锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统及方法与流程

1.本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统及方法。


背景技术：

2.锂电池储能是最重要的储能系统之一。而锂电池发生故障时极易发生火灾，造成人员伤亡和重大财产损失。近年，国内外储能锂电池火灾频发，严重威胁储能系统安全运行。
3.储能锂电池火灾的起因是在过充、内外部短路等状况下，电池发生热失控，瞬间放出大量热量和可燃气体，引发火灾和爆炸。储能锂电池中可存在可燃材料与氧化剂，因此与常规火灾不同，仅靠阻隔氧气无法使电池降温，不能阻断电池内部化学反应灭火和抑爆。目前储能锂电池灭火主要采用细水雾、七氟丙烷灭火系统。水灭火系统采用水灭火，水导电，释放到电池和电气设备上将造成设备短路。七氟丙烷灭火剂降温能力差，不能抑制锂电池热失控引起的复燃。且明火扑灭后，电池仍然会因热失控持续产生可燃气体，气体到一定浓度，可能发生爆炸。因此亟需开发清洁高效安全且低成本的锂电池储能系统灭火抑爆方法和系统。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统及方法，旨在解决现有技术中的灭火系统在扑灭明火时无法同时抑制电池的热失控且现有灭火系统灭火介质浪费严重的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统，所述锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统包括：
6.火灾探测模块，定位储能电池舱内的火灾位置并发出火灾发生信号；
7.冷却耦合灭火装置，与储能电池舱(30)之间通过连通管道连通，所述冷却耦合灭火装置(40)包括多个存储舱(10)和发射舱(20)，其中一个所述存储舱内存储有用于钝化活性锂并抑制热失控的钝化冷却介质，其余所述存储舱内存储有用于扑灭明火的灭火介质；所述钝化冷却介质为二氧化碳和氧气的混合物，且所述氧气的含量不高于3％，钝化冷却反应原理是：li (活性锂)+co2+1/2o2→
li2co3；所述发射舱通过摆动支架可摆动安装于天花板上以对接不同的所述存储舱；
8.控制模块，与所述火灾探测模块通讯并被配置为：
9.接收所述火灾探测模块发出的火灾发生信号并实时监控火势阶段；
10.根据火势阶段控制所述发射舱摆动连接至相应的所述存储舱的出料端，并将所述存储舱内的灭火介质或钝化冷却介质通过连通管道喷射至火灾发生位置；
11.在本发明的实施例中，所述连通管道的一端能够与所述发射舱的出料端连通，所述连通管道的另一端连通多个支管道，每个所述支管道均穿过所述储能电池舱且出口均设
置有喷嘴。
12.在本发明的实施例中，所述存储舱内设置有能够沿所述长度方向移动的灭火球，所述灭火球上设置有开关阀门以使得灭火介质或钝化冷却介质排出，所述锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统还包括：
13.半圆形固定板，朝向所述发射舱的进料端内凹，所述半圆形固定板开设有供所述灭火球通过的连通口；
14.多个导向筒，一一对应连接于每个所述存储舱的出料端，所述导向筒的出料端部的横截面与所述半圆形固定板的弧形面垂直连接，所述导向筒的进料端贯穿所述天花板并对接所述存储舱的出料端，每个所述导向筒的出料端对应连接所述连通口。
15.在本发明的实施例中，所述发射舱包括沿轴向连通的：
16.发射输送舱，内周壁沿径向对称安装有两个沿轴向延伸的发射输送带，所述发射输送带夹紧所述灭火球的外周并驱动所述灭火球朝向所述发射输送舱的发射口输送；
17.加压舱，外周壁安装有储气罐和控制所述储气罐开关的电磁阀，所述储气罐的出气端穿过所述加压舱并对所述加压舱内施加压力气体。
18.在本发明的实施例中，所述灭火球包括：
19.环形固定框架；
20.中空混合圆钢瓶，通过安装支柱固定连接于所述环形固定框架的内侧壁；
21.多个药剂球，盛放有所述灭火介质或者所述钝化冷却介质，多个所述药剂球沿所述中空混合圆钢瓶的周向内侧壁对称分布，所述药剂球的外周壁形成有贯穿所述中空混合圆钢瓶侧壁的凸起；
22.其中，所述安装支柱为中空圆柱体结构，所述安装支柱内沿轴向设置有用于刺穿所述药剂球侧壁的穿刺钉和驱动所述穿刺钉轴向移动的推动活塞。
23.在本发明的实施例中，所述环形固定框架的外周壁均匀间隔贴设有多个弧形连接板，所述弧形连接板与所述环形固定框架的外周弧度相同，所述安装支柱位于任意两个所述弧形连接板之间；所述安装支柱的底部形成朝向所述凸起延伸的支脚并与所述凸起的外侧壁密封配合，所述安装支柱的底壁内侧中心形成有供所述穿刺钉穿过的贯穿孔。
24.在本发明的实施例中，所述发射输送舱、所述加压舱以及所述存储舱均为圆筒形管道结构且内径相同，所述环形固定框架的外周壁与所述圆筒形管道的内侧壁内切。
25.在本发明的实施例中，所述发射舱和所述存储舱分别位于所述天花板的两侧，所述摆动支架呈梯形结构并横跨所述发射输送舱的相对两侧壁，所述天花板上安装有能够驱动所述发射输送舱摆动的旋转驱动机构；
26.所述旋转驱动机构包括驱动电机、主动齿轮以及与所述主动齿轮外周啮合的从动齿轮，所述从动齿轮安装于所述天花板背离所述摆动支架的一侧并通过安装轴与所述摆动支架固定连接，所述主动齿轮的中心与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动电机的输出轴的旋转能够驱动所述主动齿轮旋转，以带动所述从动齿轮旋转。
27.在本发明的实施例中，所述加压舱内沿轴向间隔挂设有两个阀板，所述阀板沿径向贯穿所述加压舱，两个所述阀板之间的轴向距离大于所述灭火球的外径，所述阀板的挂耳延伸至所述加压舱的上方，所述导向筒靠近出料端处沿径向贯穿有所述阀板；
28.每个所述阀板均对应连接有阀板驱动机构，所述阀板驱动机构用于驱动所述阀板
绕所述挂耳旋转以通断所述发射输送舱和所述加压舱，或者通断所述加压舱和所述导向筒；
29.所述阀板驱动机构包括安装座和安装于所述安装座上的阀板电机，所述安装座开设有轴孔，所述阀板电机的输出轴依次紧固穿过所述轴孔和所述挂耳的耳孔，所述阀板电机的输出轴旋转以带动所述阀板绕所述挂耳在径向平面内旋转。
30.在本发明的实施例中，还提出一种锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法，所述锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法应用于如上所述的锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统中，所述锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法包括：
31.获取火灾发生信号；
32.根据所述火灾发生信号控制所述发射舱输送盛放有灭火介质的灭火球；
33.获取电池模组的温度信息，并比对所述电池模组的温度和明火温度；
34.当所述电池模组的温度低于所述明火温度时，所述灭火介质停止喷射灭火，开启所述钝化冷却介质喷射以冷却所述电池模组。
35.在本发明的实施例中，所述锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法还包括：
36.比对所述电池模组的温度和电池热失控温度，其中，所述电池热失控温度为100℃；
37.当所述电池模组的温度低于所述电池热失控温度时，停止所述钝化冷却介质的喷射；
38.当所述电池模组的温度高于所述电池热失控温度时，开启所述钝化冷却介质的喷射。
39.通过上述技术方案，本发明实施例所提供的锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统具有如下的有益效果：
40.当火灾探测模块探测到储能电池舱发生火灾时，根据火势阶段控制发射舱发射灭火介质或钝化冷却介质，首先发射舱利用摆动支架摆动到与存储有灭火介质的存储舱进行对接，使得存储舱内的灭火介质从发射舱内发射至发射舱内，并通过连通管道喷射至储能电池舱的火灾发生处；在明火阶段，利用灭火介质快速扑灭明火，避免火灾向其它电池单位扩散；然后发射舱旋转到与存储有钝化冷却介质的存储舱进行对接，使得存储舱内的钝化冷却介质从发射舱经由连通管道喷射至火灾处，利用钝化冷却介质对热失控电池中的活性锂物质进行钝化，中断电池热失控的发展，并中和热失控产生的热量，完全扑灭火灾，彻底控制热失控及其蔓延。并且，这种钝化灭火抑爆系统与传统的灭火方式相比，灭火的介质损失能够大大减少，灭火效果较高，并且灭火相应迅速。
41.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
42.附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
43.图1是本发明的锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统的结构示意图；
44.图2是本发明的冷却耦合灭火装置一视角的结构示意图；
45.图3是本发明的冷却耦合灭火装置另一视角的结构示意图；
46.图4是图3中a-a部位的剖视示意图；
47.图5是本发明的冷却耦合灭火装置中发射舱的结构示意图；
48.图6本发明的冷却耦合灭火装置中灭火球一视角的结构示意图；
49.图7本发明的冷却耦合灭火装置中灭火球另一视角的结构示意图；
50.图8是图7中b-b部位的剖视示意图；
51.图9是采用传统全氟己酮灭火剂和采用本发明钝化冷却介质灭火后的电池残留物xrd检测图。
52.附图标记说明
[0053][0054]
具体实施方式
[0055]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0056]
下面参考附图描述根据本发明的锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统。
[0057]
如图1所示，在本发明的实施例中，提供一种锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统，锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统包括：
[0058]
火灾探测模块83，定位储能电池舱80内的火灾位置并发出火灾发生信号；
[0059]
冷却耦合灭火装置82，与储能电池舱80之间通过连通管道70连通，如图2和图3所示，冷却耦合灭火装置82包括多个存储舱10和发射舱20，其中一个存储舱10内存储有用于钝化活性锂并抑制热失控的钝化冷却介质，其余存储舱10内存储有用于扑灭明火的灭火介质；钝化冷却介质为二氧化碳和氧气的混合物，且氧气的含量不高于3％，钝化冷却反应原理是：li(活性锂)+co2+1/2o2→
li2co3；
[0060]
发射舱20，通过摆动支架23可摆动安装于天花板60上以对接不同的存储舱10；以及
[0061]
控制模块90，与火灾探测模块83通讯并被配置为：
[0062]
接收火灾探测模块83发出的火灾发生信号并实时监控火势阶段；
[0063]
根据火势阶段控制发射舱20摆动连接至相应的存储舱10的出料端，并将存储舱10内的灭火介质或钝化冷却介质通过连通管道70喷射至火灾发生位置。
[0064]
在锂电池储能系统中，当其中储能电池舱80内的一个锂电池起火后产生明火，由于明火温度高，发展速度快，蔓延扩散极易扩散至其它电池，以及电池舱内电缆等易燃物质着火，扩大火情，造成火灾难以控制。其次，锂电池火灾属于热失控火灾。热失控是指电池内部含有大量活性锂物质，由于连锁反应引起电池自身温度急速上升，造成电池中的电极、电解液、隔膜、粘结剂快速分解，引发电池冒烟、起火燃烧、并产生可燃易爆气体。可燃易爆气体包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等。一个约1.4kg重的100ah锂电池电芯热失控产生的能量可相当于212gtnt炸药的当量；而一个储能电池舱80内含有的电芯可达5000个以上，产生的热量非常大。通常锂电池发生热失控后，采用传统的处置方式，只有将锂电池热失控产生的热量消耗殆尽，才能彻底扑灭锂电池火灾。
[0065]
基于大量试验和理论研究发现，锂是碱金属中最不活泼的金属元素，活性锂和二氧化碳在室温下是不发生反应的。但是在电池热失控时，电池本体的温度升高，可以在少量氧气存在的高温条件下发生如上的钝化冷却反应。由于钝化反应消耗活性锂，因此，因活性锂导致的连锁热失控反应能够被抑制，电池自身温度不再急速上升，可有效抑制火灾的发生和发展。
[0066]
具体地，在本发明的灭火过程中，当火灾探测模块83检测到发生火灾信号并传送给控制模块90时，火灾探测模块83同时定位储能电池舱80内的火灾发生的位置以确保后续灭火过程中的准确性；控制模块90接收火灾发生信号和火势阶段后控制开启发射舱20与存储有灭火介质或钝化冷却介质的存储舱10对接，然后经由连通管道70喷射至火灾发生处进行灭火。
[0067]
其中，存储舱10内设置有能够沿长度方向移动的灭火球11，灭火球11 上设置有开关阀门以排出灭火介质或钝化冷却介质。其中，存储舱内的灭火球11可以进行增补，以使得
后续灭火的连续性。
[0068]
首先，在火势开始处于明火的阶段时，发射舱20通过摆动支架23旋转到与盛放有灭火介质的存储舱10对接的地方，发射舱20的进料口与存储有灭火介质的存储舱10的出料口对接，存储舱10内的盛放有灭火介质的灭火球11移动到发射舱20内，发射舱20旋转至连通管道70的进口处并连通，盛放有灭火介质的灭火球11被发射至发射舱20的出口位置处，控制单元控制灭火球11上的开关阀门打开，灭火球11内的灭火介质经由连通管道70 喷射到火灾位置处，从而灭火介质快速扑灭明火，避免火灾向其它电池单元扩散；在连通管道70沿所述灭火介质或所述钝化冷却介质的流通方向依次设置有开启控制阀和单向流通阀71，单向流通阀71的作用是使得灭火介质或钝化冷却介质的单向流通，防止气体逆向回流至对应的装置中；当明火扑灭后，开关控制阀72关闭，这样整个连通管道70处于关闭状态；
[0069]
然后将明火控制后的阶段，发射舱20旋转到与存储有钝化冷却介质的存储舱10对接，此时，发射舱20靠近出口处的含有灭火介质的灭火球11 被发射到外部，存储舱10内含有钝化冷却介质的灭火球11进入到发射舱20 并被发射至发射舱20的出口位置处，控制单元控制灭火球11上的开关阀门打开，灭火球11内的钝化冷却介质经由连通管道70喷射至火灾位置处，钝化冷却介质发散开来以持续定温脉冲式深位冷却储能电池，接触到热失控的电池后，在高温条件下与活性锂发生钝化反应，迅速吸收大量热量。同时，二氧化碳和氧气混合物气体渗透能力强，可以深入至电池内部进行降温，防止电池发生热失控，防止火灾复燃和气体爆炸。此外，二氧化碳和低浓度氧气混合物是不燃不爆气体，充斥在储能电池舱80中，能够稀释可燃气体的浓度，避免气体爆炸。
[0070]
本发明采用高效灭火介质扑灭火灾初期的明火，迅速防止明火的蔓延和扩散，将火灾控制在小规模范围内；并且同时采用钝化冷却介质钝化气体的方法持续对电池进行钝化活性锂物质，吸热降温。同时钝化活性锂的气体扩散性好，可深位钝化活性锂，并冷却电池，传热效率高，因此效果好，可有效抑制热失控，彻底杜绝热失控的蔓延。此外，钝化冷却介质气体对储能舱降温的同时，由于气体不燃，其中的助燃气体氧气的浓度低，对储能系统还起到抑制爆炸的作用，有效防止储能系统的爆炸。钝化冷却介质清洁性好，不污染环境。使用钝化冷却介质抑制电池热失控，较常规的七氟丙烷等气体灭火剂成本低，经济性好。进一步地，本发明通过采用发射舱20来发射灭火球11的方式实现灭火，此种相比传统灭火方式来说，灭火介质或钝化冷却介质的损失更少，灭火效率更高，灭火相应的迅速。
[0071]
如图9所示，从本发明的钝化灭火和传统全氟己酮灭火的xrd图像可知，采用传统全氟己酮灭火剂灭火后，电池残留物中没有碳酸锂的峰；而本发明采用灭火介质和钝化冷却介质灭火后，电池残留物中有明显的碳酸锂的峰，这说明活性锂得到了较好的钝化，也进一步地说明了本钝化反应的可实施性。
[0072]
可以理解地，连通管道70的一端能够与发射舱20的出料端连通，连通管道70的另一端连通多个支管道73，每个支管道73均穿过储能电池舱80 且出口均设置有喷嘴81，灭火球11内的灭火介质或钝化冷却介质被传输到连通管道70中，并经由连通管道70输送到支管道73中，在支管道73的出气口通过喷嘴81喷射到储能电池舱80中，以对储能电池舱80内的电池进行灭火。其中多个喷嘴81沿储能电池舱80的高度方向依次均匀间隔设置，从而可以更加全面的对储能电池舱80的空间进行均匀灭火。
[0073]
在本发明的实施例中，锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统还包括：
[0074]
半圆形固定板30，朝向发射舱20的进料端内凹设置，半圆形固定板30 开设有供灭火球11通过的连通口31，将半圆形固定板30设置成半圆形，能够涵盖180
°
的角度范围，这样能够满足发射舱20不同角度旋转对接；
[0075]
多个导向筒40，连通口31的数量与导向筒40的数量相同且一一对应连接于每个存储舱10的出料端，导向筒40的出料端部的横截面与半圆形固定板30的弧形面垂直连接，导向筒40的进料端贯穿天花板60并对接存储舱 10的出料端，每个导向筒40的出料端对应连接连通口31。
[0076]
为了满足发射舱20在不同的摆动位置与存储舱10对接的目的，将导向筒40设置为弧形圆筒结构，存储舱10为直筒结构，这样无论存储舱10的数量为多少个，均能够通过导向筒40的导向作用以对接到发射舱20的进料端处；如图所示，优选地，存储舱10和导向筒40的数量均为三个，且三个导向筒40之间的夹角为30
°
。其中两个存储舱10分别存储不同成分的灭火介质(一种作为主要灭火介质，另外一种作为备份灭火介质，以防止主灭火介质失效或者发生其他意外时可自由切换至备份灭火介质，以免耽误灭火时间)，另外一个存储舱10存储钝化冷却介质。
[0077]
在本发明的实施例中，如图3和图4所示，发射舱20包括沿轴向连通的发射输送舱21和加压舱22，发射输送舱21的内周壁沿径向对称安装有两个沿轴向延伸的发射输送带24，发射输送带24夹紧灭火球11的外周并驱动灭火球11朝向发射输送舱21的发射口发射；加压舱22的外周安装有储气罐25和控制储气罐25开关的电磁阀26，储气罐25的出气端穿过加压舱22 并对加压舱22内施加压力气体。其中发射舱20的外侧壁对应发射输送带24 处还设置有发射驱动机构，发射驱动机构包括间隔布置的沿同一方向延伸的旋转轴，发射输送带24缠绕于两个旋转轴之间，在其中一个旋转轴上还安装有用于驱动旋转轴旋转的发射电机，当发射电机开启后，发射电机的输出轴旋转以带动旋转轴旋转，从而实现发射输送带24的移动，发射电机的输出轴的正转或反转能够实现发射输送带24的往复移动；其中，上下两个发射输送带24均沿发射舱20的轴向方向延伸并夹紧进入到发射舱20内的灭火球11；当发射电机的输出轴的转速提高时，发射输送带24的移动速度也增加，从而能够提高灭火球11从发射舱20的发射口的发射速度。这种自动发射灭火球11的结构方式简单方便，无需人工操作，且发射位置可以根据火灾的火势情况进行调整，提高了灭火效率。
[0078]
在本发明的实施例中，如图6至图8所示，灭火球11包括：
[0079]
环形固定框架111；
[0080]
中空混合圆钢瓶112，通过安装支柱114固定连接于环形固定框架111 的内侧壁；
[0081]
多个药剂球113，盛放有灭火介质或者钝化冷却介质，多个药剂球113 沿中空混合圆钢瓶112的周向内侧壁对称分布，药剂球113的外周壁形成有贯穿中空混合圆钢瓶112侧壁的凸起117；其中，对于盛放钝化冷却介质的灭火球11来说，灭火球11内的每个药剂球113盛放氧气或者二氧化碳，当药剂球113刺破后，二氧化碳和氧气能够在中空混合圆钢瓶112内进行混合形成钝化冷却介质；优选地，药剂球113的数量为四个，四个药剂球113分别沿中空混合圆钢瓶112的径向对称分布，从而将中空混合圆钢瓶112分为相等的四个部分；
[0082]
其中，安装支柱114为中空圆柱体结构，安装支柱114内沿轴向设置有用于刺穿药剂球113侧壁的穿刺钉116和驱动穿刺钉116轴向移动的推动活塞115。
[0083]
当灭火球11由导向筒40进入到发射舱20的加压舱22内后，加压舱22 内的储气罐
25对应的电磁阀26打开，从而储气罐25对加压舱22施加压力气体，从而使得加压舱22内的压力升高。
[0084]
在环形固定框架111的内壁形成有安装槽，安装支柱114为一端开口的中空圆柱体结构，安装支柱114的开口端卡接于安装槽内，从而实现对安装支柱114的固定连接；安装支柱114的开口端面与安装槽的底壁中间形成一定的间隙，这样储气罐25内的压力气体能够经由间隙对推动活塞115产生压力以使得推动活塞115连通穿刺钉116朝向药剂球113的方向移动，以使得穿刺钉116刺破药剂球113内的组分，这样多个药剂球113内的灭火组分同时在中空混合圆钢瓶112内混合，以等待最终灭火。
[0085]
如图8所示，环形固定框架111的外周壁均匀间隔贴设有多个弧形连接板118，多个弧形连接板118形成一个中间间断的圆形，弧形连接板118与环形固定框架111的外周弧度相同，安装支柱114位于任意两个弧形连接板118之间；安装支柱114的底部形成朝向凸起117延伸的支脚并与凸起117 的外侧壁密封配合，安装支柱114的底壁内侧中心形成有供穿刺钉116穿过的贯穿孔，通过推动活塞115推动穿刺钉116实现药剂球113的刺破来混合灭火组分的方式，实现了灭火组分的自动混合，提高了灭火效果，且灭火药剂是在中空混合圆钢瓶112内进行混合，减少了药剂损失。
[0086]
在本发明的实施例中，发射输送舱21、加压舱22以及存储舱10均为圆筒形管道结构且内径相同，环形固定框架111的外周壁与圆筒形管道的内侧壁内切，这样整个灭火球11能够在发射输送舱21、加压舱22以及存储舱 10内正常移动；当灭火球11的直径过小时会使得在舱体内发生各个方向的旋转，当灭火球11的直径过大将无法盛装到舱体内。
[0087]
进一步地，如图2所示，发射舱20和存储舱10分别位于天花板60的两侧，摆动支架23呈梯形结构并横跨发射输送舱21的相对两侧壁，天花板 60上安装有能够驱动发射输送舱21摆动的旋转驱动机构27；
[0088]
旋转驱动机构27包括驱动电机271、主动齿轮272以及与主动齿轮272 外周啮合的从动齿轮273，从动齿轮273安装于天花板60背离摆动支架23 的一侧并通过安装轴与摆动支架23固定连接，主动齿轮272的中心与驱动电机271的输出轴连接，驱动电机271的输出轴的旋转能够驱动主动齿轮272 旋转，以带动从动齿轮273旋转。
[0089]
当驱动电机271的输出轴旋转时，带动主动齿轮272旋转，由于主动齿轮272的外周和从动齿轮273的外周啮合，从而实现从动齿轮273的旋转；进一步地，由于从动齿轮273的中心与摆动支架23通过安装轴固定连接，安装轴穿过天花板60能够在天花板60内的通孔内旋转，这样驱动电机271 的启动就实现了摆动支架23摆动的目的；本发明通过旋转驱动机构27驱动摆动支架23以带动整个发射舱20摆动，从而能够精确调整发射舱20的旋转角度，提高灭火效果。
[0090]
在本发明的实施例中，加压舱22内沿轴向间隔挂设有两个阀板50，阀板50沿径向贯穿加压舱22，两个阀板50之间的轴向距离大于灭火球11的外径，阀板50的挂耳53延伸至加压舱22的上方，导向筒40靠近出料端处沿径向贯穿有阀板50，阀板50呈圆形板型结构，且阀板50的直径大于导向筒40或加压舱22的外径，这样阀板50能够完全将加压舱22或导向筒40 封堵，在加压舱22或导向筒40的下方外周壁形成有收容槽，当阀板50处于与加压舱22或导向筒40的径向截面圆重合时，阀板50的下端自由位于收容槽内，这样收容槽对阀板50起到保护的作用。
[0091]
每个阀板50均对应连接有阀板驱动机构，阀板驱动机构用于驱动阀板 50绕挂耳53旋转以通断发射输送舱21和加压舱22，或者通断加压舱22和导向筒40；阀板驱动机构包括安装座51和安装于安装座51上的阀板电机 52，安装座51开设有轴孔，阀板电机52的输出轴依次紧固穿过轴孔和挂耳 53的耳孔，阀板电机52的输出轴旋转以带动阀板50绕挂耳53在径向平面内旋转。
[0092]
优选地，安装座51包括横板和竖板，阀板电机52安装于横板上且与竖板垂直，在阀板电机52的输出轴和竖板之间安装有齿轮，阀板电机52的输出轴插接于齿轮的中心并能够带动齿轮旋转，在竖板上开设有轴孔，阀板50 的挂耳53上的耳孔与轴孔相对布置，采用连接轴穿过轴孔和耳孔以将齿轮、竖板和挂耳53连接起来，当齿轮旋转时从而带动整个阀板50以挂耳53为中心在径向平面内旋转。
[0093]
当发现着火点时，摆动支架23摆动，此时加压舱22会与不同的导向筒 40连接，然后打开导向筒40内的阀板50，并打开加压舱22内的右侧阀板 50，将所需要的灭火球11传递至加压舱22内；在灭火过程中，关闭所有阀板50，打开电磁阀26，储气罐25对加压舱22施加压力气体以使得加压舱 22压力升高，然后灭火球11内的推动活塞115就会被推动，推动活塞115 推动穿刺钉116刺破药剂球113，多个药剂球113内的灭火组分在中空混合圆钢瓶112内释放混合；然后打开加压舱22左侧的阀板50，灭火球11移动至发射舱20内；发射舱20内上下两个发射输送带24夹持灭火球11，发射输送带24首先在驱动组件的驱动下往复移动，使得灭火球11来回移动以混合灭火组分，然后发射输送带24迅速向外输送，将灭火球11发射至出口。
[0094]
在本发明的实施例中，钝化冷却灭火介质的储存温度t1为-50℃至0℃，存储压力为3.0mpa～10.0mpa。具体地，对于钝化冷却灭火介质中氧气的含量不同时，该钝化冷却灭火介质的存储条件也不同。当氧气的含量为0.5％时，二氧化碳和氧气混合物的保存温度为-50℃，保存压力为10.0mpa；当氧气的含量为0.3％时，二氧化碳和氧气混合物的保存温度为-10℃，保存压力为3.0mpa，存放钝化冷却介质的药剂球113的材质要根据氧气含量和存储条件来定。
[0095]
在本发明的实施例中，锂电池储能系统钝化灭火抑爆系统还包括用于排出储能电池舱80内的可燃气体的防爆排风模块，防爆排风模块与控制模块 90电连接。在灭火的过程中，当灭火介质开始对明火灭火时，防爆排风模块同时开启，以排出储能电池舱80内的可燃气体，辅助灭火，防止储能电池舱80内的可燃气体加剧火灾的严重性。
[0096]
优选地，灭火介质为3-溴-3,3-二氟丙烯、4-溴-3,3,4,4-四氟丁烯、2-溴-2,2
‑ꢀ
二氟乙醇、2-溴-2,3,3,3-四氟丙醇、3-溴-2,2,3,3-四氟丙醇、1,1-2氟甲基溴甲基醚、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟环戊烷、全氟辛烷、全氟-2-甲基戊烷-3-甲氧基醚、全氟-2-甲基己烷-3-乙氧基醚、七氟丙烷、全氟己酮、四氟乙烷、五氟乙烷、磷酸三甲酯、2-甲基磷酸二甲酯、全氟甲基磷酸酯、全氟乙烷中的一种或多种的组合。更优选地，灭火介质选用全氟丁烷或3-溴-2,2,3,3-四氟丙醇。
[0097]
在本发明的实施例中，火灾探测模块83包括用于检测烟雾的感烟组件、用于监测温度的感温组件、用于监测可燃气体的可燃气体探测组件、用于监测电池压力的压力监测组件中的一种或多种的组合。电池起火后，同时产生烟雾、高温和可燃气体，因此火灾探测模块83同时采用感烟组件(监测烟雾)、感温组件(监测温度)、可燃气体探测组件(监测可燃
气体)中的一种或多种的组合进行探测，保证了探测的及时性及准确性。其中，可燃气体探测组件监测的气体包括氢气、一氧化碳、voc(易挥发的有机物质)中的一种或多种的组合。
[0098]
在本发明的实施例中，在控制电池的热失控的过程中，钝化冷却介质的用量配置公式如下：
[0099]
w＝k q1/(c
p
(t
2-t1))
[0100]
其中，w为钝化冷却介质的用量；c
p
为钝化冷却介质的比热容；t2为不发生热失控的温度；t1为钝化冷却介质的温度；k为钝化冷却介质的冷却效率的倒数；q1为最小保护电池单位发生火灾产生的热量。
[0101]
具体地，二氧化碳和氧气混合钝化冷却介质的释放量和储能电池舱80 内电池容量的大小有关，需要保证钝化冷却介质吸收的热量大于电池保护单位热失控产生的最大的热量。c
p
为二氧化碳的比热容，t2为100度，t1为
ꢀ‑
10℃，钝化冷却介质的冷却效率k为1.2，q1为最小保护电池单位发生火灾产生的热量。
[0102]
通过上述计算公式经计算得到：钝化冷却介质用量w＝1.2
×
1.1gj/ (0.840kj/(kg
·
℃)
×
(100+10))＝14285kg。
[0103]
在本发明的实施例中，还提出一种锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法，锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法包括：
[0104]
获取火灾发生信号；
[0105]
根据火灾发生信号控制发射舱20发射盛放有灭火介质的灭火球11；
[0106]
获取电池模组的温度信息，并比对电池模组的温度和明火温度；
[0107]
当电池模组的温度低于明火温度时，灭火介质停止喷射灭火，开启钝化冷却介质喷射以冷却电池模组。
[0108]
当火灾探测模块83检测到火灾发生信号并确认火灾发生的位置后，在 1s内开启防爆排风模块和发射舱20摆动，以使得发射舱20和存储有灭火介质的存储舱10对接，使得存储舱10内的含有灭火介质的灭火球11输送至发射舱20内发射灭火介质，以采用灭火介质对电池模组进行灭明火。
[0109]
当电池模组的温度低于明火温度时，发射舱20停止喷射灭火介质，发射舱20的进料端旋转对接到盛放有钝化冷却介质的存储舱10的出料端，此时灭火球11移动到发射舱20内进行发射，灭火球11内的钝化冷却介质从灭火球11内经由连通管道70喷出以冷却电池模组。其中，明火温度设定为 250℃。
[0110]
在本发明的实施例中，锂电池储能系统钝化灭火抑爆方法还包括：
[0111]
比对电池模组的温度和电池热失控温度，其中，电池热失控温度为 100℃；
[0112]
当电池模组的温度低于电池热失控温度时，停止钝化冷却介质的喷射；
[0113]
当电池模组的温度高于电池热失控温度时，开启钝化冷却介质的喷射。
[0114]
具体地，在灭火的过程中，可以利用热电偶监测电池模组中的温度。当电池模组的温度低于电池热失控温度时，停止发射舱20向火灾位置处发射盛放有钝化冷却介质的灭火球11；当电池模组的温度高于电池热失控温度时，发射舱20与盛放有钝化冷却介质的存储舱10对接，以实现钝化冷却介质的喷射；本实施例通过根据电池模组的温度，循环脉冲式开启钝化冷却介质的释放，直至电池热失控产生的热量均被钝化冷却介质吸收殆尽，热失控反应终止，从而控制电池的热失控，避免火灾的加剧或复发。其中，热失控温度设定为100
℃。
[0115]
本发明应用于保护锂电池储能系统场所中，锂电池储能系统由多个电池簇组成，每个电池簇由多个电池机柜组成，每个电池机柜中包括多个电池模组，电池模组是本发明的灭火系统保护的最小单位。
[0116]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0117]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0118]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0119]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。