[发明专利]一种基于液氮的预制舱式电化学储能站的灭火降温系统

说明书

本发明提出一种基于液氮的预制舱式电化学储能站的灭火降温系统，包括液氮泵、液氮储罐、液氮真空管、超低温电磁阀、远程控制器和喷头、压力表、软管，预制舱内还陈列有电池架；本发明的系统放置在预制舱内，可在由锂离子电池发生热失控引发火灾后，对预制舱内电池喷洒液氮，液氮汽化为氮气，体积迅速膨胀，降低了电池周围的氧气浓度，火焰无法维持，进而实现灭火。同时，液氮汽化会吸收大量的热量，在作用于电池表面后，有效降低电池表面温度，冷却电池，从而防止电池之间发生热失控传播。最后，由于大量的氮气聚集在预制舱内，降低了由于电池热失控产生的可燃性气体的浓度和温度，抑制了电池复燃的发生。

技术领域

本发明属安全技术领域，涉及锂离子电池火灾抑制领域，特别的，包含一种基于液氮的预制舱式电化学储能站的灭火降温系统。

背景技术

近年来，由于空气污染和温室效应，人们开始减少化石能源的使用，倾向于能量密度高、循环寿命长、自放电小的锂离子电池。越来越多的电化学储能电站使用锂离子电池作为储能载体。在未来一段时间内，预制舱式电化学储能站的规模将进一步扩大。虽然锂离子电池作为一种新能源具有很多优点，但是其仍存在一些危险性，尤其是在滥用情况下，易发生热失控、引发火灾。预制舱内电池紧密排列在一起，若其中一节电池发生热失控，没有很好的降温措施，即使将明火熄灭，电池残余的温度仍很高，易发生复燃，同时高温可能引起相邻电池发生热失控，进而导致预制舱内电池热失控传播，引发大规模的火灾或爆炸事故，造成经济损失和人员伤亡。

目前，现存的电化学储能站预制舱内的消防系统仅搭载气体灭火系统，存在着严重的不足和缺陷。气体灭火系统虽能有效熄灭电池火灾，但是降温效果差，电池灭火后的温度仍很高，且电池内部的放热反应由于未及时散去的高温仍在继续进行，热量通过热传导等方式传给相邻的电池，这将可能诱发相邻电池发生热失控，进而发生热失控传播，造成大规模的火灾，且由于电池热失控时和后续内部反应的进行，电池产生的大量高温可燃气体未能得到有效的处理，增加了电池复燃的危险。然而，适用于电化学储能站预制舱灭火降温系统还很少见，无法满足预制舱式储能站的安全需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，弥补气体灭火系统降温效果差等不足和缺陷，本发明针对电化学储能站预制舱中电池火灾的特点，提出了一种更为高效的灭火降温系统，即一种基于液氮的预制舱式电化学储能站的灭火降温系统。本发明的灭火降温系统具备了熄灭明火，冷却降温的功能，在电池热失控发生火灾后迅速熄灭明火，降低电池和高温可燃性气体的温度，稀释高温可燃烟气的浓度，防止电池组内发生热失控传播和电池复燃，防止电池火灾的进一步扩大。

本发明的灭火系统，直接作用于电池热失控发生火灾后，通过液氮汽化体积膨胀，降低电池周围氧气浓度，使火焰无法维持，实现快速灭火。同时，汽化吸收大量的热量，有效降低电池表面温度，冷却电池，从而防止电池之间热失控传播的发生。由于大量的氮气聚集在预制舱内，降低了由于电池热失控产生的可燃气体的浓度和温度，阻止了电池发生复燃，控制了电池火灾的进一步扩大，有效降低了财产损失和人员伤亡，保障储能系统的安全性。

本发明的技术方案为：一种基于液氮的预制舱式电化学储能站的灭火降温系统，包括：

液氮泵、液氮储罐、液氮真空管、超低温电磁阀、远程控制器和喷头、压力表、软管，预制舱内还陈列有电池架；液氮泵通过软管连接到液氮储罐中，为液氮储罐提供压力，所述液氮泵连接有压力表，用于实时指示压力情况；所述液氮储罐顶部的液氮出口管通过超低温电磁阀连接到液氮真空管，所述超低温电磁阀安装在靠近液氮储罐出口管一端的液氮真空管上；所述液氮泵和液氮储罐安装在预制舱角落处，喷头安装在预制舱内两侧电池架上方，喷头作用范围覆盖整个电池架。

进一步的，所述液氮泵和液氮储罐安装于预制舱的角落处，液氮泵连接液氮储罐为液氮提供压力驱动，喷头位于预制舱内两侧电池架上方，喷头数量为多个。