fā)的火災(zāi)和爆炸,對韓國的儲能產(chǎn)生嚴重的影響。
3.建筑內(nèi)部儲能電站或電池室的火災(zāi)事故
儲能電站廣泛應(yīng)用,往往伴隨風(fēng)力、太陽能等發(fā)電站配套建設(shè),而太陽能光伏發(fā)電,往往利用建筑屋面建造,歐美土地資源豐富,建筑多為單多層建筑,屋面太陽能光伏發(fā)電的配套儲能電站,往往在室外獨立設(shè)置儲能房間或集裝箱,中國則往往設(shè)置在建筑室內(nèi)。
我國的屋面太陽能光伏發(fā)電的配套儲能電站,往往缺乏地面空間設(shè)置,一般都設(shè)置在建筑屋頂房間或其他建筑內(nèi)其他位置,存在較大的火災(zāi)及爆炸隱患。
美國亞利桑那州Buckeye附近沃爾瑪屋頂太陽能發(fā)電及儲能系統(tǒng)(APS公司)
歐洲是使用戶用儲能設(shè)施最多的地區(qū),且住宅類型基本是獨戶住宅(別墅),戶儲系統(tǒng)數(shù)量多、規(guī)模小,經(jīng)常設(shè)置在地下室,通風(fēng)不良,缺乏消防設(shè)施,缺乏相應(yīng)的可行的技術(shù)規(guī)范,難以消防管理,經(jīng)常出現(xiàn)爆炸事故。戶用儲能設(shè)施火災(zāi)及爆炸事故也是集中在三元鋰離子電池,磷酸鐵鋰電池占比很小。
(1)2021年4月16日,北京大紅門儲能電站起火爆炸。
福威斯油氣公司、北京平高清大科技發(fā)展有限公司聯(lián)合體與集美家居公司簽訂合作協(xié)議,集美家居大紅門店負責(zé)提供安裝及運營場地,享受項目優(yōu)惠電價北京集美家居大紅門店。事發(fā)前,建筑面積經(jīng)改擴建增加至208102.55平方米。院內(nèi)主要有8個場館及其它配套建筑。事發(fā)建筑位于1#館東側(cè)院內(nèi),主要包括北樓、南樓兩棟磚混結(jié)構(gòu)建筑,南北樓之間建有室外地下電纜溝。北樓為地上二層建筑,建筑面積約1060平方米。一層分別為光儲充一體化項目儲能室及設(shè)備間,集美家居公司自用的35千伏變壓器室、6千伏配電室、變配電值班室,二層為集美家居公司35千伏控制柜室。其中:6千伏配電室有1條東西向主電纜管溝及配電柜;儲能室內(nèi)有2條東西向電纜管溝、4組電池柜(共56列電池簇,使用圓柱形磷酸鐵鋰電池)。南樓為地上一層建筑,建筑面積約245.6平方米,分別為控制室、門廳及維修間、西電池間、東電池間和設(shè)備間;控制室局部加裝二層。西電池間安裝12組電池柜(共48列電池簇,使用方形磷酸鐵鋰電池),東電池間安裝12組電池柜(共48列電池簇,使用圓柱形磷酸鐵鋰電池),電池柜底部電纜在電纜夾層內(nèi)匯集進入室外地下電纜溝。事發(fā)前儲能總規(guī)模2MW/28MWh。
2021年4月16日11時50分許,發(fā)現(xiàn)南樓西電池間南側(cè)電池柜起火冒煙,隨即使用現(xiàn)場滅火器處置,12時13分許,更多人員趕到現(xiàn)場并從南樓、北樓拿取滅火器參與滅火,明火被撲滅后不斷復(fù)燃,電話報警,12時20分許,告知集美家居公司值班電工斷開6千伏配電柜與儲能設(shè)備之間的開關(guān)。13時40分許,確認開關(guān)已經(jīng)切斷。12時24分,消防救援人員到達現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)南樓西電池間電池著火,并不時伴有爆炸聲,東電池間未發(fā)現(xiàn)明火,現(xiàn)場無被困人員,隨即開展滅火救援,并在外圍部署水槍陣地防止火勢蔓延。14時13分16秒,北樓發(fā)生爆炸,23時40分,明火徹底撲滅,并持續(xù)對現(xiàn)場冷卻40小時。
爆炸造成1名值班電工殉職、2名消防員犧牲、1名消防員受傷,火災(zāi)造成直接財產(chǎn)損失為1660.81萬元。
南樓儲能電池?zé)崾Э財U散起火,產(chǎn)生的易燃易爆氣體通過電纜溝進入北樓儲能室并擴散,與空氣混合形成爆炸性氣體,遇電氣火花發(fā)生爆炸。
經(jīng)中國建筑科學(xué)研究院建筑防火研究所進行煙霧仿真模擬:南樓起火后,現(xiàn)場產(chǎn)生的煙霧混合物可通過室外地下電纜溝進入北樓室內(nèi)電纜管溝。北樓爆炸前易燃易爆氣體濃度約為31%,總量不少于280立方米。經(jīng)北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室對爆炸過程進行仿真模擬:當(dāng)北樓內(nèi)易燃易爆組分(氫氣、甲烷、一氧化碳、碳酸甲乙酯等)達到200立方米,并遇北樓儲能室內(nèi)點火源起爆,仿真模擬得到的爆炸破壞場景與事故現(xiàn)場相符,爆炸當(dāng)量為26千克TNT。
大紅門儲能電站爆炸與美國亞利桑那州麥克米肯(McMicken)儲能項目爆炸事件,是目前非戶用儲能項目中出現(xiàn)傷亡的兩個火災(zāi)案例。傷亡人員均是火災(zāi)現(xiàn)場火災(zāi)控制處理人員,McMicken可以說是人類在鋰離子電池火災(zāi)科學(xué)認識上的里程碑,改變了一些根深蒂固消防傳統(tǒng)觀念,而大紅門火災(zāi),更多的是極其低級的錯誤,是缺乏消防常識和消防設(shè)施設(shè)置和管理不到位的瀆職事件。
(2)2022年5月8日,德國卡爾夫區(qū)的Althengstett一個公寓樓用戶側(cè)光伏儲能系統(tǒng)發(fā)生爆炸。
地下室由光伏系統(tǒng)供電的6.5kW儲能電池起火冒出大量煙霧,房主曾嘗試撲滅但并未成功。幸運的是,爆炸發(fā)生在消防員進入房子之前,爆炸沖擊波造成地下室的窗戶和門、公寓和前門的窗戶都被震碎了。消防員大約花一個小時撲滅地下室的火災(zāi),拆除設(shè)備,電池箱的殘骸被移出,放在一個水槽里進行冷卻。預(yù)計損失財產(chǎn)達40-50萬歐元。
(3)2022年3月3日 ,德國南部一起公寓樓爆炸,起因是安裝在地下室內(nèi)的電池儲能系統(tǒng)因技術(shù)缺陷而爆炸,隨后在地下室又引發(fā)火災(zāi),沖擊波甚至將幾扇門窗向外推開,并掀翻了整個屋頂結(jié)構(gòu)。所幸爆炸時建筑內(nèi)無人居住,因而也沒有人員受傷。
(4)2022年2月23日, 尼日利亞首都阿布賈中央商業(yè)區(qū)的聯(lián)邦財政部大樓地下室的電池逆變器發(fā)生火災(zāi)并引起爆炸。根據(jù)介紹,當(dāng)電池爆炸時,大約有16個其他電池受到影響,大火開始爆發(fā)并產(chǎn)生濃煙。
(5)奧地利發(fā)生多起與電池儲能系統(tǒng)有關(guān)的火災(zāi)。2023年9月24日奧地利阿爾塔奇的一個定居點。當(dāng)消防隊員到達現(xiàn)場時,他們發(fā)現(xiàn)一個避難所和一座附屬建筑完全被火焰吞沒。消防部門隨后迅速撲滅了大火,好在沒有人員傷亡。
(6)珠海市香洲區(qū)屏北二路廣通物流園內(nèi)儲能柜突發(fā)起火。
起火點為物流園倉庫存放的儲能柜。該儲能柜是由5組電池柜串聯(lián)為一體,著火電池柜為1、2號柜,現(xiàn)場過火面積約5平方米,珠海市消防救援支隊在抵達現(xiàn)場后,利用水槍及移動水炮對起火部位進行滅火,同時在窗戶、墻體開辟排煙口。經(jīng)過30分鐘持續(xù)出水,現(xiàn)場明火被撲滅。然而,在后續(xù)冷卻降溫過程中,電池柜又突發(fā)爆燃,消防救援人員只能繼續(xù)出水壓制。因著火倉庫濃煙較大、自然排煙效率低,珠海消防立即啟用大功率隧道排煙機進行排煙降溫。
物流園工作人員做好防護措施操作叉車,在消防救援人員的掩護下將電池柜逐一轉(zhuǎn)移至室外空曠區(qū)域進行9小時的冷卻降溫。
4.電動汽車、電動自行車火災(zāi)事故
電動交通工具的鋰離子電池火災(zāi),多發(fā)生與交通事故、充電狀態(tài)或滿電狀態(tài)。交通事故往往造成司機和乘客受卡不能及時逃生,停止狀態(tài)下,室外火災(zāi)往往波及周邊的其他車輛,室內(nèi)火災(zāi)經(jīng)常造成人員傷亡及爆炸事件。交通事故造成碰撞及電池機械濫用引起火災(zāi),消防上無能為力,這種情況不討論。更多的傷亡卻是違規(guī)操作,將電動交通工具或電池拿回室內(nèi)充電導(dǎo)致火災(zāi)及傷亡。
據(jù)統(tǒng)計,2022年全國共接報電動自行車(電動助力車)火災(zāi)1.8萬起,比2021年上升23.4%,其中居住場所內(nèi)因蓄電池(電動自行車充電電池居多)故障引發(fā)的火災(zāi)3242起,比2021年上升17.3%。這些火災(zāi)大多發(fā)生在人員熟睡的深夜或凌晨,由于鋰電池燃燒速度快、溫度高、難以撲滅,往往造成嚴峻的后果。
(1)2011年4月25日1時13分,北京市大興區(qū)舊宮鎮(zhèn)一四層樓房發(fā)生火災(zāi),起火原因,為現(xiàn)場存放的電動三輪車電氣故障引起。造成18人死亡,24人受傷(其中重傷13人)。
(2)2017年9月25日0時12分,玉環(huán)市常興路21號民房停放在一層大廳電動自行車起火,火災(zāi)共造成11人死亡,2人重傷。
(3)2021年9月20日凌晨,北京市通州區(qū)某小區(qū)租戶張某某將電動自行車電池帶入室內(nèi)充電引發(fā)火災(zāi),致樓上5人死亡。
(4)2022年2月8日 ,上海市普陀區(qū)一戶居民家中電動自行車起火造成3人死亡。原因是住戶將電動自行車鋰離子蓄電池放在臥室內(nèi),電池故障引發(fā)火災(zāi)。
(5)2023年5月14日 ,廣州市海珠區(qū)一民房發(fā)生火災(zāi),居民將電動自行車鋰電池拿回房間充電所致,5名居民不幸遇難。
(6)2023年4月7日凌晨,北京市豐臺區(qū)一居民家中發(fā)生火災(zāi),家中1名老人身亡,還導(dǎo)致樓上試圖逃生的鄰居1死1傷。火災(zāi)事故系老人家屬將電動自行車電池拿回家充電,繼而發(fā)生爆炸起火所致。
(7)2022年11月13日凌晨,潮州市楓溪區(qū)詹厝村一電動自行車維修門店發(fā)生火災(zāi),造成3人死亡?;馂?zāi)原因是維修店經(jīng)營者在店門口內(nèi)側(cè)給電動自行車鋰電池充電過程中,鋰電池發(fā)生熱失控起火蔓延成災(zāi)。
5.鋰離子電池火災(zāi)事故消防應(yīng)對機制
綜上所述,可以總結(jié)出如下幾點:
(1)從產(chǎn)品根源上消除火災(zāi)風(fēng)險時不可能的,一段時間內(nèi)在提高電池質(zhì)量減小火災(zāi)風(fēng)險的技術(shù)發(fā)展幅度,也不會太大,消防的重點仍然在于控火。
(2)鋰離子電池火災(zāi)目前不存在可行的滅火劑,火災(zāi)只能抑制和控制,使用滅火設(shè)施的目標是降溫和抑制爆炸。
(3)鋰離子電池?zé)崾Э蒯尫乓兹家妆瑲怏w,大部分室內(nèi)電池空間,當(dāng)可能釋放氣體與空間容積比例超過爆炸下限時,應(yīng)按甲類爆炸場所設(shè)計。
(4)室內(nèi)其他空間,應(yīng)采用防爆隔墻分隔,所有穿透圍蔽結(jié)構(gòu)的管線均應(yīng)密閉封堵,更不允許出現(xiàn)洞口連通其他空間。
(5)甲類爆炸場所的鋰離子電池空間,防爆通風(fēng)比自動滅火系統(tǒng)更加重要。需要防爆通風(fēng)的場所,不應(yīng)設(shè)置全淹沒惰化系統(tǒng),至少在時間應(yīng)錯開。
(6)最好的火災(zāi)抑制系統(tǒng)是噴淋,其次是細水霧,也可以是氣體惰化系統(tǒng)與噴淋或細水霧的組合,單設(shè)氣體惰化系統(tǒng)僅能用于不存在繼續(xù)產(chǎn)熱和釋放易燃易爆氣體的空間環(huán)境。
(7)盡量避免使用氣體惰化系統(tǒng),當(dāng)需要爭取疏散時間時,應(yīng)采用應(yīng)采用氣體惰化系統(tǒng)與噴淋或細水霧的組合系統(tǒng),并采用極早期火災(zāi)探測,即是采用可燃氣體探測器。
(8)儲存電池應(yīng)嚴格防火分隔,控制每個防火單元的的總能量,避免同一空間內(nèi)的電池能量過大。降低火災(zāi)規(guī)模及減少火災(zāi)損失。
(9)每個防火單元之間應(yīng)采用防爆隔墻分隔,或通過一定的室外安全距離分隔。
(10)鋰離子電池儲能空間應(yīng)設(shè)置可遠程訪問的氣體監(jiān)測系統(tǒng)。