提高火灾扑救的安全意识与对策分析

1引言

近年来，我国电动汽车产业蓬勃发展，为我国节能减排及环境保护做出了巨大贡献[1]。电动汽车以污染低、噪音低等优点正在逐步取代传统燃油汽车，各级政府也纷纷出台大量优惠政策对电动汽车产业进行扶持，加快了电动汽车产业的发展，电动汽车市场保有量逐年升高。但是，由于电动汽车内电池包及热管理技术尚未达到完全成熟水平，电动汽车火灾事故数量也呈逐年上升趋势，给人民生命财产安全造成巨大威胁。国家应急管理部统计结果显示，2022年第一季度全国共发生新能源汽车火灾事故640起，同比增长32%，且火灾数量远高于交通工具火灾数量平均增幅。同时，由于电池火灾发展迅速，短时间内热释放速率即可达到峰值，并且燃烧过程中产生大量有毒有害物质，这一特性给电动汽车火灾的消防救援带来巨大挑战[2，3]。由此可见，电动汽车火灾的防治刻不容缓。为了提高电动汽车火灾扑救效率，尽可能降低火灾影响，防止多米诺效应产生，本文在对电动汽车火灾燃烧特征进行系统分析的基础上，针对电动汽车火灾提出了相应的扑救策略，并从安全教育、安全使用以及法规政策制定等方面提出了应对电动汽车火灾的相关建议，为电动汽车的广泛推广及安全使用提供理论参考。

2电动汽车火灾主要事故原因分析

2021年1-5月份国内电动汽车火灾事故共发生34起，其中处于行驶状态的为20起，占比59%；处于充电状态的为10起，占比29%；处于静止状态的为4起，占比12%，如图1所示。由此可见，电动汽车火灾危险及消防安全问题已经渗入到电动汽车各个环节。热失控是电动汽车火灾发生的根本原因，当局部电池单体出现热失控后，其释放的热量在短时间内迅速向周围电池扩散，造成连锁反应，电池包内能量以失控形式释放。目前市场上动力电池主要以磷酸铁锂电池、三元锂电池以及钴酸锂电池为主，其中磷酸铁锂电池安全性较高，但能量储存密度元小于三元锂电池。三元锂电池较高的能量密度也带来了更高的火灾危险性。现有研究表明，容量为25Ah的三元锂离子动力电池（约储存0.1kWh电能）发生热失控后会释放约630，000J能量[4]。图2显示了动力电池热失控原因，具体起火原因分析如下：

2.1碰撞事故

碰撞事故是电动汽车火灾发生的主要原因之一。剧烈的碰撞对汽车整体结构造成破坏，强大的挤压力造成电池包局部变形或破损，甚至被车身结构刺穿，导致电池包内部隔膜破损发生短路造成热失控，电池内温度及压力剧烈升高产生明火及可燃气体，甚至形成爆炸。由于电池包内电池单体高度集中分布，极易造成连锁反应，临近电池单体受热后参与燃烧，并引燃车内塑料及织物等可燃物，火灾迅速蔓延至车厢内。

2.2电气系统故障

除碰撞直接损坏电池包造成火灾外，电气系统故障是造成电动汽车火灾频发的另一重要因素。与传统内燃机汽车相比，电动汽车内电子元器件分布更加密集，其中就包括为动力电池提供充放电功能的高压线束。由于汽车使用过程中路况条件复杂或年久线路老化等原因，往往会导致汽车内线束绝缘层破损、接触不良等故障，极易引起短路或局部热量积聚引发火灾。

2.3热管理系统失效

热管理系统是电动汽车核心技术之一，起到调节各部分温度以及提高能源利用率的作用。该系统能够对电池包及动力系统工作状态起到实时监控作用，当电池包温度过高时及时采取措施进行降温，使电池包温度始终处于安全高效的运行区间内。一旦电动汽车热管理系统失效，电池包无法得到有效降温，导致内部热量积聚引发热失控。

3电动汽车火灾危险性及消防救援难点分析

传统内燃机汽车起火位置大多自发动机舱开始，一般能够给应急救援及乘客的逃生留下较为充足的时间。由于电动汽车车身结构的特殊性，火灾一般自电池包处向车身内发展，迅速点燃车内可燃物，给人员逃生造成极大困难。根据上述电动汽车火灾发生原因分析，造成电池热失控的原因复杂多样，并且热失控发生后极易引发火灾。根据学者们对动力电池火灾燃烧特性的研究成果可知，电池发生热失控后，电解液在高温条件下发生化学反应以及自身分解，产生包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等可燃气体，这也是导致电动汽车着火的主要因素。根据动力电池燃烧特性及电动汽车火灾事故分析，本文对电动汽车火灾危险性及消防救援难点进行了总结。

3.1火灾初期隐蔽性大

一般来讲，为了有效利用空间，电动汽车生产厂家都选择将动力电池包集成在汽车底盘上，即乘员仓正下方位置处。在汽车行驶过程中动力电池发生火灾，乘员很难在第一时间及时发现火情并逃生，当发现火情时，火灾已经发展到了一定程度，失去了消防救援最佳时机[5]。

3.2火焰蔓延传播速度快、温度高，燃烧持续时间长

由于热失控产生的大量可燃气体通过电池包破裂处扩散至车厢及空气中，遇到明火后迅速发生爆燃，甚至产生爆炸现象，导致火焰在空间范围内蔓延速度极快。电池单体排布密集且之间没有有效的防护装置，临近电池单体受热后很快被引燃参与燃烧，形成链式反应，加剧的火焰的传播速度。另外，车身内部线缆及塑料、织物等均具有良好的可燃性，这也是电动汽车火灾发展迅速的原因之一。根据美国消防协会对锂离子动力电池的火灾实验研究结果，动力电池燃烧过程会释放大量热量，自电池开始燃烧至达到剧烈燃烧仅历时数秒，电池外部温度最高可达1090℃，内部温度最高达到了1121℃，远超传统内燃机汽车火灾的389℃[6]，且动力电池燃烧持续时间可达到27~90分钟[7]。

3.3燃烧产物有毒有害，具有爆炸危险性

动力电池的燃烧除产生大量可燃气体外，还会生成二氧化硫、氟化氢、硫化氢、氯化氢以及氰化氢等有毒有害气体，这些气体逸出至空气中后随着车身内缝隙及空调管路扩散至乘员仓内，当人体吸入一定量有毒有害气体后，会出现中毒或者窒息现象，严重影响了乘员的自救行为，对乘员的生命安全造成极大威胁[8]。同时，消防救援人员在没有穿戴有效的防毒装备情况下贸然靠近火场，容易吸入大量有毒有害物质。燃烧时产生的大量可燃气体极易在车内狭小空间积聚，达到爆炸浓度极限，当遇到明火后即产生爆炸现象，引发二次灾害。

3.4存在触电危险，消防救援难度大

电动汽车电池包放电电压一般介于380V~560V之间，电池破损后，内部电解液随之发生泄漏，高压线束失去绝缘保护后裸露在空气中，极易造成乘员及消防救援人员触电。一些电动汽车火灾发生在电池充电阶段，高压充电桩受到破坏后人员触电风险进一步增大。

3.5火灾救援难度大且复燃几率高

由于电动汽车动力电池集成在汽车底盘上，受汽车装饰物及电池包护板的阻挡，加之作业空间狭小，使得灭火剂很难直接作用于燃烧位置，并且无法有效对电池包进行降温，消防救援耗费时间大大增加。动力电池遭受到外力破坏或高温作用后，内部原有稳定状态被打破。外部火焰扑灭后，电池内部仍进行着一系列化学反应，并不断积聚热量，随时有复燃的危险。因此，外部有无明火及烟气不能作为电动汽车火灾是否有效扑灭的评判标准。例如2021年8月8日，贵州省某地一电动汽车发生火灾，消防救援过程中出现了多次复燃现象，给消防员造成极大困扰。

4电动汽车火灾灭火及防治对策研究

通过前文对电动汽车火灾发生原因、火灾燃烧特性以及消防救援难点分析可知，电动汽车火灾与传统内燃机汽车火灾之间表现出己二胺不同的燃烧特性，以往汽车火灾救援策略已完全不能满足电动汽车火灾的消防需求，究其原因是由于可燃物种类及空间分布发生了巨大的变化。因此，需针对电动汽车制定专业化火灾扑救对策及火灾防治对策，提高电动汽车使用安全性。

4.1快速侦查火情，做好现场警戒

到达火灾现场后需快速侦查火情，根据现场情况及时划定警戒范围，通过对当事人及事故现场人员进行询问充分了解人员被困信息、火灾发生发展状态、电池类型、是否连接充电桩等重要信息，以便根据实际情况制定相应的救援策略。坚持生命第一，科学施救的原则，首先控制住火焰的发展，全力营救被困人员。待人员全部救出后集中全部力量将火灾扑灭。

4.2做好个人防护，保障人员安全

电动汽车火灾发展过程中会产生大量有毒有害气体，并有爆炸风险。因此，参与救援人员需做好足够的个人防护，穿戴防毒面具以及可燃气体浓度探测仪器，在确保可燃气体浓度处于安全范围条件下开展消防救援活动。同时应做好绝缘防护，防止触电事故发生。

4.3创造防火隔离带，阻止火势蔓延

根据事故现场情况以及气象条件将周围可燃物与火源隔离开防止燃烧的汽车引燃周围其他车辆，有条件的情况下应该及时将汽车挪至开阔地，防止有限空间内可燃气体积聚发生爆炸事故。

4.4选择合适的灭火介质

由于现有灭火剂无法阻断电池内部化学反应的继续进行，且其化学反应不需要氧化剂的参与。另外，由于动力电池外包防护层的保护作用，灭火剂无法有效进入电池包内部扑灭火灾及有效降温。因此，最为行之有效的灭火手段为在外部降低动力电池温度，以减缓内部化学反应的剧烈程度。中科大及上海消防研究所对包括干粉、二氧化碳、水、哈龙以及泡沫在内的多种灭火剂扑灭动力电池火灾效果进行了实验研究[9]，实验结果表明水、七氟丙烷灭火剂以及镁基气溶胶灭火剂对于扑灭电动汽车火灾和对动力电池降温有较好的效果。

4.5持续降温，防止复燃

根据动力电池燃烧特征，应在明火全部扑灭后持续向电池包施加灭火剂进行降温，并持续进行温度监测，防止火焰复燃。后续处理过程中应将事故车辆单独存放，以免发生复燃。

4.6制定严格行业标准，加强安全宣传教育

国家及行业应制定严格的标准来规范电动汽车的生产标准，从根本上提高电动汽车安全性及可靠性；加强电动汽车驾驶员安全意识及技能培训，在电动汽车火灾发生第一时间采取有效措施并报警，防止事故范围扩大。

5结语

电动汽车保有量的剧增给消防安全带来极大挑战，本文对电动汽车火灾发生的主要原因进行了简要分析，讨论了动力电池的火灾特征及危险性，在此基础上分析了电动汽车火灾的消防难点，并提出了相应的灭火对策及火灾预防对策，对电动汽车火灾的事故救援具有一定的指导作用。

参考文献：

[1]罗桂成，盛春龙.浅析新能源汽车的未来发展趋势[J].时代汽车，2022（21）：105-107.

[2]陆时正.电动汽车火灾特性及灭火技术研究[J].消防界（电子版），2022，8（15）：28-30.

[3]张家瑜.提升新能源电动汽车火灾救援能力的研究[J].消防界（电子版），2022，8（17）：74-76.

[4]冯旭宁.车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控[D]：清华大学，2016.

[5]胡志鹏.电动汽车火灾扑救难点及对策研究[C].//2021中国消防协会科学技术年会论文集.中国北京，2021：6.

[6]张得胜，张良，陈克，等.电动汽车火灾原因调查研究[J].消防科学与技术，2014，33（09）：1091-1093.

[7]吴忠华，李海宁.电动汽车的火灾危险性探讨[J].消防科学与技术，2014，33（11）：1340-1343.

[8]樊明明，郑伟.新能源汽车火灾原因分析及对策研究[J].消防技术与产品信息，2017（11）：77-78.

[9]张磊，黄昊，田骅，等.锂电池全淹没火灾灭火特性及其效能评价方法研究[C].//2018中国消防协会科学技术年会论文集.中国北京，2018：4.

作者:马涛 单位:金塔县消防救援大队