提高火災撲救的安全意識與對策分析

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1引言

近年來，我國電動汽車產業蓬勃發展，為我國節能減排及環境保護做出了巨大貢獻[1]。電動汽車以污染低、噪音低等優點正在逐步取代傳統燃油汽車，各級政府也紛紛出臺大量優惠政策對電動汽車產業進行扶持，加快了電動汽車產業的發展，電動汽車市場保有量逐年升高。但是，由于電動汽車內電池包及熱管理技術尚未達到完全成熟水平，電動汽車火災事故數量也呈逐年上升趨勢，給人民生命財產安全造成巨大威脅。國家應急管理部統計結果顯示，2022年第一季度全國共發生新能源汽車火災事故640起，同比增長32%，且火災數量遠高于交通工具火災數量平均增幅。同時，由于電池火災發展迅速，短時間內熱釋放速率即可達到峰值，并且燃燒過程中產生大量有毒有害物質，這一特性給電動汽車火災的消防救援帶來巨大挑戰[2，3]。由此可見，電動汽車火災的防治刻不容緩。為了提高電動汽車火災撲救效率，盡可能降低火災影響，防止多米諾效應產生，本文在對電動汽車火災燃燒特征進行系統分析的基礎上，針對電動汽車火災提出了相應的撲救策略，并從安全教育、安全使用以及法規政策制定等方面提出了應對電動汽車火災的相關建議，為電動汽車的廣泛推廣及安全使用提供理論參考。

2電動汽車火災主要事故原因分析

2021年1-5月份國內電動汽車火災事故共發生34起，其中處于行駛狀態的為20起，占比59%；處于充電狀態的為10起，占比29%；處于靜止狀態的為4起，占比12%，如圖1所示。由此可見，電動汽車火災危險及消防安全問題已經滲入到電動汽車各個環節。熱失控是電動汽車火災發生的根本原因，當局部電池單體出現熱失控后，其釋放的熱量在短時間內迅速向周圍電池擴散，造成連鎖反應，電池包內能量以失控形式釋放。目前市場上動力電池主要以磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池以及鈷酸鋰電池為主，其中磷酸鐵鋰電池安全性較高，但能量儲存密度元小于三元鋰電池。三元鋰電池較高的能量密度也帶來了更高的火災危險性。現有研究表明，容量為25Ah的三元鋰離子動力電池（約儲存0.1kWh電能）發生熱失控后會釋放約630，000J能量[4]。圖2顯示了動力電池熱失控原因，具體起火原因分析如下：

2.1碰撞事故

碰撞事故是電動汽車火災發生的主要原因之一。劇烈的碰撞對汽車整體結構造成破壞，強大的擠壓力造成電池包局部變形或破損，甚至被車身結構刺穿，導致電池包內部隔膜破損發生短路造成熱失控，電池內溫度及壓力劇烈升高產生明火及可燃氣體，甚至形成爆炸。由于電池包內電池單體高度集中分布，極易造成連鎖反應，臨近電池單體受熱后參與燃燒，并引燃車內塑料及織物等可燃物，火災迅速蔓延至車廂內。

2.2電氣系統故障

除碰撞直接損壞電池包造成火災外，電氣系統故障是造成電動汽車火災頻發的另一重要因素。與傳統內燃機汽車相比，電動汽車內電子元器件分布更加密集，其中就包括為動力電池提供充放電功能的高壓線束。由于汽車使用過程中路況條件復雜或年久線路老化等原因，往往會導致汽車內線束絕緣層破損、接觸不良等故障，極易引起短路或局部熱量積聚引發火災。

2.3熱管理系統失效

熱管理系統是電動汽車核心技術之一，起到調節各部分溫度以及提高能源利用率的作用。該系統能夠對電池包及動力系統工作狀態起到實時監控作用，當電池包溫度過高時及時采取措施進行降溫，使電池包溫度始終處于安全高效的運行區間內。一旦電動汽車熱管理系統失效，電池包無法得到有效降溫，導致內部熱量積聚引發熱失控。

3電動汽車火災危險性及消防救援難點分析

傳統內燃機汽車起火位置大多自發動機艙開始，一般能夠給應急救援及乘客的逃生留下較為充足的時間。由于電動汽車車身結構的特殊性，火災一般自電池包處向車身內發展，迅速點燃車內可燃物，給人員逃生造成極大困難。根據上述電動汽車火災發生原因分析，造成電池熱失控的原因復雜多樣，并且熱失控發生后極易引發火災。根據學者們對動力電池火災燃燒特性的研究成果可知，電池發生熱失控后，電解液在高溫條件下發生化學反應以及自身分解，產生包括氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯等可燃氣體，這也是導致電動汽車著火的主要因素。根據動力電池燃燒特性及電動汽車火災事故分析，本文對電動汽車火災危險性及消防救援難點進行了總結。

3.1火災初期隱蔽性大

一般來講，為了有效利用空間，電動汽車生產廠家都選擇將動力電池包集成在汽車底盤上，即乘員倉正下方位置處。在汽車行駛過程中動力電池發生火災，乘員很難在第一時間及時發現火情并逃生，當發現火情時，火災已經發展到了一定程度，失去了消防救援最佳時機[5]。

3.2火焰蔓延傳播速度快、溫度高，燃燒持續時間長

由于熱失控產生的大量可燃氣體通過電池包破裂處擴散至車廂及空氣中，遇到明火后迅速發生爆燃，甚至產生爆炸現象，導致火焰在空間范圍內蔓延速度極快。電池單體排布密集且之間沒有有效的防護裝置，臨近電池單體受熱后很快被引燃參與燃燒，形成鏈式反應，加劇的火焰的傳播速度。另外，車身內部線纜及塑料、織物等均具有良好的可燃性，這也是電動汽車火災發展迅速的原因之一。根據美國消防協會對鋰離子動力電池的火災實驗研究結果，動力電池燃燒過程會釋放大量熱量，自電池開始燃燒至達到劇烈燃燒僅歷時數秒，電池外部溫度最高可達1090℃，內部溫度最高達到了1121℃，遠超傳統內燃機汽車火災的389℃[6]，且動力電池燃燒持續時間可達到27~90分鐘[7]。

3.3燃燒產物有毒有害，具有爆炸危險性

動力電池的燃燒除產生大量可燃氣體外，還會生成二氧化硫、氟化氫、硫化氫、氯化氫以及氰化氫等有毒有害氣體，這些氣體逸出至空氣中后隨著車身內縫隙及空調管路擴散至乘員倉內，當人體吸入一定量有毒有害氣體后，會出現中毒或者窒息現象，嚴重影響了乘員的自救行為，對乘員的生命安全造成極大威脅[8]。同時，消防救援人員在沒有穿戴有效的防毒裝備情況下貿然靠近火場，容易吸入大量有毒有害物質。燃燒時產生的大量可燃氣體極易在車內狹小空間積聚，達到爆炸濃度極限，當遇到明火后即產生爆炸現象，引發二次災害。

3.4存在觸電危險，消防救援難度大

電動汽車電池包放電電壓一般介于380V~560V之間，電池破損后，內部電解液隨之發生泄漏，高壓線束失去絕緣保護后裸露在空氣中，極易造成乘員及消防救援人員觸電。一些電動汽車火災發生在電池充電階段，高壓充電樁受到破壞后人員觸電風險進一步增大。

3.5火災救援難度大且復燃幾率高

由于電動汽車動力電池集成在汽車底盤上，受汽車裝飾物及電池包護板的阻擋，加之作業空間狹小，使得滅火劑很難直接作用于燃燒位置，并且無法有效對電池包進行降溫，消防救援耗費時間大大增加。動力電池遭受到外力破壞或高溫作用后，內部原有穩定狀態被打破。外部火焰撲滅后，電池內部仍進行著一系列化學反應，并不斷積聚熱量，隨時有復燃的危險。因此，外部有無明火及煙氣不能作為電動汽車火災是否有效撲滅的評判標準。例如2021年8月8日，貴州省某地一電動汽車發生火災，消防救援過程中出現了多次復燃現象，給消防員造成極大困擾。

4電動汽車火災滅火及防治對策研究

通過前文對電動汽車火災發生原因、火災燃燒特性以及消防救援難點分析可知，電動汽車火災與傳統內燃機汽車火災之間表現出己二胺不同的燃燒特性，以往汽車火災救援策略已完全不能滿足電動汽車火災的消防需求，究其原因是由于可燃物種類及空間分布發生了巨大的變化。因此，需針對電動汽車制定專業化火災撲救對策及火災防治對策，提高電動汽車使用安全性。

4.1快速偵查火情，做好現場警戒

到達火災現場后需快速偵查火情，根據現場情況及時劃定警戒范圍，通過對當事人及事故現場人員進行詢問充分了解人員被困信息、火災發生發展狀態、電池類型、是否連接充電樁等重要信息，以便根據實際情況制定相應的救援策略。堅持生命第一，科學施救的原則，首先控制住火焰的發展，全力營救被困人員。待人員全部救出后集中全部力量將火災撲滅。

4.2做好個人防護，保障人員安全

電動汽車火災發展過程中會產生大量有毒有害氣體，并有爆炸風險。因此，參與救援人員需做好足夠的個人防護，穿戴防毒面具以及可燃氣體濃度探測儀器，在確保可燃氣體濃度處于安全范圍條件下開展消防救援活動。同時應做好絕緣防護，防止觸電事故發生。

4.3創造防火隔離帶，阻止火勢蔓延

根據事故現場情況以及氣象條件將周圍可燃物與火源隔離開防止燃燒的汽車引燃周圍其他車輛，有條件的情況下應該及時將汽車挪至開闊地，防止有限空間內可燃氣體積聚發生爆炸事故。

4.4選擇合適的滅火介質

由于現有滅火劑無法阻斷電池內部化學反應的繼續進行，且其化學反應不需要氧化劑的參與。另外，由于動力電池外包防護層的保護作用，滅火劑無法有效進入電池包內部撲滅火災及有效降溫。因此，最為行之有效的滅火手段為在外部降低動力電池溫度，以減緩內部化學反應的劇烈程度。中科大及上海消防研究所對包括干粉、二氧化碳、水、哈龍以及泡沫在內的多種滅火劑撲滅動力電池火災效果進行了實驗研究[9]，實驗結果表明水、七氟丙烷滅火劑以及鎂基氣溶膠滅火劑對于撲滅電動汽車火災和對動力電池降溫有較好的效果。

4.5持續降溫，防止復燃

根據動力電池燃燒特征，應在明火全部撲滅后持續向電池包施加滅火劑進行降溫，并持續進行溫度監測，防止火焰復燃。后續處理過程中應將事故車輛單獨存放，以免發生復燃。

4.6制定嚴格行業標準，加強安全宣傳教育

國家及行業應制定嚴格的標準來規范電動汽車的生產標準，從根本上提高電動汽車安全性及可靠性；加強電動汽車駕駛員安全意識及技能培訓，在電動汽車火災發生第一時間采取有效措施并報警，防止事故范圍擴大。

5結語

電動汽車保有量的劇增給消防安全帶來極大挑戰，本文對電動汽車火災發生的主要原因進行了簡要分析，討論了動力電池的火災特征及危險性，在此基礎上分析了電動汽車火災的消防難點，并提出了相應的滅火對策及火災預防對策，對電動汽車火災的事故救援具有一定的指導作用。

參考文獻：

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[3]張家瑜.提升新能源電動汽車火災救援能力的研究[J].消防界（電子版），2022，8（17）：74-76.

[4]馮旭寧.車用鋰離子動力電池熱失控誘發與擴展機理、建模與防控[D]：清華大學，2016.

[5]胡志鵬.電動汽車火災撲救難點及對策研究[C].//2021中國消防協會科學技術年會論文集.中國北京，2021：6.

[6]張得勝，張良，陳克，等.電動汽車火災原因調查研究[J].消防科學與技術，2014，33（09）：1091-1093.

[7]吳忠華，李海寧.電動汽車的火災危險性探討[J].消防科學與技術，2014，33（11）：1340-1343.

[8]樊明明，鄭偉.新能源汽車火災原因分析及對策研究[J].消防技術與產品信息，2017（11）：77-78.

[9]張磊，黃昊，田驊，等.鋰電池全淹沒火災滅火特性及其效能評價方法研究[C].//2018中國消防協會科學技術年會論文集.中國北京，2018：4.

作者:馬濤 單位:金塔縣消防救援大隊