七氟丙烷灭火系统：储能集装箱消防解决方案-念海消防

在当今能源存储与管理的大趋势下，储能集装箱凭借其高效、便捷和灵活的特点，在众多领域得到了广泛应用。从可再生能源的并网调节，到城市应急电源的储备，再到数据中心的不间断供电保障，储能集装箱都发挥着不可或缺的作用。然而，随着储能技术的飞速发展和储能集装箱使用规模的不断扩大，其消防安全问题日益凸显，成为制约行业进一步发展的关键因素。
储能集装箱内部通常集成了大量的电池组以及复杂的电气设备，这些设备在运行过程中存在一定的火灾风险。一旦发生火灾，由于集装箱内部空间相对封闭且狭小，热量和烟雾难以迅速排出，火势极易在短时间内蔓延，造成不可挽回的损失。不仅会导致储能设备的严重损毁，中断能源供应，还可能引发周边设施的连锁反应，对人员生命安全和财产安全构成巨大威胁。因此，为储能集装箱配备一套高效、可靠且针对性强的消防解决方案迫在眉睫。

七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷灭火系统作为一种先进的气体灭火技术，以其卓越的灭火性能、对环境和设备的友好特性以及相对成熟的应用经验，在储能集装箱消防领域展现出了巨大的优势和潜力，正逐渐成为众多储能项目首选的消防保护方案。
一、储能集装箱的火灾风险分析
1、电池热失控引发火灾
储能集装箱中的核心组件——电池，在长期充放电循环以及高温、过充、过放等异常工况下，极易发生热失控现象。电池热失控是一个复杂的链式反应过程，当电池内部温度升高到一定程度时，电池材料会发生一系列剧烈的化学反应，释放出大量的热量和可燃气体，如氢气、甲烷等。这些热量和可燃气体在集装箱有限的空间内迅速积聚，一旦遇到合适的条件，就会引发燃烧，进而发展成大规模的火灾。据相关统计数据显示，超过 60% 的储能集装箱火灾事故都是由电池热失控引发的。
2、电气故障引发火灾
储能集装箱内部电气线路错综复杂，电气设备众多，如储能变流器、监控系统、充电设备等。这些电气设备在运行过程中，可能会由于线路老化、短路、过载、接触不良等原因产生电火花、电弧或过热现象，从而引燃周围的可燃材料，如电缆绝缘层、设备外壳等，引发火灾。此外，频繁的电气操作、雷击等外部因素也可能对电气设备造成损坏，增加电气故障引发火灾的风险。在一些老旧的储能集装箱项目中，由于电气设备维护不到位，电气故障引发火灾的案例时有发生。
3、通风不畅加剧火灾蔓延
储能集装箱为了保证内部设备的正常运行，通常会配备一定的通风系统，但在实际运行过程中，由于通风管道堵塞、风机故障或通风设计不合理等原因，可能导致通风不畅。当火灾发生时，通风不畅会使得集装箱内的热量和烟雾无法及时排出，氧气浓度无法有效稀释，从而为火势的蔓延提供了有利条件。同时，热量和烟雾的积聚还会进一步加速电池热失控和电气设备的损坏，使火灾形势变得更加严峻。

七氟丙烷灭火系统

二、七氟丙烷灭火系统的工作原理与特性
1、灭火原理
七氟丙烷（HFC - 227ea）灭火剂在常温常压下为无色、无味、不导电的气体。其灭火原理主要基于以下三个方面：
（1）化学抑制作用：七氟丙烷灭火剂在高温下会分解产生氟自由基（F・）等活性离子。这些活性离子能够与燃烧反应中的自由基（如 H・、OH・等）发生反应，将其捕获并转化为稳定的化合物，从而中断燃烧的链式反应，使燃烧无法持续进行，从根本上抑制火灾的发展。这种化学抑制作用是七氟丙烷灭火的主要机制，能够快速有效地扑灭火灾。
（2）冷却作用：七氟丙烷灭火剂以液态形式储存于钢瓶中，当系统启动喷放时，液态的七氟丙烷迅速气化，这个过程需要吸收大量的热量。根据热力学原理，七氟丙烷的气化潜热较大，能够从周围环境中吸收大量的热量，从而使防护区内的温度迅速降低。当温度降低到可燃物的燃点以下时，燃烧就会受到抑制，有助于灭火和防止复燃。
（3）窒息作用：七氟丙烷灭火剂喷放到防护区后，会迅速扩散并充满整个空间。由于七氟丙烷的密度比空气大，它会在空间下部积聚，排挤掉部分空气，使防护区内的氧气浓度降低。当氧气浓度降低到一定程度（一般低于 15%）时，燃烧反应将无法维持，从而达到窒息灭火的效果。
2、特性优势
七氟丙烷灭火系统相较于其他灭火系统，具有以下显著优势：
（1）高效灭火：七氟丙烷灭火剂具有较高的灭火效率，其灭火浓度通常在 5% - 10% 之间，能够在极短的时间内（一般在 10 秒以内）扑灭火灾，有效遏制火势蔓延，最大限度地减少火灾造成的损失。
（2）清洁环保：七氟丙烷灭火剂在灭火后不会留下任何固体或液体残留物，不会对储能集装箱内的设备和环境造成二次污染。同时，七氟丙烷对臭氧层的损耗潜能值（ODP）为零，全球变暖潜能值（GWP）较低，符合环保要求，是一种绿色环保的灭火剂。
（3）安全可靠：在正常使用浓度范围内，七氟丙烷对人体基本无毒害作用，不会对现场人员的生命安全造成威胁，适合应用于有人值守的场所。此外，七氟丙烷灭火系统经过长期的实践验证，技术成熟，系统稳定性高，误动作率低，能够可靠地执行灭火任务。
（4）适用范围广：七氟丙烷灭火系统适用于扑救 A 类（固体表面火灾）、B 类（液体火灾或可熔化固体火灾）、C 类（气体火灾）、E 类（电气火灾）等多种类型的火灾，能够满足储能集装箱内可能发生的各种火灾场景的灭火需求。
（5）空间占用小：七氟丙烷灭火系统的储存装置和管网系统相对紧凑，不需要占用大量的空间，这对于空间有限的储能集装箱来说尤为重要，可以在不影响储能集装箱正常布局和使用功能的前提下，实现高效的消防保护。

七氟丙烷灭火系统

三、七氟丙烷灭火系统在储能集装箱中的应用方案
1、系统组成
一套完整的适用于储能集装箱的七氟丙烷灭火系统主要由以下几个部分组成：
（1）七氟丙烷储存装置：包括七氟丙烷钢瓶、瓶头阀、压力表、虹吸管等。七氟丙烷钢瓶用于储存灭火剂，瓶头阀用于控制灭火剂的释放，压力表用于显示钢瓶内灭火剂的压力，虹吸管用于将钢瓶内的液态灭火剂输送至管网系统。储存装置的规格和数量根据储能集装箱的空间大小、火灾风险等级以及灭火设计浓度等因素确定。
（2）管网系统：由管道、管件、阀门、喷头等组成。管网系统的作用是将七氟丙烷灭火剂从储存装置输送到储能集装箱内的各个防护区域，并通过喷头均匀地喷放出来，实现全淹没灭火效果。管道和管件应选用符合国家标准的无缝钢管或不锈钢管，以确保系统的密封性和耐压性能。阀门包括选择阀（适用于组合分配系统）、单向阀、安全阀等，用于控制灭火剂的流向和压力。喷头的布置应根据储能集装箱的内部结构和设备布局进行合理设计，确保灭火剂能够覆盖到所有可能发生火灾的区域，且喷放均匀。
（3）火灾探测与报警系统：由火灾探测器（如烟感探测器、温感探测器、气体探测器等）、火灾报警控制器、声光报警器、手动报警按钮等组成。火灾探测与报警系统的作用是实时监测储能集装箱内的火灾迹象，当检测到火灾发生时，迅速将火警信号传输至火灾报警控制器。火灾报警控制器对信号进行处理和分析后，发出声光报警信号，提醒现场人员，并启动七氟丙烷灭火系统。同时，火灾报警控制器还可以与外部消防控制中心进行通信，实现远程监控和管理。

七氟丙烷灭火系统

（4）控制系统：主要包括气体灭火控制器、紧急启停按钮、放气指示灯等。气体灭火控制器是七氟丙烷灭火系统的核心控制设备，它接收火灾探测与报警系统传来的火警信号，按照预设的逻辑关系控制七氟丙烷储存装置的启动和灭火剂的喷放。紧急启停按钮安装在储能集装箱外便于操作的位置，当发生紧急情况时，现场人员可以通过按下紧急启停按钮手动启动或停止灭火系统。放气指示灯安装在储能集装箱入口处，当灭火系统喷放灭火剂时，指示灯亮起，警示人员不得进入。
2、系统设计要点
在设计适用于储能集装箱的七氟丙烷灭火系统时，需要考虑以下几个关键要点：
（1）灭火设计浓度的确定：根据《气体灭火系统设计规范》（GB 50370）以及储能集装箱内的火灾类型和危险程度，合理确定七氟丙烷的灭火设计浓度。对于储能集装箱内的电气火灾和电池火灾，一般建议灭火设计浓度为 8% - 10%。在实际设计过程中，还应考虑到集装箱的密封性能、通风情况以及可能存在的灭火剂泄漏等因素，对灭火设计浓度进行适当的修正和调整。
（2）喷头布置与管网设计：喷头的布置应确保七氟丙烷灭火剂能够均匀地覆盖整个储能集装箱内部空间，特别是电池组、电气设备等重点防护区域。喷头的数量和安装位置应根据集装箱的尺寸、形状以及内部设备的布局进行详细计算和规划。管网设计应保证灭火剂在输送过程中的压力损失最小，同时满足系统的流量要求。管道的管径、长度、弯头数量等参数都会影响灭火剂的输送效果，因此需要通过专业的水力计算软件进行精确计算，以确保系统的可靠性和灭火效果。
（3）火灾探测器的选型与安装：火灾探测器的选型应根据储能集装箱内可能发生的火灾类型和特点进行选择。对于电池热失控引发的火灾，应优先选用能够检测温度、烟雾、可燃气体等多种参数的复合型探测器，以提高火灾探测的准确性和及时性。探测器的安装位置应避免受到遮挡和干扰，确保能够及时、准确地感知火灾信号。一般来说，在电池组、电气设备上方以及集装箱内的各个角落都应合理布置探测器。
（4）系统联动控制设计：七氟丙烷灭火系统应与储能集装箱内的其他设备和系统实现联动控制。当火灾发生时，灭火系统除了自动启动喷放灭火剂外，还应联动控制相关设备，如切断非消防电源、关闭通风系统、启动应急照明和疏散指示系统等，以防止火灾蔓延，保障人员安全疏散。系统联动控制的逻辑关系应在设计阶段进行详细规划和测试，确保各个设备和系统之间能够协调配合，实现高效的火灾应对。

七氟丙烷灭火系统

3、安装与调试
七氟丙烷灭火系统的安装与调试是确保系统正常运行的关键环节，需要由专业的消防工程安装队伍按照相关标准和规范进行操作。
（1）安装步骤：
前期准备：在安装前，应对储能集装箱的内部结构和布局进行详细了解，确定七氟丙烷储存装置、管网系统、火灾探测与报警系统以及控制系统等各个部件的安装位置。同时，检查设备和材料的质量，确保其符合设计要求和相关标准。
（2）储存装置安装：将七氟丙烷钢瓶按照设计要求安装在固定的支架上，并连接好瓶头阀、压力表、虹吸管等部件。确保钢瓶安装牢固，阀门连接紧密，无泄漏现象。
（3）管网系统安装：根据管网设计图纸，进行管道的切割、弯制、焊接或螺纹连接等加工操作。在安装过程中，要注意管道的坡度和垂直度，确保灭火剂能够顺利输送。安装完成后，对管网系统进行强度试验、严密性试验和吹扫，清除管道内的杂物和污垢，确保系统的密封性和畅通性。
（4）火灾探测与报警系统安装：按照探测器的选型和安装位置要求，安装烟感探测器、温感探测器、气体探测器等火灾探测器。同时，安装火灾报警控制器、声光报警器、手动报警按钮等设备，并进行布线连接。确保探测器安装牢固，线路连接正确，无短路、断路等问题。
（5）控制系统安装：安装气体灭火控制器、紧急启停按钮、放气指示灯等控制系统设备，并进行布线连接。将控制系统与储存装置、管网系统、火灾探测与报警系统等进行联动调试，确保各个部件之间能够正常通信和协同工作。

七氟丙烷灭火系统

4、调试过程：
（1）单机调试：在系统安装完成后，首先对各个单机设备进行调试，包括七氟丙烷储存装置的阀门开启试验、火灾探测器的灵敏度测试、火灾报警控制器的功能测试、声光报警器的报警测试、紧急启停按钮的操作测试等。确保每个单机设备都能正常工作，性能符合设计要求。
（2）联动调试：在单机调试合格的基础上，进行系统联动调试。模拟火灾发生场景，通过触发火灾探测器或手动报警按钮，测试七氟丙烷灭火系统的自动启动功能、灭火剂喷放功能以及与其他设备和系统的联动控制功能。检查系统在联动过程中的响应时间、动作准确性以及各设备之间的协调配合情况，对发现的问题及时进行调整和优化。
（3）系统验收：调试完成后，邀请相关部门和专家对七氟丙烷灭火系统进行验收。验收内容包括系统的设计文件、安装质量、调试报告、设备性能等方面。只有通过验收的系统，才能正式投入使用。
四、案例分析
1、项目背景介绍
某大型能源存储项目采用了多个储能集装箱作为储能设备，用于存储太阳能和风能发电产生的多余电能，并在用电高峰时向电网供电。为了确保储能集装箱的消防安全，项目方经过多方调研和比较，最终选择了七氟丙烷灭火系统作为消防保护方案。
2、七氟丙烷灭火系统配置
该项目中的每个储能集装箱尺寸为 6m×2.4m×2.9m，内部主要放置了大容量的柴油发电机组以及配套的电气设备。根据集装箱的空间大小和火灾风险评估，为储能集装箱配置了一套 GQQ70/2.5单瓶组的七氟丙烷灭火系统，充装58kg灭火药剂。同时，配备了1 只感烟探测器、2只感温探测器、2个声光报警器、1个放气指示灯、1个手动启停按钮组成的气体灭火报警系统，形成了完整的一套消防系统。

七氟丙烷灭火系统

3、灭火效果与运行情况
在项目运行过程中，曾发生过一次由于电池热失控引发的火灾事故。当时，火灾探测与报警系统迅速检测到火灾信号，并将信号传输至气体灭火控制器。气体灭火控制器在接收到信号后，按照预设的逻辑关系，立即启动七氟丙烷灭火系统。在短短几秒钟内，七氟丙烷灭火剂通过管网系统均匀地喷放到储能集装箱内，迅速扑灭了火灾，成功避免了火灾的蔓延和扩大，保护了储能集装箱内的设备和整个项目的安全运行。事后检查发现，七氟丙烷灭火系统在灭火过程中表现出了高效、可靠的性能，灭火后现场没有留下任何残留物，对设备没有造成任何损坏，充分体现了七氟丙烷灭火系统在储能集装箱消防应用中的优势。

七氟丙烷灭火系统

综上所述，七氟丙烷灭火系统凭借其独特的灭火原理和显著的性能优势，为储能集装箱的消防安全提供了可靠且高效的解决方案。从抑制火灾链式反应的化学抑制作用，到快速降温的冷却效果，再到降低氧气浓度的窒息功能，七氟丙烷灭火剂能在短时间内遏制火势蔓延，将火灾损失降至最低。同时，其清洁环保、安全可靠、适用范围广以及空间占用小等特性，完美契合储能集装箱对消防系统的严苛要求。