氢燃料动力储能集装箱灭火系统的应用-念海消防

随着氢能在能源领域的广泛应用，氢燃料动力集装箱作为氢能储存与运输的重要载体，其安全性备受关注。氢气具有密度小、扩散速度快、燃烧范围广（爆炸极限为 4％ - 75％体积浓度）以及燃烧速度快等特性，一旦发生泄漏，极易与空气混合形成可燃混合气，遇到火源便会引发火灾甚至爆炸。在集装箱内部，氢燃料电池动力系统包含储供氢系统、动力电池系统、蓄电池和散热系统等涉氢和涉电部件，部件的复杂性进一步增加了火灾风险。例如，在运输过程中，因颠簸、碰撞等原因可能导致氢气管道破裂，从而引发氢气泄漏，一旦泄漏的氢气接触到电气设备产生的电火花，就可能瞬间引发火灾。

氢燃料动力储能集装箱灭火系统

一、氢燃料动力集装箱灭火系统设计原则
1、针对性灭火剂选择：由于氢气燃烧特性特殊，传统水喷淋系统无法有效扑灭氢气火焰，甚至可能因电解反应产生额外风险，故被禁用。干粉灭火剂通过化学抑制阻断燃烧链式反应，适用于初期小规模火灾，可迅速抑制氢气燃烧。二氧化碳（CO₂）则通过稀释氧气浓度灭火，在密闭空间中能发挥较好作用，但需注意复燃风险。全氟己酮或七氟丙烷等新型清洁气体灭火剂，兼具快速灭火和无残留优势，对集装箱内的精密设备影响较小，适合用于氢燃料动力集装箱这种对设备保护要求较高的场景。
2、灭火装置类型匹配：
（1）固定式气体灭火系统：如七氟丙烷、全氟己酮等固定式气体灭火系统，适用于集装箱这种相对密闭的空间。该系统需与烟感、温感探测器等联动，一旦探测器检测到火灾信号，可自动启动灭火装置。例如，在预制舱电池室和配电室等区域，常采用这种固定式气体灭火系统，通过管网将灭火剂输送到各个角落，确保全面覆盖。
（2）便携式灭火器补充：尽管有固定式系统，仍需配备推车式干粉或二氧化碳灭火器作为补充。在火灾初期或固定式系统未启动时，工作人员可使用便携式灭火器进行应急操作，争取在火势较小时控制住火情。

氢燃料动力储能集装箱灭火系统

3、自动化与联动控制：
（1）火灾探测与报警：配置烟感、温感探测器及报警主机，能够在火灾初期感知温度和烟雾变化，及时触发报警信号。这些探测器需具备高灵敏度，确保在极早期发现火灾隐患。
（2）联动控制：灭火系统需与非消防电源切断装置联动，如空调、新风系统等。火灾发生时，及时切断这些设备电源，可防止火势借助通风系统蔓延。同时，灭火剂输送管道应合理设计，确保覆盖集装箱所有区域，如电池室、配电室等关键部位，喷淋头安装在顶部或侧面合适位置，以实现无死角覆盖。
4、适应集装箱结构与环境：
（1）防爆与压力适应：集装箱结构需具备防爆设计，以应对可能发生的氢气爆炸。灭火系统应适应密闭环境压力变化，防止因压力波动导致灭火剂泄漏，影响灭火效果。例如，在设计储气瓶和输送管道时，需考虑其耐压性能。
（2）极端温度与通风：在不同环境温度下，灭火系统的性能可能受到影响。因此，需确保系统在高温、低温等极端温度条件下仍能正常工作。同时，良好的通风设计对于及时排出泄漏氢气至关重要，可降低氢气积聚引发火灾的风险。例如，采用百叶窗或风扇等通风设备，与灭火系统联动，在火灾发生时可根据情况调整通风量。

氢燃料动力储能集装箱灭火系统

二、典型灭火系统构成
1、七氟丙烷气体灭火系统：在氢燃料动力集装箱中应用较为广泛，主要由两大部分组成。一是七氟丙烷灭火装置设备，包括 HFC - 227ea 气体钢瓶、电磁阀、压力开关、管网和喷头等。气体钢瓶储存灭火剂，电磁阀控制灭火剂的释放，压力开关监测管网压力。管网将灭火剂输送到各个喷头，实现均匀喷洒。二是气体报警和控制设备，包含控制盘、探测器、紧急停止按钮或手 / 自动转换开关、报警器等。控制盘接收探测器信号，控制整个灭火流程。紧急停止按钮可在紧急情况下手动停止灭火系统，手 / 自动转换开关方便工作人员根据实际情况选择操作模式。
2、火灾自动报警系统：其电源引自配电柜，同时自身配备一套 DC24V 的备用电源，以确保在主电源故障时仍能正常工作。气体灭火控制及报警系统正常工作时采用交流 220V UPS 电源，当工作电源故障时，备用电源可维持设备至少 3 小时运行。系统中的气体灭火控制及报警系统盘和可燃气体报警装置根据预制舱的结构进行安装布设，在预制舱内常采用组合安装方式，将其安装在配电室区域，管路延伸到其他隔间。电池室配置防爆型感烟、防爆型感温探测器、防爆型氢气探测器等，防爆等级为 Exd ⅡC T6 Gb，以适应电池室内可能存在的氢气泄漏环境。配电室配置普通感烟、感温探测器，电缆通道配置感温电缆等，用于监测不同区域的火灾隐患。

氢燃料动力储能集装箱灭火系统

3、其他辅助系统：部分氢燃料动力集装箱还配备如通风系统，包括百叶窗和风扇等，可及时将可能泄漏的氢气排放到外界，降低火灾发生概率。同时，一些系统还设有应急照明和疏散指示装置，以便在火灾发生时为人员疏散提供保障。例如，在集装箱内部通道和出口处设置明显的疏散指示标志，配备应急照明灯具，确保在火灾烟雾弥漫等情况下，人员能够安全疏散。
三、实际应用案例
1、某氢能储能集装箱项目：在该项目中，预制舱电池室和配电室采用自动消防灭火系统。通过配置烟感、温感等信号实现自动消防。考虑到氢气的火灾特点及项目现场特殊情况，电池室的火灾探测器采用防爆型产品，并安装氢气泄漏探测器。整个区域作为一个保护区配置一套柜式管网灭火装置，由灭火剂储存装置、氮气启动瓶、管网喷头、泄压口、火灾报警及其联动控制系统等组成。该系统符合 GB16670、GB25972 等相关规范要求，喷头设置保证其喷射范围能均匀覆盖整个防护区。七氟丙烷灭火系统具备自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式，在实际运行中，有效保障了氢能储能集装箱的消防安全。
2、氢燃料电池混合动力冷藏集装箱：此类集装箱采用氢电分离的隔仓设计，降低了涉氢及涉电部件混合带来的安全隐患。采用双风道强制通风设计，可及时将可能泄漏的氢气排放到外界。通过氢气浓度监控三级报警设计，可根据泄露情况及时发出报警信号、停止燃料电池工作，关闭储氢气瓶电磁阀，切断所有电源，检查泄露。同时，配备干粉及气溶胶灭火器两种不同灭火器，根据火源不同可及时有效扑灭火源，防止安全事故扩大升级。在实际冷链运输过程中，多次成功应对潜在的氢气泄漏及火灾隐患，保障了运输安全。

氢燃料动力储能集装箱灭火系统

氢燃料动力集装箱灭火系统的合理设计与应用对于保障氢能的安全储存与运输至关重要。通过针对性的灭火剂选择、合理的系统构成以及有效的联动控制，能够最大程度降低火灾风险，确保人员和设备安全，为氢能产业的健康发展提供坚实保障。在未来，随着技术的不断进步，灭火系统将更加智能化、高效化，进一步提升氢燃料动力集装箱的安全性。