痛心韓國電池廠火災(zāi),該如何處置鋰電生產(chǎn)企業(yè)火災(zāi)事故?
當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月24日,韓國京畿道華城市Aricell電池廠發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)。截至25日,據(jù)央視新聞報(bào)道,事故已造成23人死亡,初步判斷其中有中國公民17人、老撾公民1人、韓國公民5人,另有8人在事故中受傷。
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事發(fā)時(shí),位于廠房二樓堆放電池成品的區(qū)域突然冒出白煙,察覺到異常的現(xiàn)場工作人員隨即開始尋找冒出白煙的電池組,在發(fā)現(xiàn)白煙并挪動(dòng)電池組的過程中,電池堆放區(qū)域開始燃燒并發(fā)生爆炸,煙霧瞬間大量蔓延?,F(xiàn)場工作人員試圖用滅火器撲滅火情,但未能成功,大量煙塵伴隨著爆炸和火光吞噬了整個(gè)車間,位于二層的工作人員最終未能及時(shí)逃出。
另一段拍攝于廠房外面的視頻顯示,覺察到異樣的位于廠房一層的工作人員逃離到戶外,而僅僅十幾秒后,監(jiān)控鏡頭便被彌漫的煙霧完全覆蓋。
火災(zāi)發(fā)生時(shí)現(xiàn)場火勢猛烈,并伴隨著鋰電池爆炸的聲響。記者在距離事發(fā)現(xiàn)場300米左右外的草坪附近依舊能看到很多被燒焦的鋰電池外殼。
面對鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)火災(zāi)事故,應(yīng)該如何處置呢?
鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)火災(zāi)事故具有以下特點(diǎn):
1)鋰電池容易發(fā)生熱失控。鋰離子電池在化成后處于帶電狀態(tài),極易發(fā)生熱失控。研究表明,電池的SOC(State of Charge)越高,在熱沖擊條件下發(fā)生熱爆炸的時(shí)間越短,電池表面的最高溫度也越高。當(dāng)SOC接近100%時(shí),燃燒速率和爆炸強(qiáng)度約為SOC為25%時(shí)的2.5倍。
2)貨架能量集中?;?、分容、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)通常采用高架倉庫、生產(chǎn)框架等形式進(jìn)行設(shè)置。如果在廠房通道堆放半成品、成品及瑕疵電池,這進(jìn)一步增加了熱失控、貨架倒塌、高壓觸電、爆炸沖擊等風(fēng)險(xiǎn)。
3)不同正極材料的鋰電池?zé)崾Э乇憩F(xiàn)有所不同。三元材料在熱失控時(shí)會(huì)迅速升溫并猛烈燃燒,容易發(fā)生電池解體連鎖爆炸。而磷酸鐵鋰材料燃燒不完全,會(huì)產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w產(chǎn)物和熱量,容易在有限空間內(nèi)引發(fā)混合氣體爆炸。
4)物料管理復(fù)雜,安全風(fēng)險(xiǎn)控制具有挑戰(zhàn)性。鋰離子電池生產(chǎn)涉及多種危險(xiǎn)物料和敏感工藝。例如,使用有毒、易燃易爆的化學(xué)品如NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMC(碳酸二甲酯),以及容易水解成HF(氟化氫)的LiPF6電解質(zhì)。
5)建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,安全隱患顯著。電池廠一般都是大型跨度和潔凈室的結(jié)合體。為了保障生產(chǎn)的連續(xù)性和規(guī)模,極片制作工序(混料-切片)可能需要設(shè)置長達(dá)100米的生產(chǎn)線。高低吊頂設(shè)計(jì)。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量,電芯生產(chǎn)通常在設(shè)有空氣凈化系統(tǒng)的潔凈室內(nèi)進(jìn)行,這要求較高的層高(6~8米)。為利用空間,部分過高的空間會(huì)通過吊頂封閉,使層高降至約3米,而吊頂上方則布滿了氣、液、物料管線。內(nèi)部空間分隔復(fù)雜。鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)的建筑內(nèi)部通道布局復(fù)雜,存在多棟廠房通過連廊相連,形成“廠中廠”的結(jié)構(gòu),這增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。
6)防火設(shè)計(jì)存在缺陷,火勢蔓延速度快。企業(yè)內(nèi)部的全自動(dòng)物流通道、物料輸送管線和管道地溝貫穿多個(gè)生產(chǎn)車間和樓層,缺乏有效的防火隔離,導(dǎo)致一旦發(fā)生火災(zāi),熱量大量積累,高溫?zé)煔馐沟脵C(jī)械排煙系統(tǒng)失效,極易引發(fā)結(jié)構(gòu)坍塌。對于鋰離子電池生產(chǎn)中的化成、老化、成品庫等高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié),并未明確定義為爆炸風(fēng)險(xiǎn)場所,相關(guān)的爆炸風(fēng)險(xiǎn)和后果也沒有明確規(guī)定。
鋰離子電池生產(chǎn)工序處置要點(diǎn)
在企業(yè)生產(chǎn)流程中,每個(gè)階段都面臨著各種風(fēng)險(xiǎn),這些險(xiǎn)情隨著工序的不同而有所差異。在電池組裝之前,主要的風(fēng)險(xiǎn)集中在原料和生產(chǎn)工藝的不穩(wěn)定性上,包括了混合過程中可能涉及的危險(xiǎn)物質(zhì),如NMP(溶劑),涂敷步驟中可能涉及的有害氣體,以及注液步驟中可能出現(xiàn)的電解液問題等。
當(dāng)產(chǎn)品基本制造完成后,鋰電池的生產(chǎn)面臨一個(gè)重大的風(fēng)險(xiǎn),即熱失控現(xiàn)象。熱失控是電池溫度無法控制地升高,可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸,對生產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此,在鋰電池生產(chǎn)過程中,防止熱失控成為核心的安全挑戰(zhàn)。
初期災(zāi)情—單體電池發(fā)生熱失控 ,未蔓延至周邊貨架
采取以工藝處置為主、消防處置為輔的技戰(zhàn)術(shù)措施。一是斷電排險(xiǎn)。第一時(shí)間切斷光伏發(fā)電及儲(chǔ)能電站電源;視情分區(qū)分段實(shí)施內(nèi)部斷電,嚴(yán)禁隨意切斷事故廠房內(nèi)部電源,防止化成區(qū)自動(dòng)處置措施因斷電失效。二是啟動(dòng)固定消防設(shè)施。部分企業(yè)在老化貨架格倉內(nèi)設(shè)置水噴淋系統(tǒng),進(jìn)一步加強(qiáng)初期處置能力。第一時(shí)間啟動(dòng)事故區(qū)域噴淋、排煙等固定設(shè)施,同時(shí)關(guān)閉空氣凈化系統(tǒng),防止火勢隨管道蔓延擴(kuò)散。消防力量到場后確認(rèn)噴淋水泵接合器情況,做好加強(qiáng)供給強(qiáng)度的準(zhǔn)備。三是釋放防火卷簾。第一時(shí)間啟動(dòng)防火卷簾,盡可能將災(zāi)情控制在單個(gè)工藝段內(nèi)。到場力量在防火卷簾外側(cè)部署移動(dòng)炮、消防機(jī)器人陣地實(shí)施冷卻降溫。四是啟動(dòng)工藝本質(zhì)安全措施。針對常溫化成電池故障,啟動(dòng)自動(dòng)滅火程序,堆垛機(jī)將故障電池裝入密封艙內(nèi),通過全氟己酮等氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行全淹沒處置,隨后由堆垛機(jī)放入應(yīng)急水池;針對高溫化成,自動(dòng)啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng),對高溫老化電池間進(jìn)行全淹沒處置,水噴淋冷卻降溫配合氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行。
難控災(zāi)情—電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)大至單個(gè)工序(化成、倉儲(chǔ)),火勢未蔓延至其他區(qū)域
堅(jiān)持“安全防御、控制燃燒”的原則,堵截火勢蔓延,處置過程中做好安全管控,防止坍塌、爆炸、中毒等情況。
1)外部陣地設(shè)置。利用消防車為噴淋接合器加壓供水,提高內(nèi)部噴淋冷卻強(qiáng)度,控制火勢蔓延。依托防爆墻設(shè)置大跨距舉高噴射消防車、車載炮壓制火勢 ,避開門、窗等泄爆面。
2)內(nèi)部陣地設(shè)置。原則上不內(nèi)攻,確需內(nèi)攻滅火、搜救人員、轉(zhuǎn)運(yùn)重要物資時(shí),要滿足以下條件 :一是事故部位噴淋已經(jīng)動(dòng)作,單個(gè)工序內(nèi)部電池火災(zāi)為可控狀態(tài),通過監(jiān)測系統(tǒng)觀察大部分電池處于正常狀態(tài);二是被困人員位置已經(jīng)明確,且有生還可能。內(nèi)攻作業(yè)時(shí),盡可能采用自擺炮、遙控炮、機(jī)器人等無人化裝備部署陣地;對未著火的建筑或區(qū)域設(shè)置水幕分隔保護(hù),同時(shí)加強(qiáng)管道排水。通道選擇方面,盡可能縮短內(nèi)攻距離,根據(jù)工藝段優(yōu)先選擇從應(yīng)急門進(jìn)入,如未設(shè)置應(yīng)急門 ,視情破拆墻體,開辟進(jìn)攻通道。
3)煙氣控制。堅(jiān)持“以固為主、以移為輔”的原則,優(yōu)先啟動(dòng)建筑固定防排煙系統(tǒng),確定排煙排熱部位和實(shí)施方法,必要時(shí)調(diào)集挖掘機(jī)、強(qiáng)臂破拆車等大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行破拆排煙。對于單層平面一體化廠房,可采用頂部破拆排煙;對于垂直立體式廠房 ,采用水幕分隔著火區(qū)域,對低溫?zé)煔膺M(jìn)行分區(qū)排煙,降低內(nèi)攻通道上的煙氣濃度。
4)供水保障。通知相關(guān)部門增大管網(wǎng)壓力,按照“1 1 備”的原則調(diào)集遠(yuǎn)程供水系統(tǒng),保證火場供水持續(xù)不間斷,調(diào)用灑水車等運(yùn)水供水車輛作為火場供水補(bǔ)充。
5)人員搜救。利用消防控制室視頻快速確定被困人員位置,在知情人指引下,通過應(yīng)急通道內(nèi)攻搜救;如無應(yīng)急通道,消防員可破拆墻體,開辟內(nèi)攻搜救通道。
失控災(zāi)情—鋰離子電池化成、倉儲(chǔ)區(qū)全部過火,已經(jīng)失去內(nèi)攻控火條件
此階段,以外部射流控火和排煙降溫為主,采取“全浸沒”戰(zhàn)法。對于一層平面布局廠房,采取“沙土筑堤、逐步翻埋、冷卻推進(jìn)、分割轉(zhuǎn)運(yùn)”的戰(zhàn)術(shù)措施。對于垂直分布式廠房,采用多輛大跨距舉高噴射消防車交替掩護(hù)、抵近射水的戰(zhàn)術(shù)方法,對燃燒區(qū)域進(jìn)行冷卻控火,對樓內(nèi)墻體進(jìn)行降溫,樓內(nèi)冷卻積水要及時(shí)排除,防止建筑坍塌。
電池倉庫處置要點(diǎn)
在上風(fēng)向利用舉高噴射消防車、移動(dòng)炮設(shè)置外部陣地,使用沙袋、沙土等在物資倉庫周邊筑堤設(shè)防
,防止流淌火。利用長干線布置移動(dòng)炮、機(jī)器人等力量進(jìn)入內(nèi)部控制火勢。受火勢威脅的原料倉庫,要確保防爆制冷空調(diào)正常工作,開啟事故倉庫通風(fēng),降低可燃?xì)怏w濃度,并同時(shí)設(shè)置水幕陣地,阻隔鄰近熱輻射烘烤。對于單體電池存放的倉庫,可直接射水對電池進(jìn)行冷卻降溫;對于模組或電池包倉庫,單個(gè)電壓已經(jīng)超過安全電壓,不可盲目射水。
本文針對企業(yè)化成后工序段不同災(zāi)情發(fā)展階段,提出了相應(yīng)的處置對策,在綜合研判到位的基礎(chǔ)上,充分利用企業(yè)應(yīng)急門作為內(nèi)攻通道,合理采用“固移結(jié)合、控制燃燒、排煙散熱”等技戰(zhàn)術(shù)方法,控制火勢發(fā)展蔓延,并重點(diǎn)注意防觸電、防中毒、防爆炸等事故。
文獻(xiàn)來源:劉靖, 蘇忠波, 張延群. 鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)火災(zāi)事故處置對策[J]. 消防科學(xué)與技術(shù), 2024, 43 (01): 125-128.
H.E.L致力于工藝篩選優(yōu)化、反應(yīng)量熱和絕熱加速量熱
在反應(yīng)過程安全和反應(yīng)放大中的解決方案
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化學(xué)合成與高壓催化|生物反應(yīng)器系統(tǒng)
HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無愧的第yi品牌
反應(yīng)量熱儀是測量化學(xué)反應(yīng)過程中熱量變化的專業(yè)儀器。主要用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),系統(tǒng)中的物質(zhì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)換,這種能量通常以熱的形式釋放或吸收。反應(yīng)量熱儀可以準(zhǔn)確測量和記錄這種熱量變化,從而提供有關(guān)反應(yīng)熱力學(xué)性質(zhì)的重要信息,如反應(yīng)熱、活化能、反應(yīng)速率等。
反應(yīng)量熱儀的工作原理是基于熱平衡原理。它通過精確控制和監(jiān)測反應(yīng)體系與環(huán)境之間的能量交換來計(jì)算反應(yīng)的熱效應(yīng)。根據(jù)不同的應(yīng)用要求和設(shè)計(jì)特點(diǎn),反應(yīng)熱量計(jì)可分為多種類型,如等溫RC、絕熱RC、加速RC、微量熱計(jì)等。
根據(jù)QYR(恒州博智)的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測,2023年全球反應(yīng)量熱儀市場銷售額達(dá)到了1.58億美元,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到2.26億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)為4.4%(2024-2030)。
電池量熱儀
用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器電池量熱儀是一種用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器
新能源電池、新能源汽車公司、檢測中心、材料供應(yīng)商、科研單位已經(jīng)成為HEL的加速絕熱量熱儀ARC的客戶,HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無愧的第yi品牌。
新能源電池寧德時(shí)代(CATL)、比亞迪(BYD)、中創(chuàng)新航(原名:中航鋰電)、國軒、國聯(lián)汽車等
新能源汽車企業(yè)比亞迪(BYD)、小鵬、蔚來汽車(NIO)、三一重工、北汽福田、華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室、一汽大眾等
國家級別的檢測中心如廈門質(zhì)檢、上海機(jī)動(dòng)車檢測中心、招商局機(jī)動(dòng)車檢測中心、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國北方車輛研究所、湖南機(jī)動(dòng)車檢測技術(shù)有限公司等
材料供應(yīng)商:多氟多新能源科技有限公司、中信國安盟固利動(dòng)力科技有限公司等
化工安全領(lǐng)域已經(jīng)成為HEL的客戶:中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、浙江化安安全技術(shù)研究院有限公司、中化集團(tuán)、中石油、沈陽化工研究院、山東京博石油化工有限公司、海洋化工研究院、中寧化集團(tuán)、北京石油化工學(xué)院、青島安全工程研究院、山西煤炭化學(xué)研究所等
高??蒲性核呵迦A大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、山東大學(xué)、青島科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、廈門大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、中國工程物理研究院、江漢大學(xué)等
H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories成立于1987年,總部設(shè)在倫敦,在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿(mào)(北京)有限公司于2020年在北京設(shè)立。
關(guān)于綠綿科技
2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱:綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨,以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。
主要代理產(chǎn)品:GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā),中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒(LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮?dú)?,超高純氫氣氣體發(fā)生器,液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報(bào)告系統(tǒng)(QRS)/英國赫伊爾生物反應(yīng)器,電池絕熱量熱、催化劑合成。
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