鉛酸蓄電池在卷煙工廠使用廣泛，如安保巡邏車、洗地電動車、UPS備用電源均以鉛酸蓄電池為主要動力源。鉛酸蓄電池發(fā)生安全事故的幾率不高，然而一旦發(fā)生燃爆，其故障損失和連帶影響則十分巨大。本文深入分析了鉛酸蓄電池在使用過程中的起火機理，同時結(jié)合相關(guān)消防規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提出了火災(zāi)防控對策。

鉛酸蓄電池具有成本低、性價比高、可靠性好等優(yōu)點，目前卷煙工業(yè)生產(chǎn)中使用的安保巡邏車、洗地電動車、UPS備用電源都是以鉛酸蓄電池為主要動力源。鉛酸蓄電池發(fā)生安全事故的幾率不高，然而一旦發(fā)生燃爆，其故障損失和連帶影響則十分巨大。2016年1月25日，某信息化系統(tǒng)蓄電池發(fā)生爆燃事故，30余塊蓄電池中有20余塊被燒得只剩極板，機箱燒毀，房屋吊頂燒穿，大量碳粉進入服務(wù)器、計算機和投影機內(nèi)，直接經(jīng)濟損失達(dá)40余萬元。該事故致使信息化系統(tǒng)停止運行兩個月，間接經(jīng)濟損失無法估量。究其原因，有以下幾點：缺乏有效監(jiān)管和維護、消防安全缺乏技術(shù)支撐、風(fēng)險控制和安全意識不強。因此，探究鉛酸蓄電池在使用過程中的起火機理以及從消防規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)角度提出鉛酸蓄電池充電場所火災(zāi)防控對策對于卷煙工廠火災(zāi)防控具有重要意義。

一、 鉛酸蓄電池起火主要機理

1、過充電導(dǎo)致析氫爆炸

根據(jù)鉛酸蓄電池工作原理，鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)是海綿鉛，電解液是稀硫酸溶液，當(dāng)充電到70%∽80%電量時，正極開始析出氧氣，當(dāng)充電基本完成約90%時，負(fù)極開始析出氫氣。

蓄電池充放電反應(yīng)化學(xué)方程式如下：

放電反應(yīng)：

Ｐｂ０２＋２Ｈ２Ｓ０４＋Ｐｂ→ＰｂＳ０４＋２Ｈ２０＋ＰｂＳ０４

充電反應(yīng)：

ＰｂＳ０４＋２Ｈ２０＋ＰｂＳ０４→Ｐｂ０２＋２Ｈ２Ｓ０４＋Ｐｂ

正極充電到70%∽80%電量時，產(chǎn)生如下副反應(yīng)：

２Ｈ２０—４ｅ→O?＋４Ｈ＋

負(fù)極充電到90%電量以上時，產(chǎn)生如下副反應(yīng)：

２Ｈ＋＋２ｅ→H2

充電過程水分解反應(yīng)產(chǎn)生氫氣是不可避免的。鉛酸蓄電池過充電會大大增加電池發(fā)熱和加快水分解反應(yīng)析出大量氫氣，并造成電池失水。當(dāng)充電過程的電化學(xué)反應(yīng)持續(xù)電解水產(chǎn)生大量氫氣并不斷釋放，蓄電池中或空氣總的含氫量累計至爆炸極限（H2占混合氣體體積的4%∽74%）時，遇到點火源就會形成爆炸，引發(fā)火災(zāi)等安全事故。

2、產(chǎn)品工藝質(zhì)量問題導(dǎo)致鉛酸蓄電池爆燃

每組蓄電池是由多格蓄電池單體組成的，因工藝質(zhì)量問題，不能保證蓄電池每個單體的性能都完全相同，即出現(xiàn)單體電池不平衡現(xiàn)象。如果單體電池差異過大，則不能保證整塊蓄電池的質(zhì)量，主要原因在于：電池單體串聯(lián)而成的整塊蓄電池充放電時，每個單體流過的電流是相同的。如果某個單體容量變小，則在充電過程中，該單體首先充滿，當(dāng)其他單體充滿時，該單體已嚴(yán)重過充電；在放電時，該單體首先放電完畢，當(dāng)其他單體放電完畢時，該單體已嚴(yán)重過放電。嚴(yán)重的過充電和過放電都會造成該單體迅速損壞，在此過程中產(chǎn)生的氣體以及單體溫度的升高，都是蓄電池爆燃的主要原因。

3、內(nèi)部壓力問題相繼導(dǎo)致物理化學(xué)爆炸

蓄電池充放電時，蓄電池發(fā)熱引起內(nèi)部壓力增高。過充電時，充入的電能使電解液的中水電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，不僅使蓄電池溫度升高，電解液減少，還會造成嚴(yán)重的安全隱患。雖然免維護蓄電池采用了催化復(fù)合措施，安裝了安全閥，但若安全閥堵塞或發(fā)生故障，會使得電池內(nèi)部氣體太多而來不及溢出，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)壓和溫度過高，從而會引起蓄電池殼體變形炸開，這是一種物理過程。爆裂會引起電池的震動，導(dǎo)致極柱接線不牢而產(chǎn)生火花，從而點燃?xì)錃庑纬苫瘜W(xué)爆炸。

4、火花問題導(dǎo)致爆炸

蓄電池排出的氣體中，當(dāng)氫氣占混合氣體的體積在4%∽74%時，遇到明火便會發(fā)生爆炸。火花一般在電池外部產(chǎn)生，也可以由于內(nèi)部連接問題在蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)回路中有電流流過時，連接松動或接觸不良的點位就容易產(chǎn)生火花，因此很多蓄電池爆炸事故發(fā)生在設(shè)備啟動的瞬間。實際中，也有因外界明火引燃、開關(guān)電火花以及靜電火花而引起爆炸事故發(fā)生。

5、鉛酸蓄電池?zé)崾Э匾l(fā)火災(zāi)

熱失控是鉛酸蓄電池的電流和溫度發(fā)生累積的互相增強的作用，并能導(dǎo)致蓄電池?fù)p壞的過程。蓄電池的起火及蔓延，是由于單節(jié)電池?zé)崾Э?#xff0c;通過熱傳導(dǎo)、熱輻射引發(fā)相鄰電池相繼發(fā)生熱失控，這一連鎖反應(yīng)最終導(dǎo)致整個蓄電池槽體軟化故障、電池殼體破裂或者極柱密封不嚴(yán)，導(dǎo)致內(nèi)部電解液漏出形成電池正負(fù)極間外部短路進而引發(fā)火災(zāi)。

二、 火災(zāi)防控對策探析

1、室外充電場所——以安保巡邏車為例

? ? 首先，要注意選擇具有生產(chǎn)許可證、市場知名度較高、著名品牌的電動巡邏車，同時注意查看電動巡邏車是否具備欠壓、過流保護、短路保護等功能。

其次，要規(guī)范布線，做好防雨防潮措施，尤其是在雨天，不要讓充電接頭、充電器、鉛酸蓄電池以及線路暴露在潮濕環(huán)境，加速其銹蝕老化，從而較易導(dǎo)致充電時電線短路或發(fā)熱引起燃燒。車輛應(yīng)避免充電時間過長，應(yīng)當(dāng)按照說明書的規(guī)定進行充電，充電時間原則上不得超過8小時。

再次，行駛的過程中，充電器盡量不要放在車上，因為有時候路面顛簸容易導(dǎo)致充電器內(nèi)部發(fā)生短路，再充電時容易引起自燃；同時，盡量避免在雨天或積水路段行駛，以防電機進水，充電時短路著火。

最后，室外充電場所應(yīng)與其他可燃易燃物（如汽車、樹木等）保持一定的防火距離，確保突發(fā)情況下不會導(dǎo)致火勢擴大和蔓延；按嚴(yán)重危險級配備MFZ/ABC5或MFZ/ABC6手提式干粉滅火器的同時，加裝獨立式火災(zāi)探測報警器、簡易噴淋等消防設(shè)施。一旦發(fā)生火情，這些消防設(shè)施將第一時間發(fā)揮報警、阻（滅）火、降溫、降毒等多重作用，切實做到“打早滅小”，防范遏制火災(zāi)事故發(fā)生。

2、室內(nèi)充電場所——以UPS備用電源、洗地電動車為例

?? ?首先，在室內(nèi)充電場所應(yīng)采用耐火極限不低于2h防火隔墻和1.5h不燃性樓板與其他場所和部位分隔，墻上必須設(shè)置的門、窗應(yīng)采用甲級防火門、窗。室內(nèi)電氣線路應(yīng)穿管敷設(shè)，電氣連接處應(yīng)接觸良好、牢靠、不得松動，電氣設(shè)施及線路宜采取防爆措施，避免產(chǎn)生火花放電。室內(nèi)不應(yīng)有可燃易燃雜物，且不應(yīng)設(shè)置吊頂，避免密度小于空氣的氫氣在吊頂內(nèi)聚集。由于充電時產(chǎn)生氫氣，室內(nèi)頂部采用輕質(zhì)半敞開屋頂或設(shè)天窗、外窗、排氣口等，以稀釋空氣中危險介質(zhì)的濃度并滿足泄壓要求。室內(nèi)若無自然通風(fēng)，應(yīng)設(shè)置獨立的防爆送、排風(fēng)系統(tǒng)，正常換氣次數(shù)不少于10次/h，避免氫氣得不到及時吹散稀釋的情況下，如遇明火或電氣火花引起燃燒爆炸。

其次，在室內(nèi)充電場所應(yīng)設(shè)置火災(zāi)預(yù)警控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對UPS備用電源安全性演化趨勢的預(yù)測和早期預(yù)警，是當(dāng)前UPS鉛酸蓄電池安全管理的重點。通過相應(yīng)的參數(shù)（如電、氣類參數(shù)）測量，進行早期的泄露檢測，在熱失控起火之前或析氫初期發(fā)出預(yù)警，并采取相應(yīng)的控制措施，為外部救援提供足夠的時間。

再次，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可按照單個室內(nèi)充電場所設(shè)置獨立的報警區(qū)域，火災(zāi)報警及聯(lián)動控制信號應(yīng)實時接入與室內(nèi)充電場所有直接電氣連接的消防控制室；根據(jù)鉛酸蓄電池火災(zāi)特性，優(yōu)化火災(zāi)報警和滅火邏輯，采用“煙感+煙感”或“煙感+溫感”組合，第一個報警動作信號應(yīng)觸發(fā)啟動聲光報警，并將信號傳至消控室消防聯(lián)動控制器；第二個報警信號應(yīng)觸發(fā)排煙系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)動作。常見的干粉、氣體等滅火劑對鉛酸蓄電池火災(zāi)效果不理想，降溫效果較差，往往會出現(xiàn)復(fù)燃；水噴淋系統(tǒng)技術(shù)較成熟，降溫滅火效果明顯，但滅火后可能會導(dǎo)致UPS備用電源短路損壞而無法正常使用。根據(jù)國內(nèi)某知名實驗室通過各類滅火劑對蓄電池火災(zāi)抑制效果實驗比較，僅有全氟己酮施加后，蓄電池未發(fā)生復(fù)燃，且不會對精密設(shè)施造成破壞。

最后，加強室內(nèi)充電場所安全管控，洗地車應(yīng)避免充電時間過長，應(yīng)當(dāng)按照說明書的規(guī)定進行充電，充電時間原則上不得超過8小時。嚴(yán)禁在充電場所吸煙、用明火照明或取暖，更不準(zhǔn)在室內(nèi)進行動火作業(yè)；室內(nèi)門口設(shè)置靜電釋放儀，人體觸摸后再進入，避免產(chǎn)生靜電火花；在室外張貼“禁止煙火”、“禁止吸煙”、“禁止攜帶火種”等防火防爆安全警示標(biāo)識；同時，做好定期安全巡查，發(fā)現(xiàn)蓄電池鼓包、電池液泄露等不正常現(xiàn)象時，立即斷電并反映，及時采取維修和更換。

三、 結(jié)束語

盡管鉛酸蓄電池在使用過程中，會有一定的火災(zāi)爆炸危險性，但按照相應(yīng)的消防規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)的安全對策措施和安全管控辦法，遏制此類區(qū)域火災(zāi)爆炸事件的發(fā)生是切實可行的。