王喆
摘要:近年來,新能源汽車產業的發展步伐不斷加快,各大車企紛紛進軍新能源汽車領域,衍生而出的動力電池制造業、充電站、換電站、維修企業等規模也不斷壯大,新能源汽車領域頻發火災和爆炸事故也引起了社會各界,尤其是專業技術領域的高度關注。如何做好新能源汽車領域的滅火救援準備工作,成為了國家綜合性消防救援隊伍當前不得不面對的新課題。
關鍵詞:新能源汽車;滅火救援;
引言
針對這一發展形勢,筆者先后深入新能源汽車生產企業、電池及各零部件加工儲存企業和充換電站進行了實地調研,對新能源汽車生產使用領域中存在的風險進行了分析,對做好針對性的滅火救援準備工作進行了探討,僅供大家參考。
一、事故風險分析
(一)企業生產風險
筆者所走訪的新能源汽車生產企業及鋰電池制造企業均為組裝生產,不涉及鋰電池原材料加工制造,火災風險相對較低。經走訪調研了解,新能源汽車生產過程中涉及到的火災風險排名首位的為鋰電池熱失控。據企業技術人員對相關案例分析,熱失控事故產生的原因主要表現為:電芯自身質量工藝不達標,或者鋰電池在安裝搬運過程中掉落碰撞,以及機械臂等吊運裝置定位不準導致的電芯穿刺。
(二)新能源汽車使用中的風險
1、高壓觸電風險
新能源汽車的驅動電壓一般都在380V以上,商用車更是高達500V以上。在事故發生時,強大的動能沖擊存在高壓線路破損的可能性,在控制系統不能及時切斷電源的情況下,可能會通過車體導電,一旦救援人員直接或間接同時接觸電源正負極,即可受到電擊傷。
2、有毒煙氣風險
三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池的工作原理為鋰離子在電能作用下,通過電解液實現電能和化學能的交互釋放,其熱失控后的高溫燃燒都伴隨有氟化氫、氰化氫等有毒物質的產生并釋放,易對救援人員身體造成極大危害。
3、高溫燃燒風險
開放空間中,家用車的汽、柴油起火后燃燒溫度約500℃,但動力鋰電池起火時會伴隨有氫、氧的釋放,同時電解液析出會導致其它鋰電池短路加劇熱量釋放,可在短時間內使溫度達到1000℃以上。
4、物理爆炸風險
鋰電池包為密閉殼體,既有合金材料的殼體,也有復合材料的殼體,都具有很強的硬度,但在電池故障導致火災發生時,內部會快速釋放大量氣體,會導致殼體在薄弱處發生撕裂爆炸,形成拋射性的爆炸傷害。
(三)充(換電)站的風險
1、觸電風險
站內工作人員多為電池充換電系統管理技術人員,有的缺少高壓電操作資質,事故發生時若操作不慎,可能導致人員發生觸電發生傷亡。
2、鏈鎖反應風險
換電站內部操作空間小,電池包堆放密度大,加之多為鋼結構密閉空間,導致事故發生時容易快速大量蓄熱,并因高溫或短路發生多個電池包的熱失控鏈鎖反應。
3、斷電風險
換電站內部主要依靠線性感溫系統探查異常鋰電池包,并通過自動機械臂予以抓取搬移。但由于缺少國家強制標準,多為單回路供電,抓取裝置缺少必要的應急驅動電源,若外部電源斷電,無法及時對事故鋰電池包進行轉移。
4、物理爆炸風險
換電站多為集裝箱存儲模式,缺少必要的泄壓口,如果內部存儲的鋰電池包大量起火燃燒,釋放的大量熱和氣體無法及時排出,可能導致集裝箱箱體形成撕裂拋射性爆炸。
5、消防設施失效風險
各類型換電站均設置溫度監控報警裝置,但控制柜或服務器均與鋰電池包同箱存放,一旦發生事故可能會因為受到影響立即失效。噴淋系統的水箱在冬季低溫環境下的防寒保暖措施也有待考量。
二、企業風險控制措施
(一)新能源汽車及電池生產企業
1、制定完備的應急處置預案。針對企業生產類型、建筑結構類型、危險區域位置及人員結構,制定詳盡的應急處置預案,提高事故發生時的響應速度。以母預案+子預案的方式進行制定,區分生產、待生產狀態,靶目標分別針對生產線、測試區、停放區、電池儲運區,甚至針對各電池疊放類型(位置)進行分別制定。
2、落實有效分隔措施。在整車生產線與鋰電池中轉(儲存)區域之間應采取防火墻、防火卷簾、水幕系統等設施進行有效分隔。同時,對電池儲存區單位面積存儲量應進行必要控制,防止事故發生時火勢快速蔓延。
3、完善應急處置手段。應將即時搬離作為鋰電池熱失控故障的首要處理措施,盡量利用叉車進行第一時間轉移并安置在空曠地區進行現場監控。針對應急處置操作者,應配備必要的隔熱、絕緣裝備。有條件的,應在電池儲存區設置紅外測溫報警裝置,實施不間斷的掃描監控。
(二)充換(電)站
1、站房設計方面,應按照乙級以上標準,充分考慮毗鄰建筑(區域)防火間距。
2、鋼結構集裝箱式模塊建筑,要結合滅火救援實際需要,合理選取其泄壓、泄爆位置,盡量減少其對滅火救援行動的影響。、
3、基礎設施方面應增配備用應急電源或滅火救援緊急供電接口,保證自動機械臂在事故狀態下能夠正常工作一定時間,確保事故鋰電池包能夠被轉運。此外,站房應配置應急沙(水)坑,用于熱失控電池的應急安置。
三、滅火救援準備要點
(一)摸清底數,建立完善預案體系。
應重點針對新能源汽車生產企業,鋰電池生產、組裝和運輸企業,使用新能源汽車運營的公共交通線路,充換電站和公共充電樁等基礎設施建設情況進行全面摸底調查,核準基礎數據信息,分別制定類型和重點單位滅火救援預案。基礎數據信息的重點包括車輛型號和結構、鋰電池性能、生產工藝流程、建筑防火分隔設施、熱失控應急處置設施、新能源汽車或鋰電池常態儲量、充換電站落地電壓和變壓裝置、充換電站或充電樁額定工作電壓等。
實地熟悉,提升快速響應能力。
新能源汽車和鋰電池火災事故處置的一個重要原則是“快速處置、防止鏈鎖反應”。應加強對新能源汽車生產企業和鋰電池生產、組裝、運輸企業,以及充換電站、公共充電樁等對象的實地熟悉,重點熟悉場所高壓電使用情況、斷電措施、進攻通道、水源情況、建筑防火設施、新能源汽車或鋰電池存放形式,以及快速轉移疏散的途徑、方式等,防止熱失控效應的鏈鎖反應。
加強學習,提升應急處置能力。
應重點掌握新能源汽車結構與傳統燃油汽車的結構區別,了解破拆的注意事項;掌握車輛斷電技術和不同車型斷電裝置位置;掌握不同能量和電壓的鋰電池風險特性;掌握不同場所、對象可能存在的電壓等級和防護要求;掌握不同情況的滅火救援處置規范流程。
配齊裝備,強化安全管控能力。
新能源汽車和鋰電池火災事故處置的另一個重要原則是“斷電優先、冷卻抑爆”。應重點加強電絕緣裝具的配備和隨車執勤,并加強裝備的熟悉和應用操作訓練;同時應加強移動遙控大流量水炮的隨車配備和應用,精簡一線作戰人員,保持安全防爆距離,最大限度以裝備替換人員,有效防控作戰安全風險。
結束語
本文的研究僅是建立在特定新能源車生產企業、特定類型鋰電池和按照企業自定模式所建設充換電站的基礎之上,難以有效覆蓋所有類型對象,所做的分析評估、提出的措施建議僅供參考。
參考文獻
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