常温常压全氟己酮射流灭火装置在电化学储能设备中的应用

一、全氟己酮灭火剂产品介绍

全氟己酮（perfluoro-2-methyl-3-pentanone）灭火剂，常温下为无色、无味的透明液体，沸点约为49℃，蒸发潜热为水的1/25，极易汽化。它具有灭火效率高（与Halon-1301相当），对臭氧无活性（消耗臭氧潜能值ODP=0），温室效应指数（GWP）仅为1，NOAEL为10%，绝缘性能良好等特点。
全氟己酮灭火剂在欧美等发达国家应用已有20余年历史，被美国消防协会标准（NFPA2001版）收录为洁净气体灭火剂。由于全氟己酮灭火剂运输方便、相容性好、清洁环保、灭火效率高、毒性小等优越的性能，被认为是迄今为止最有前途的全面替代七氟丙烷和三氟甲烷等卤代烷烃类过渡型哈龙灭火剂的灭火剂。

★ 全氟己酮灭火剂灭火原理

全氟己酮灭火剂具有良好的灭火效果，其机理是通过物理和化学两方面的作用灭火，可分为三个过程：

第一：降温灭火：全氟己酮液体高速雾化喷出后，遇热气化，由于气化热容量大，具有较强的吸热能力，使火焰快速失去热量，破坏火灾四面体平衡。

第二：窒息灭火：全氟己酮比重大，在悬浮下落的过程中，在火焰周边可以隔绝空气中的氧气。

第三：化学抑制灭火：可以捕捉燃烧链式反应的自由基，终止火焰传播的链式反应。

二、全氟己酮灭火剂的产品优点

三、全氟己酮灭火剂的应用痛点问题和本公司解决思路

目前国内外主流全氟己酮灭火系统，有个最大的问题点就是需要搭配高压储罐存储全氟己酮灭火剂，或通过管道系统完成灭火剂长距离输送，导致设备使用成本高，且由于高压问题，在飞机、军舰等特殊领域无法使用，且在大数据机房、文物保护领域等领域，高压灭火系统存在损坏保护对象的风险。

针对全氟己酮灭火剂目前应用的痛点问题，本公司的全氟己酮灭火装置系列产品，全面贯彻常温常压下使用全氟己酮灭火剂的核心要点，在装置成本、使用安全性、灵活性，以及灭火效果等方面，拥有明显的优势。全面系统的常温常压全氟己酮灭火产品组合应用，适合在封闭、半封闭空间内，以及狭小空间内的灭火应用需求。

四、常温常压全氟己酮射流灭火装置功能介绍

• 常温常压全氟己酮射流灭火装置，采用全氟己酮作为灭火剂，可以喷射雾状或柱状灭火剂完成灭火功能。主要由常温常压储罐、全氟己酮输送管道、喷射系统、可选的传感器组合和可选的通信模块等主要部件组成。
• 喷射系统内含高速水泵，工作后快速旋转产生负压，将储罐内的全氟己酮导出，通过喷头呈雾状或柱状喷射到灭火空间达到快速无损灭火效果。
• 喷头系统可以采用旋转喷头，也可以选择安装在一个可以水平360°，上下一定角度旋转的结构内（参考消防水炮），完成着火点位置扫描定位功能。为满足封闭和狭小空间安装应用需求，也可采用定制的可模块化拼接的喷头系统。
• 装置整体改进之处就是提供了一个或多个常温常压的全氟己酮存储装置（灭火剂容量根据现场灭火要求灵活扩展），每个存储装置搭配一个灭火剂水泵喷射系统。每个喷射系统根据现场保护对象的不同，支持多种喷头形式。系统支持通信功能，启动后自动报警，且可支持跟消防主机联动功能。具有自动探测、自动报警、自动启动和手动启动的综合功能。

五、常温常压全氟己酮射流灭火装置结构示意图

备注：

1. 储罐采用塑料材质，外观和尺寸可定制；
2. 喷头支持可旋转喷头，也可选择自动跟踪定位功能的喷头。为满足狭小空间的灭火要求，也支持模块化可拼接扩展的定制化喷头系统；
3. 系统可手动启动，也支持火灾预警传感器（光纤测温传感器、热裂解传感器、复合气体传感器等）联动启动。

六、常温常压全氟己酮射流灭火装置配套传感器和通信方式

预警式传感器的应用，实现提前探测，提前工作，确保将火灾消灭在萌芽状态！

根据应用场景的灭火探测需求，射流灭火装置可手动启动，和消防报警主机联动，也可根据下列一种或多种传感器组合的报警输出启动：

• 光纤测温传感器
• DS18B20组成的多点接触式温度传感器
• 复合气体传感器： CO，H2，VOC，烟雾浓度
• 环境温度传感器
• 烟雾传感器
• 热裂解传感器
• 火焰探测传感器

七、电化学储能设备火灾特点和目前消防标准状况

电化学储能技术具有建设时间短、电能保存时间长、储能电池技术成熟、充放电速度快等优点成为当下主流的储能方式。
    电化学储能发展迅速，而其配套的消防系统却发展缓慢，电池火灾不同于其他任何火灾，在电池燃烧过程中形成气体火（C类火）、液体火灾（B类火）和固体火（A类火）混合的综合类火灾。传统的储能火灾多采用七氟丙烷气体灭火方式，其效果极差，完全无法达到扑灭火灾并持续降温抑制复燃的效果。
     目前在标准层面，从2018年到现在已经发布了多项标准，但随着储能快速发展，这些标准已不能覆盖所有的内容，尤其是储能消防相关标准极度欠缺。

最新情况是2023年7月1日开始实施国标《电化学储能站安全规范》，储能消防从理论上从建议配置走向强制性配置，储能消防产品层级从舱级走向PACK级，自动灭火系统的最小保护单元为电池模组，每个电池模块宜单独配置探测器和灭火介质喷头。

八、储能场景的消防要求以及全氟己酮灭火装置的机会点

根据《电化学储能电站安全技术要求》对于磷酸铁锂电池灭火系统应能在10S内扑灭单个电池火灾，对于以铅酸电池和铅炭电池为储能载体的电化学储能电站，灭火系统应能在5s内扑灭单个电池火灾。24小时不复燃。探测是灭火装置启动的前提，分别采用光纤测温系统、可燃气体探测、复合探测器、火探管探测、感温电缆探测、热敏线探测及市面上其他的探测方式进行对比测试。

根据中关村储能产业技术联盟的研究成果，全氟己酮可以快速扑灭明火，具有一定的冷却效能，但若不能保持一定灭火剂浓度和足够的浸渍时间，无法抑制锂电池的热失控。也就是说，普通高压喷射的全氟己酮灭火器，无法提供可控的全氟己酮喷射。而常温常温全氟己酮射流灭火装置，通过搭配必要的现场传感器，可以实现锂电池现场灭火的足够浓度、足够喷射时间（量）的全氟己酮的可控喷射应用要求。

九、电化学储能消防急需解决的问题和本公司方案概述

本公司通过对电力消防的研究，对储能电池火灾产生原因、有效灭火方式具有较深认识，通过大量实验研究和终端客户沟通，发现电化学储能消防目前两大急需解决的问题：

1、探测部分：

现在储能消防探测量比较单一，典型的应用就是感烟加感温探测器，而电化学储能舱如果只安装这两种传感器，会导致电池已经完全热失控产生温度和烟雾蔓延到整个舱才能起到报警作用，完全起不到报警的作用，只能说是“事后通知”。

2、火灾抑制部分：

现在储能消防采用七氟丙烷全淹没式的方式，由于电池火灾的特殊性，七氟丙烷只能将明火扑灭，而完全无法改善电池的热失控现象，储能电池舱的火灾抑制重点在于抑制电池热失控现象，从而防止复燃和影响其他正常的电池。从上所述，全氟己酮灭火剂是目前电化学储能消防的最优选择。

★ 方案概述

电化学储能设备消防解决方案，以“早发现、早处置”为原则，以光纤连续测温系统为主，配合多参数气体传感器等不同现场传感器，对储能舱内储能电池热失控初级阶段进行超前探测预警，将火灾扑灭在萌芽阶段！

十、常温常压全氟己酮射流电化学储能柜舱级灭火系统

储能柜全氟己酮顶喷、全湮灭式灭火。连续喷射后，支持点喷持续降温。

十一、常温常压全氟己酮射流电化学储能柜包级灭火系统

储能柜全氟己酮包级灭火系统、全湮灭式灭火。每个储能电池柜连续喷射后，支持点喷持续降温。

十二、本公司电化学储能设备消防方案的优势特点

1. 精准监控：萌芽状态火情预判，多种锂电池热失控特征物质在线监测（连续光纤测温、复合气体传感器、热裂解传感器、温度传感器、烟雾传感器等），准确感知锂电池热失控状态；
2. 吸热降温：全氟己酮灭火剂足量喷射灭火，对电池和电子设备无损降温灭火；
3. 抑制热失控：全氟己酮灭火剂多次电喷，抑制热失控；
4. 定制喷头系统：专用输液软管、快速接头和定制喷头组合，支持现场裁剪快速安装。定制喷头支持快速雾化，加快灭火速度；
5. 喷头系统可以安装到电池箱内，对电池包进行近距离全氟己酮喷射（包级灭火系统）。

十三、常温常压全氟己酮射流灭火装置典型应用场景

1. 高压配电柜、大数据服务器柜；
2. 飞机货仓和船舱；
3. 电化学储能舱；
4. 大型风力发电机；
5. 博物馆、档案馆等有资产保全特殊要求的场所等。

为满足不同场所的灭火需求，常温常压全氟己酮射流灭火装置的灭火剂容量、水泵规格、喷头系统等，可以根据现场灭火需求灵活配置。