《仓储锂离子电池火灾与细水雾灭火技术模拟研究》

技术简介：

随着国家对新能源产业的重视,锂离子电池产业得到了较大的发展,使得锂离子电池广泛应用于人们生活的方方面面,但锂离子电池由于质量问题或热滥用可能导致热失控,进而诱发火灾事故,成为制约其发展的主要因素之一。近年来锂离子电池事故时有发生,尤其是锂离子电池仓库一旦发生火灾爆炸事故就会造成严重的经济损失以及恶劣的社会负面影响。而目前市场上尚无针对锂离子电池仓库设计的专用事故应急管理技术设备,对锂离子电池仓库的应急管理相对滞后。因此通过对锂离子电池进行实验研究与模拟,研究探讨仓储锂离子电池火灾影响因素变化规律及最佳灭火参数。对仓库中锂离子电池火灾的事故防控与应急救援意义较大,对锂离子电池的安全储存具有非常重要的理论和实践意义,为仓储锂离子电池火灾的提前预防和火灾事故的应急处理提供重要科学参考。具体工作和成果如下:(1)通过对车用锂离子电池进行火灾燃烧实验,观察锂离子电池热失控现象,分析锂离子电池燃烧温度、烟气运动规律以及烟气组成成分等情况,可知在锂离子电池火灾发生过程中,锂离子电池热失控反应随着锂离子电池数量的增加而越发剧烈,温度上升速率越快、热释放速率越快、CO以及CO_2产生浓度越高,O_2浓度消耗越快,火灾危险性更大。(2)通过PyroSim火灾模拟软件建立仿真模型,模拟仓储锂离子电池火灾场景,分析比较仓储锂离子电池发生火灾时温度、烟气浓度以及热释放速率变化。由模拟结果可知仓储锂离子电池发生火灾时,温度急剧上升,最高可达1800℃左右,产生的烟气速度快且大都含有有毒有害物质,对人体伤害极大。在各锂离子电池火灾场景中,仓库内锂离子电池火源周围温度升高速度最快,产生的CO、CO_2浓度最高,O_2消耗量最多,因此锂离子电池仓库一旦发生火灾,锂离子电池火源周围是最危险的地方。此外实验与模拟结果有着较大差异,主要是由于模拟处理优化的影响。(3)细水雾对仓储锂离子电池火灾灭火研究。采用定量的方法,研究细水雾喷射高度、喷射流量、喷射流速以及喷头数量四个影响因素。从锂离子电池表面温度,垂直与水平方向温度,仓库内CO、CO_2、O_2浓度变化情况等方面对仓储锂离子电池火灾灭火效果进行对比分析。模拟数据表明,在101KPa,60°喷射角度下,8L/min的喷射流量、50m/s的喷射流速、3个喷头数量、3.3m的喷射高度下灭锂离子电池火灾效果更好。

研发人员：谢瑞卿