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谈如何做好新能源汽车领域灭火救援准备工作

2021-03-26王喆

科学与生活 2021年33期
关键词:失控锂电池电站

王喆

摘要:近年来,新能源汽车产业的发展步伐不断加快,各大车企纷纷进军新能源汽车领域,衍生而出的动力电池制造业、充电站、换电站、维修企业等规模也不断壮大,新能源汽车领域频发火灾和爆炸事故也引起了社会各界,尤其是专业技术领域的高度关注。如何做好新能源汽车领域的灭火救援准备工作,成为了国家综合性消防救援队伍当前不得不面对的新课题。

关键词:新能源汽车;灭火救援;

引言

针对这一发展形势,笔者先后深入新能源汽车生产企业、电池及各零部件加工储存企业和充换电站进行了实地调研,对新能源汽车生产使用领域中存在的风险进行了分析,对做好针对性的灭火救援准备工作进行了探讨,仅供大家参考。

一、事故风险分析

(一)企业生产风险

笔者所走访的新能源汽车生产企业及锂电池制造企业均为组装生产,不涉及锂电池原材料加工制造,火灾风险相对较低。经走访调研了解,新能源汽车生产过程中涉及到的火灾风险排名首位的为锂电池热失控。据企业技术人员对相关案例分析,热失控事故产生的原因主要表现为:电芯自身质量工艺不达标,或者锂电池在安装搬运过程中掉落碰撞,以及机械臂等吊运装置定位不准导致的电芯穿刺。

(二)新能源汽车使用中的风险

1、高压触电风险

新能源汽车的驱动电压一般都在380V以上,商用车更是高达500V以上。在事故发生时,强大的动能冲击存在高压线路破损的可能性,在控制系统不能及时切断电源的情况下,可能会通过车体导电,一旦救援人员直接或间接同时接触电源正负极,即可受到电击伤。

2、有毒烟气风险

三元锂电池或磷酸铁锂电池的工作原理为锂离子在电能作用下,通过电解液实现电能和化学能的交互释放,其热失控后的高温燃烧都伴随有氟化氢、氰化氢等有毒物质的产生并释放,易对救援人员身体造成极大危害。

3、高温燃烧风险

开放空间中,家用车的汽、柴油起火后燃烧温度约500℃,但动力锂电池起火时会伴随有氢、氧的释放,同时电解液析出会导致其它锂电池短路加剧热量释放,可在短时间内使温度达到1000℃以上。

4、物理爆炸风险

锂电池包为密闭壳体,既有合金材料的壳体,也有复合材料的壳体,都具有很强的硬度,但在电池故障导致火灾发生时,内部会快速释放大量气体,会导致壳体在薄弱处发生撕裂爆炸,形成抛射性的爆炸伤害。

(三)充(換电)站的风险

1、触电风险

站内工作人员多为电池充换电系统管理技术人员,有的缺少高压电操作资质,事故发生时若操作不慎,可能导致人员发生触电发生伤亡。

2、链锁反应风险

换电站内部操作空间小,电池包堆放密度大,加之多为钢结构密闭空间,导致事故发生时容易快速大量蓄热,并因高温或短路发生多个电池包的热失控链锁反应。

3、断电风险

换电站内部主要依靠线性感温系统探查异常锂电池包,并通过自动机械臂予以抓取搬移。但由于缺少国家强制标准,多为单回路供电,抓取装置缺少必要的应急驱动电源,若外部电源断电,无法及时对事故锂电池包进行转移。

4、物理爆炸风险

换电站多为集装箱存储模式,缺少必要的泄压口,如果内部存储的锂电池包大量起火燃烧,释放的大量热和气体无法及时排出,可能导致集装箱箱体形成撕裂抛射性爆炸。

5、消防设施失效风险

各类型换电站均设置温度监控报警装置,但控制柜或服务器均与锂电池包同箱存放,一旦发生事故可能会因为受到影响立即失效。喷淋系统的水箱在冬季低温环境下的防寒保暖措施也有待考量。

二、企业风险控制措施

(一)新能源汽车及电池生产企业

1、制定完备的应急处置预案。针对企业生产类型、建筑结构类型、危险区域位置及人员结构,制定详尽的应急处置预案,提高事故发生时的响应速度。以母预案+子预案的方式进行制定,区分生产、待生产状态,靶目标分别针对生产线、测试区、停放区、电池储运区,甚至针对各电池叠放类型(位置)进行分别制定。

2、落实有效分隔措施。在整车生产线与锂电池中转(储存)区域之间应采取防火墙、防火卷帘、水幕系统等设施进行有效分隔。同时,对电池储存区单位面积存储量应进行必要控制,防止事故发生时火势快速蔓延。

3、完善应急处置手段。应将即时搬离作为锂电池热失控故障的首要处理措施,尽量利用叉车进行第一时间转移并安置在空旷地区进行现场监控。针对应急处置操作者,应配备必要的隔热、绝缘装备。有条件的,应在电池储存区设置红外测温报警装置,实施不间断的扫描监控。

(二)充换(电)站

1、站房设计方面,应按照乙级以上标准,充分考虑毗邻建筑(区域)防火间距。

2、钢结构集装箱式模块建筑,要结合灭火救援实际需要,合理选取其泄压、泄爆位置,尽量减少其对灭火救援行动的影响。、

3、基础设施方面应增配备用应急电源或灭火救援紧急供电接口,保证自动机械臂在事故状态下能够正常工作一定时间,确保事故锂电池包能够被转运。此外,站房应配置应急沙(水)坑,用于热失控电池的应急安置。

三、灭火救援准备要点

(一)摸清底数,建立完善预案体系。

应重点针对新能源汽车生产企业,锂电池生产、组装和运输企业,使用新能源汽车运营的公共交通线路,充换电站和公共充电桩等基础设施建设情况进行全面摸底调查,核准基础数据信息,分别制定类型和重点单位灭火救援预案。基础数据信息的重点包括车辆型号和结构、锂电池性能、生产工艺流程、建筑防火分隔设施、热失控应急处置设施、新能源汽车或锂电池常态储量、充换电站落地电压和变压装置、充换电站或充电桩额定工作电压等。

实地熟悉,提升快速响应能力。

新能源汽车和锂电池火灾事故处置的一个重要原则是“快速处置、防止链锁反应”。应加强对新能源汽车生产企业和锂电池生产、组装、运输企业,以及充换电站、公共充电桩等对象的实地熟悉,重点熟悉场所高压电使用情况、断电措施、进攻通道、水源情况、建筑防火设施、新能源汽车或锂电池存放形式,以及快速转移疏散的途径、方式等,防止热失控效应的链锁反应。

加强学习,提升应急处置能力。

应重点掌握新能源汽车结构与传统燃油汽车的结构区别,了解破拆的注意事项;掌握车辆断电技术和不同车型断电装置位置;掌握不同能量和电压的锂电池风险特性;掌握不同场所、对象可能存在的电压等级和防护要求;掌握不同情况的灭火救援处置规范流程。

配齐装备,强化安全管控能力。

新能源汽车和锂电池火灾事故处置的另一个重要原则是“断电优先、冷却抑爆”。应重点加强电绝缘装具的配备和随车执勤,并加强装备的熟悉和应用操作训练;同时应加强移动遥控大流量水炮的随车配备和应用,精简一线作战人员,保持安全防爆距离,最大限度以装备替换人员,有效防控作战安全风险。

结束语

本文的研究仅是建立在特定新能源车生产企业、特定类型锂电池和按照企业自定模式所建设充换电站的基础之上,难以有效覆盖所有类型对象,所做的分析评估、提出的措施建议仅供参考。

参考文献

[1]岳雄飞.新能源汽车火灾的灭火战略战术研究[J].消防界(电子版),2021,7(04):84+86.DOI:10.16859/j.cnki.cn12-9204/tu.2021.04.046.

[2]柯锦城,杨旻,谢宁波,罗成.锂电池电动汽车灭火救援技术探讨[J].消防科学与技术,2017,36(12):1725-1727.

[3]樊明明,郑伟.新能源汽车火灾原因分析及对策研究[J].消防技术与产品信息,2017(11):77-78.

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