本发明涉及锂离子电池灭火救护技术领域，尤其涉及一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计。
背景技术：
近年来，随着国家新能源大规模发展，能源的大规模存储至关重要。集装箱式锂离子电池储能系统在大规模储能领域对解决电网用峰谷调节以及缓解能源紧缺现状方面，有着良好的应用前景。但是，由于集装箱式锂离子电池储能系统的工作环境相对密闭，散热条件有限，锂离子电池在充放电过程容易造成热量的积聚，特别是在过充、短路、过温等极端工况条件下，短时间内热量的大量集聚会导致电池温度的急剧升高并发生热失控，从而引发锂离子电池火灾爆炸事故。
集装箱式锂离子电池储能系统火灾发生时，部分电池发生燃烧爆炸后产生的热量很快会波及相邻放置的电池，导致事故发生。同时，锂离子电池燃烧产生大量高温且有毒的浓烟，存在爆炸、中毒危险，造成环境污染。此外，锂离子电池燃烧热值大，易出现复燃现象。目前国内外在集装箱式锂离子电池储能系统消防灭火装置研究方面尚处于起步阶段，对其处理主要沿用传统的电气消防灭火装置，对锂离子电池火灾缺乏针对性，实际消防系统普遍采用传统的七氟丙烷灭火装置，但其效果并不十分有效，电解质作为锂离子电池的重要组成部分，其中含有一定量的碳酸二甲酯，据研究显示，碳酸二甲酯含量越高越容易导致火灾的发生。
因为锂离子电池发生火灾具有一定的温度条件，即热失控过程，在对锂离子电池采取消防保护时，传统做法是利用大量的水对锂离子电池进行浇淋，以达到扑灭明火与降低温度的目的。但在实际操作中，该种消防行为不仅作用有限，且会造成大量的水源浪费，且在热失控初期，即无明火威胁时，单一地采取水灭火不仅效果有限，甚至会起到相反作用，所以需要设计一种能够根据实际情况进行灭火的消防结构与措施。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中难以利用合适科学的耦合式灭火器对锂离子电池进行消防保护的问题，而提出的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，包括箱体，所述箱体侧壁上设有滑槽，且滑槽中套设于滑轨，所述滑轨上分别连接有驱动设备与干冰灭火器，所述箱体下端自下而上依次设有水槽、滤板、承重凸缘与伸缩凸缘，且承重凸缘与伸缩凸缘之间螺栓连接有地板，所述地板中阵列开设有渗水孔，所述箱体一侧外壁焊接有支架，且支架与箱体上端内分别连接有净水器与蓄水管，所述蓄水管上连接有喷头，所述净水器与水槽及蓄水管之间分别连接有一级回收管与二级回收管，所述箱体上端分别设有进水管、喷射器与装料器，且进水管与蓄水管相连通，所述喷射器与装料器相连接，且喷射器与进水管之间连通有驱动管。
优选地，所述滑槽为首尾连接的环状结构，且滑轨滑动套设于滑槽中。
优选地，所述水槽为上端无封口的槽状结构，且所述滤板与水槽位于地板正下方。
优选地，所述一级回收管与二级回收管上分别安装有一级吸泵与二级吸泵。
优选地，所述进水管远离蓄水管的一端连接延伸至箱体外，所述装料器内填充有碳酸氢钠介质。
优选地，述进水管与驱动管上分别安装有一级阀门与二级阀门。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1、本发明在箱体内开设首尾连接的环状滑槽，利用驱动设备带动干冰灭火器在箱体内往返运动，以便于在无明火但存在高温生火危险的锂离子电池进行喷射冷却，使干冰在常压环境下附着在锂离子电池的表面，以便于对高温的锂离子电池进行吸热。
2、本发明在箱体内设置开设有渗水孔的地板与滤板，用水收集灭火使用后水体，利用一级水管对水体进行统一回收，再利用净水器对其金华净化处理，再经二级水管排向蓄水罐中进行循环利用；并在蓄水管上连通外接有供水设备的进水管，不仅可实现水源的重复利用，同时利用水源可对高温的锂离子电池进行降温冷却；另外，利用喷头对锂离子电池进行水源喷射，可对电解液中的碳酸二甲酯进行稀释，以降低热度回升与明火复燃的危险程度。
3、本发明在箱体上端内设置喷射器与填充有碳酸氢钠颗粒的装料器，在进水管利用驱动管实现进水管与喷射器的连接，利用水源为喷射器提供动力，以使喷射器对装料器内的碳酸氢钠颗粒进行喷射推送，使得碳酸氢钠颗粒附着在高温的锂离子电池上，碳酸氢钠固体颗粒在50℃环境下进行吸热以分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，同时可对氧气进行隔绝，抑制燃烧的进行。
综上所述，本发明通过在箱体内壁上开设滑槽，启用驱动设备带动干冰灭火器在箱体内活动喷射，以在无明火的低危情况下对高温锂离子电池进行冷却降温；利用进水管提供动力，使喷射器对装料器中的碳酸氢钠颗粒进行喷射输送，使碳酸氢钠附着在高温的锂离子电池上，在吸热过程中分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，不仅具有吸热降温作用，同时可通过二氧化碳对氧气进行隔离；利用中空的地板与滤板对水体进行收集，再通过净化回收，以满足灭火所需的大量水源需求，不仅可稀释碳酸二甲酯浓度，且可进行进一步的降温冷却。
附图说明
图1为本发明提出的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计的结构示意图；
图2为本发明提出的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计的箱体结构示意图；
图3为本发明提出的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计的A部分结构放大图；
图4为本发明提出的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计的B部分结构放大图。
图中：1箱体、2滑槽、3滑轨、4驱动设备、5干冰灭火器、6水槽、7滤板、8承重凸缘、9伸缩凸缘、10地板、11渗水孔、12支架、13净水器、14蓄水管、15喷头、16一级回收管、17二级回收管、18一级吸泵、19二级吸泵、20进水管、21喷射器、22装料器、23驱动管、24一级阀门、25二级阀门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-4，一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，包括箱体1，箱体1侧壁上设有滑槽2，且滑槽2中套设于滑轨3，滑轨3上分别连接有驱动设备4与干冰灭火器5，需要注意的是，驱动设备4、滑轨3与干冰灭火器5数量根据集装箱箱体1尺寸而定，以3-5个最佳，且每一个驱动设备4均配备有独立的蓄电池，不与锂离子电池电连接，箱体1下端自下而上依次设有水槽6、滤板7、承重凸缘8与伸缩凸缘9，伸缩凸缘9与承重凸缘8中垂直对应开设螺纹孔，以便于螺栓固定，伸缩凸缘9伸缩结构便于对地板10进行拆装，其为双层结构，内层滑动套设于外层中，且承重凸缘8与伸缩凸缘9之间螺栓连接有地板10，以便于地板10的拆装，从而对滤板7与水槽6进行定期维护清理，地板10中阵列开设有渗水孔11，以便于污水流动，箱体1一侧外壁焊接有支架12，且支架12与箱体1上端内分别连接有净水器13与蓄水管14，蓄水管14上连接有喷头15，喷头15设置数量依据蓄水管14规格而定，净水器13与水槽6及蓄水管14之间分别连接有一级回收管16与二级回收管17，箱体1上端分别设有进水管20、喷射器21与装料器22，且进水管20与蓄水管14相连通，喷射器21与装料器22相连接，且喷射器21与进水管20之间连通有驱动管23。
进一步的，一级回收管16与二级回收管17上均安装有单向阀，以避免蓄水管14中的水体流向净水器13与水槽6中。
滑槽2为首尾连接的环状结构，且滑轨3滑动套设于滑槽2中，可在驱动设备4的带动作用下，使得干冰灭火器5在箱体1内来回运动，以便于对各个位置进行冷却降温操作，水槽6为上端无封口的槽状结构，且滤板7与水槽6位于地板10正下方，以便于对初步净化后的水体进行统一收集。
一级回收管16与二级回收管17上分别安装有一级吸泵18与二级吸泵19，以对回收的水源进行运输再利用。
进水管20远离蓄水管14的一端连接延伸至箱体1外，装料器22内填充有碳酸氢钠介质，进水管20与驱动管23上分别安装有一级阀门24与二级阀门25。
需要注意的是，碳酸氢铵颗粒必须在50摄氏度及以上条件下才会发生分解反应，而具有火灾威胁的锂离子电池本身温度通常在此温度标准以上，及时锂离子电池被干冰初步吸热降温，但仍未能确保锂离子电池的内部温度低于热失控的温度之下，所以为了避免热失控的在此发生，需要碳酸氢钠介质对其进行检验与吸热作用。
进一步说明，在箱体1上端内可多处安装热成像摄像头，以便于对箱体1内进行热感应监控。
本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
当发生火灾危情时，必须在第一时间内切断电源。
第一步，在热失控初期，即装载有锂离子电池的集装箱箱体1内具有高温但无明火威胁，可利用干冰灭火方式进行消防维护：开启驱动设备4，驱动设备4使滑轨3在滑槽2上滑动，并带动干冰灭火器5在箱体1内运动，以对高温的锂离子电池进行喷射干冰。灭火器中液态二氧化碳喷出后气化吸热，大量吸收锂离子电池上的热量，对锂离子电池有一定冷却作用，且由于二氧化碳密度大于空气，本身二氧化碳不支持燃烧的惰性气体，所以二氧化碳在下方覆盖在燃烧物表面，起到隔绝空气的中氧气形成保护层作用。
第二步：在利用干冰灭火器5进行降温操作后，因为锂离子电池内部结构可能未受到干冰的降温影响，使得锂离子电池本身仍然具有一定的热量温度，该温度甚至在50℃以上，极有可能再次引发温度回升，诱发明火的产生，所以需要进一步的降温。
在一级阀门24关闭二级阀门25启的情况下，使从进水管20进入的水体经驱动管23进入喷射器21中，使得喷射器21获得动力，以对装料器22中的碳酸氢钠颗粒介质进行输送，使得碳酸氢钠能够附着在仍有较高余热的锂离子电池上。碳酸氢钠颗粒在50℃环境下，逐渐分解成碳酸钠、水与二氧化碳。水体流动可对锂离子电池进行进一步的吸热，以降低锂离子电池的温度，同时，二氧化碳下沉，以对燃烧所需的氧气进行隔绝，降低明火产生的可能性。
第三步：当锂离子电池产生较大的明火时，则需要大量的水进行灭火。在二级阀门关闭一级阀门开启的情况下，使进水管20中的水体进入蓄水管14中，并经过喷头15向锂离子电池进行喷射。
在此过程中，水体流至地板10上后，通过渗水孔11流向滤板7，在初步过滤后进入水槽6进行统一收集。一级吸泵18开启，将水槽6中的污水经一级回收管16流向净水器13中，再开启二级吸泵19，使净化后的干净水源再经二级回收管17进入蓄水管14中，最终经喷头15喷出，往复循环，通过重复利用，不仅可减少水资源的浪费，以满足消防需求，也可避免水源污染。
需要注意的是，因为锂离子电池中含有大量的电解液，且电解液中含有碳酸二甲酯，碳酸二甲酯的含量越高，表明引发火灾的可能性越大，在火灾发生时，电解液也会发生泄漏。所以，在利用大量的水源对锂离子电池进行灭火时，水体不仅可对明火进行扑灭，也可以对锂离子电池进行吸热降温，避免热失控的反复，更重要的是，水源可对电解液中的碳酸二甲酯进行稀释，使得碳酸二甲酯的含量浓度可以降低，从而降低诱发明火复燃的可能性。
在确定集装箱内无明火威胁时，利用热成像摄像头对集装箱内的锂离子电池及各电子元件进行热感应拍摄，以检测评估箱体1内是否还存在热失控威胁；最后，在绝缘工具的保护下，可实现人工检测确认。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，包括箱体（1），其特征在于，所述箱体（1）侧壁上设有滑槽（2），且滑槽（2）中套设于滑轨（3），所述滑轨（3）上分别连接有驱动设备（4）与干冰灭火器（5），所述箱体（1）下端自下而上依次设有水槽（6）、滤板（7）、承重凸缘（8）与伸缩凸缘（9），且承重凸缘（8）与伸缩凸缘（9）之间螺栓连接有地板（10），所述地板（10）中阵列开设有渗水孔（11），所述箱体（1）一侧外壁焊接有支架（12），且支架（12）与箱体（1）上端内分别连接有净水器（13）与蓄水管（14），所述蓄水管（14）上连接有喷头（15），所述净水器（13）与水槽（6）及蓄水管（14）之间分别连接有一级回收管（16）与二级回收管（17），所述箱体（1）上端分别设有进水管（20）、喷射器（21）与装料器（22），且进水管（20）与蓄水管（14）相连通，所述喷射器（21）与装料器（22）相连接，且喷射器（21）与进水管（20）之间连通有驱动管（23）。
2.根据权利要求1所述的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，其特征在于，所述滑槽（2）为首尾连接的环状结构，且滑轨（3）滑动套设于滑槽（2）中。
3.根据权利要求1所述的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，其特征在于，所述水槽（6）为上端无封口的槽状结构，且所述滤板（7）与水槽（6）位于地板（10）正下方。
4.根据权利要求1所述的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，其特征在于，所述一级回收管（16）与二级回收管（17）上分别安装有一级吸泵（18）与二级吸泵（19）。
5.根据权利要求1所述的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，其特征在于，所述进水管（20）远离蓄水管（14）的一端连接延伸至箱体（1）外，所述装料器（22）内填充有碳酸氢钠介质。
6.根据权利要求5所述的一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，其特征在于，所述进水管（20）与驱动管（23）上分别安装有一级阀门（24）与二级阀门（25）。
技术总结
本发明公开了一种集装箱式锂离子电池储能系统用灭火器耦合结构设计，包括箱体，箱体侧壁上设有滑槽，且滑槽中套设于滑轨。本发明通过在箱体内壁上开设滑槽，启用驱动设备带动干冰灭火器在箱体内活动喷射，以在无明火的低危情况下对高温锂离子电池进行冷却降温；利用进水管提供动力，使喷射器对装料器中的碳酸氢钠颗粒进行喷射输送，使碳酸氢钠附着在高温的锂离子电池上，在吸热过程中分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，不仅具有吸热降温作用，同时可通过二氧化碳对氧气进行隔离；利用中空的地板与滤板对水体进行收集，再通过净化回收，以满足灭火所需的大量水源需求，不仅可稀释碳酸二甲酯浓度，且可进行进一步的降温冷却。
技术研发人员：姚浩伟;宋怀涛;魏晓鸽;王新丰;宋锦秀;屈新蕊;陈鸿稳;燕盛锴;黎健雄
受保护的技术使用者：郑州轻工业学院
技术研发日：.06.14
技术公布日：.09.13
