CN221015342U - 一种热失控烟气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热失控烟气处理装置，主要解决现有热失控烟气处理装置对热失控烟气处理效果较差的问题。该热失控烟气处理装置包括吸附罐和打散组件；吸附罐内设有相互连通的M个吸附腔，同时，吸附罐上具有进烟口和排烟口，进烟口与第1个吸附腔连通，排烟口与第M个吸附腔连通；至少一个吸附腔内设有打散组件，打散组件用于对进入吸附腔的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与吸附腔内的吸附介质充分接触反应。该打散组件将热失控烟气打散分流后再与吸附罐中的吸附介质进行反应，使得热失控烟气与吸附介质充分接触反应，提升了吸附介质的吸附效果。

Description

一种热失控烟气处理装置

技术领域

本实用新型属于电池安全领域，具体涉及一种热失控烟气处理装置。

背景技术

随着太阳能、风能等新能源的发展，储能技术也随之发展，由于锂电池具有能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低等优点，逐渐成为储能的主流产品。随着锂电池储能***的规模应用，锂电池的安全使用也受到关注。由于储能***的电池组高度聚集，在电池过充过放、过热、机械碰撞等因素影响下，容易引起电池隔膜崩溃和内部短路，从而导致热失控，可能最终导致电池内部着火，严重时引发***，造成安全隐患。

电池失控后产生大量热失控烟气，目前对热失控烟气处理时，首先采用烟气管路将热失控烟气集中引出，随后采用相应的处理装置对热失控烟气进行处理。例如，中国专利CN114843645A公开了一种电池热失控烟气吸附装置、电池壳体、电池及电池箱体。该电池热失控烟气吸附装置包括冷却单元和吸附单元；冷却单元包括N个冷却罐体，每个冷却罐体内填充有冷却材料；吸附单元包括M个吸附罐体,每个吸附罐体内填充有吸附材料；N个冷却罐体和M个吸附罐体任意组合串联，使得电池热失控烟气通过冷却罐体降低温度与流量，并通过吸附罐体进行吸附处理。

以上装置对热失控烟气进行冷却和吸附处理，提高了电池使用时的安全性。但是，电池发生热失控时，高温高压的热失控烟气在吸附罐体内的流速较快，在20～30秒内大约可通过70L左右气体，而甲烷等吸附材料的吸附速率大约为60mL/分钟，热失控烟气流速是正常吸附速率的两千多倍，吸附罐体内的吸附材料无法对热失控烟气进行充分吸附，使得以上装置对热失控烟气的吸附效果较差。

实用新型内容

为解决现有电池热失控烟气处理装置对热失控烟气处理效果较差的问题，本实用新型提供一种热失控烟气处理装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型提供一种热失控烟气处理装置，该热失控烟气处理装置包括吸附罐和打散组件；所述吸附罐内设有相互连通的M个吸附腔，M大于等于1；所述吸附罐上具有进烟口和排烟口，所述进烟口与第1个吸附腔连通，所述排烟口与第M个吸附腔连通；至少一个吸附腔内设有打散组件，所述打散组件用于对进入吸附腔的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与吸附腔内的吸附介质充分接触反应。

进一步地，所述打散组件包括多个泡沫铜柱体。

进一步地，所述打散组件包括多个开式喷头。

进一步地，所述吸附罐内设有至少一个隔板，隔板将吸附罐的内腔分隔为多个吸附腔，所述隔板上设有烟气通道。

进一步地，第1个吸附腔内的吸附介质为液态吸附介质，所述进烟口处安装有第一单向阀。

进一步地，所述吸附罐的排烟口处安装有电磁阀或第二单向阀。

进一步地，第M个吸附腔内设有多孔板，多孔板上用于放置固体吸附介质。

进一步地，所述吸附罐的侧壁上设有补液口，所述补液口上连接有补液管。

进一步地，还包括用于对热失控烟气进行冷却的冷却罐，所述冷却罐的出口与吸附罐的进烟口通过管路连接。

进一步地，所述冷却罐内设有打散组件，所述打散组件用于对进入冷却罐的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与冷却罐内的冷却介质充分接触。

和现有技术相比，本实用新型技术方案具有如下优点：

1.本实用新型热失控烟气处理装置在吸附罐内设有打散组件，该打散组件将热失控烟气打散分流后再与吸附罐中的吸附介质进行反应，使得热失控烟气与吸附介质充分接触反应，提升了吸附介质的吸附效果，热失控烟气的处理更加彻底。

2.本实用新型热失控烟气处理装置中，打散组件包括多个泡沫铜柱体，泡沫铜柱体便于安装且打散分流效果较好。

3.本实用新型热失控烟气处理装置中，打散组件包括多个开式喷头，开式喷头可采用现有市售的产品进行安装，成本较低。

4.本实用新型热失控烟气处理装置中，通过隔板将吸附罐的腔体分隔为多个吸附腔，隔板上设有烟气通道，打散组件安装至烟气通道上，多个吸附腔的设置能够使热失控烟气进行多次打散分流，进而与吸附介质充分反应。

5.本实用新型热失控烟气处理装置中，吸附罐的进烟口处安装有第一单向阀，该第一单向阀避免了第1个吸附腔内的液态吸附介质发生回流。同时，排烟口处设置有第二单向阀和电磁阀，第二单向阀和电磁阀用于防止液态吸附介质挥发。

6.本实用新型热失控烟气处理装置中，第M个吸附腔内设有多孔板，多孔板上用于放置固体吸附介质，热失控烟气通过液态吸附介质时，会携带部分液态吸附介质，此时可通过多孔板上的固体吸附介质对液态吸附介质进行吸附，以使排出吸附罐的气体安全性较好。

7.本实用新型热失控烟气处理装置中，吸附罐的侧壁上设有补液口，该补液口上还连接有补液管，补液管用于在吸附腔内的吸附介质消耗后，通过补液管对吸附腔内的吸附介质进行补充。

8.本实用新型热失控烟气处理装置中还包括冷却罐，冷却罐可对吸附前的热失控烟气进行冷却，以提升后续吸附罐对热失控烟气的吸附效果，进一步提升了热失控烟气的处理效果。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例1中热失控烟气处理装置的示意图；

图2为本实用新型实施例1中热失控烟气处理装置的剖视图一；

图3为本实用新型实施例1中热失控烟气处理装置的剖视图二；

图4为本实用新型实施例1中热失控烟气处理装置的剖视图三；

图5为本实用新型实施例2中热失控烟气处理装置的示意图。

附图标记：1-吸附罐，2-打散组件，3-冷却罐，4-第一单向阀，5-第二单向阀，6-补液管，7-烟气管路，11-筒体，12-端盖，13-隔板，14-吸附腔，15-进烟口，16-排烟口，17-多孔板，18-立杆，19-安装凸台，131-烟气通道，21-泡沫铜柱体，22-开式喷头。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本说明书中不同地方出现的“其它实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其它实施例互相排斥的实施例。本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间件间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

同时在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“顶、底、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

电池热失控后产生大量烟气，其成分主要包括汽化电解液、CO、CO₂、H₂、HF、HCl、SO₂及CH₄ C₂H₄ C₂H₆ C₃H₆、C₃H₈等烃类气体。由于热失控烟气为高温高压气体，在吸附罐内流速较快，热失控烟气流速过快，会减少与吸附介质的接触时间，使得吸附介质不能充分吸附热失控烟气，吸附效果较差。

基于此，本实用新型提供一种热失控烟气处理装置，该热失控烟气处理装置在吸附罐内增加打散组件，该打散组件将热失控烟气打散分流后再与吸附罐中的吸附介质进行接触反应，该种方式能够让热失控烟气与吸附介质充分接触反应，吸附介质的吸附效果较好，热失控烟气的处理更加彻底。

以下对本实用新型提供的热失控烟气处理装置的结构进行详细说明。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例提供一种热失控烟气处理装置，该热失控烟气处理装置主要包括吸附罐1和打散组件2；该吸附罐1内依次设有相互连通的M个吸附腔14，M大于等于1；同时，该吸附罐1上具有进烟口15和排烟口16，进烟口15与第1个吸附腔14连通，排烟口16与第M个吸附腔14连通；至少一个吸附腔14内设有打散组件2，打散组件2用于对进入吸附腔14的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与吸附腔14内的吸附介质充分接触反应。

上述吸附罐1的形状不进行限定，可为矩形罐体、圆形罐体和椭圆形罐体等等。本实施例中，吸附罐1采用圆形罐体，圆形罐体具有良好的承压性能。同时，由于需在吸附罐1内填充吸附介质并安装打散组件2，该吸附罐1为分体式结构，其主要可采用以下几种结构形式：

第一、如图3所示，吸附罐1主要由一端敞口的筒体11以及设置在敞口端的端盖12组成；

第二、如图2所示，吸附罐1主要由两端敞口的筒体11以及设置在敞口端的两个端盖12组成；

上述两种结构中，为保证吸附罐1的密封性，优先采用一端敞口的筒体11以及设置在敞口端的端盖12组成吸附罐1。端盖12与筒体11连接时，可通过螺纹连接，也可通过法兰连接，无论何种连接方式均需注意连接处的密封性。

在本实施例中，进烟口15位于吸附罐1体的底部，排烟口16位于吸附罐1体的顶部，该种方式便于吸附罐1内多个吸附腔14的排布和设置。

本实施例中，吸附罐1内吸附腔14的数量可多样化，可为1个，2个，3个等，以下为2个吸附腔14为例，对吸附罐1内的结构进行描述。

如图2和图3所示，本实施例中具体通过隔板13将吸附罐1的内腔分隔为第一吸附腔和第二吸附腔，进烟口15与第一吸附腔连通，排烟口16与第二吸附腔连通，该隔板13上具有热失控烟气通过的烟气通道131。隔板13具体可通过以下方式实现安装：

1)如图2所示，在第一吸附腔内安装多个立杆18，通过多个立杆18将隔板13进行定位安装。具体连接时，立杆18的底部与吸附罐1的底部固定连接，立杆18的顶部与隔板13固定连接；

2)如图3所示，在吸附罐1的内壁上加工安装凸台19，将隔板13卡接在安装凸台19上。该种隔板13的安装方式相对于第1种安装方式，其安装较为简单，且安装后对吸附介质的填充也不会产生影响。

上述第一吸附腔和第二吸附腔内均设置有打散组件2，打散组件2用于对进入第一吸附腔、第二吸附腔的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与第一吸附腔、第二吸附腔内的吸附介质充分接触反应。该打散组件2具体可采用多种结构实现，只要能够将进入吸附腔14内的热失控烟气进行打散分流即可，具体可采用以下结构实现：

1)如图2所示，打散组件2包括至少一个泡沫铜柱体21，该泡沫铜柱体21具体安装时，将其固定至进烟口15上，用于对进入第一吸附腔的热失控烟气进行打散分流；将其固定至隔板13的烟气通道131上，用于对进入第二吸附腔的热失控烟气进行打散分流；

泡沫铜是一种在铜基体中具有大量三维立体孔状的结构，其对流体具有分散及缓冲作用。在使用时，将其加工为柱状体结构，安装至进烟口15以及烟气通道131上，通过进烟口15以及烟气通道131的热失控烟气从泡沫铜柱体21的底部进入，随后通过泡沫铜柱体21的侧壁或顶部流出，以达到对热失控烟气的分散及缓冲作用；

2)如图3所示，打散组件2包括至少一个开式喷头22；该开式喷头22具体安装时，将其固定至进烟口15上，用于对进入第一吸附腔的热失控烟气进行打散分流，将其固定至隔板13的烟气通道131上，用于对进入第二吸附腔的热失控烟气进行打散分流。该开式喷头22具体为消防设备中使用的开式洒水喷头。使用时，热失控烟气通过开式洒水喷头时，通过顶部的挡盘(即溅水盘)将热失控烟气进行分流。

上述第一吸附腔和第二吸附腔内可安装结构相同的打散组件2，也可安装结构不同的打散组件2。同时，为充分使热失控烟气与吸附介质接触反应，第二吸附腔的内的打散组件2为多个。

上述第一吸附腔和第二吸附腔用于填充吸附介质，吸附介质可为液态吸附介质，也可为固态吸附介质；固态吸附介质具体可采用活性炭、石墨、氧化铝、蒙脱石、硅酸盐、磷酸盐或多孔玻璃等。液态吸附介质具体可采用液体阻燃剂、离子液体等处理剂。此外，第一吸附腔和第二吸附腔内的吸附介质可相同，也可不同。例如，第一吸附腔和第二吸附腔内均填充有固态吸附介质，或者，第一吸附腔和第二吸附腔内均填充液态吸附介质(此时第一吸附腔和第二吸附腔内填充的液态吸附介质相同)，或者，第一吸附腔内填充有液态吸附介质，第二吸附腔内填充有固态吸附介质。需注意的是，若第二吸附腔内填充的是液态吸附介质，则第一吸附腔内最好填充有液态吸附介质，避免第二吸附腔中的吸附介质泄露至第一吸附腔内。此外，上述第一吸附腔和第二吸附腔内填充吸附介质时，其填充量均需将打散组件2淹没或将打散组件2覆盖在吸附介质中。

本实施例中，若第一吸附腔内填充的是液态吸附介质，吸附罐1的进烟口15处最好安装有第一单向阀4，该第一单向阀4避免第一吸附腔内的液态吸附介质发生回流的问题。同时，还可在吸附罐1的排烟口16处设置有第二单向阀5，第二单向阀5用于防止液态吸附介质挥发，第二单向阀5为压力阀，在吸附罐1内流入热失控烟气后，吸附腔14的压力超过阈值时打开。在其它实施例中，也可在吸附罐1的排烟口16处设置有电磁阀，电磁阀为常闭阀，平时是关闭状态，防止液态吸附介质挥发，当电池失控后，电池管理***BMS打开电磁阀。

如图4所示，还可在吸附罐1的侧壁上设有补液口，该补液口上还连接有补液管6，补液管6用于在第一吸附腔和第二吸附腔内的吸附介质消耗后，通过补液管6对第一吸附腔、第二吸附腔的吸附介质进行补充。该补液管6也可在吸附罐1初始使用时，对第一吸附腔、第二吸附腔进行吸附介质的填充。

此外，如图2和图3所示，还可在第二吸附腔内设有多孔板17，多孔板17上用于放置固体吸附介质，热失控烟气通过液态吸附介质时，会携带部分液态吸附介质，可通过多孔板17上的固体吸附介质对液态吸附介质进行吸附，以使排出吸附罐1的气体安全性较好。

上述热失控烟气处理装置与烟气管路连接后，当电池热失控后，产生的热失控烟气通过烟气管路7进入吸附罐1，在吸附罐1内依次通过多个吸附腔14，热失控烟气被打散组件2打散分流后，与多个吸附腔14内的吸附介质充分接触反应，最后将处理后的气体排出吸附罐1。

实施例2

如图5所示，本实施例中的热失控烟气处理装置与实施例1中的热失控烟气处理装置类似，与实施例1不同的是，本实施例中的热失控烟气处理装置还包括冷却罐3，上述冷却罐3可对吸附前的热失控烟气进行冷却，以提升后续吸附罐1对热失控烟气的吸附效果，同时，该冷却罐3还可对热失控烟气中的电解液进行冷凝，并对冷凝后的电解液进行收集。

本实施例中的冷却罐3内设置有冷却介质，冷却介质可为陶瓷球、蜂窝陶瓷体、二氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化钛等。此时，也可在该冷却罐3中设置实施例1中的打散组件2，将热失控烟气打散分流后与冷却介质进行充分接触。

在其它实施例中，也可采用冷却液对热失控烟气进行冷却，此时，该冷却罐3的具体结构可详见CN219128775U公开的冷却罐。

电池热失控后，热失控烟气通过烟气管路7首先进入冷却罐3进行冷却处理，剩余热失控烟气进入吸附罐1进行吸附处理，进入吸附罐1后通过第一吸附腔内的打散组件2将热失控烟气打散，吸附部分热失控烟气，然后吸附后的热失控烟气进入第二吸附腔进行二次打散，第二吸附腔的吸附介质对热失控烟气继续进行吸附处理，最后将处理后残余的气体通过排烟口16排出。

本实用新型中的热失控烟气处理装置的适用性较强，可与多种电池相适配适用，其具体可与单体电池相适配，还可与电池组相适配。单体电池可为现有的单体圆柱电池、方壳电池，电池组可为现有PACK，也可为CN115411422A、CN 219658913U公开的大容量电池。

与PACK配合时，PACK包括箱体以及多个单体电池，多个单体电池串联、并联或串并联设置在箱体内，每个单体电池的顶部设置有泄压口，泄压口内具有泄爆膜，烟气管路7与箱体上的烟气口连接，PACK内任意单体电池发生热失控时，泄爆膜破裂，热失控烟气通过烟气口进入烟气管路7，随后进入实施例1或实施例2中的热失控烟气处理装置中进行处理。

与大容量电池配合时，大容量电池包括多个并联的单体电池，多个单体电池电解液区通过共享管路实现连通，或者多个单体电池气体区通过共享管路实现连通，或者，多个单体电池电解液区、气体区均通过共享管路实现连通。该共享管路上设置有泄爆部，该泄爆部可为泄爆阀。该泄爆阀与烟气管路7连接，当任意单体电池发生热失控时，热失控烟气打开泄爆阀，进入烟气管路7，随后进入实施例1或实施例2中热失控烟气处理装置中进行处理。

Claims (10)

1.一种热失控烟气处理装置，其特征在于，包括吸附罐和打散组件；

所述吸附罐内设有相互连通的M个吸附腔，M大于等于1；

所述吸附罐上具有进烟口和排烟口，所述进烟口与第1个吸附腔连通，所述排烟口与第M个吸附腔连通；

至少一个吸附腔内设有打散组件，所述打散组件用于对进入吸附腔的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与吸附腔内的吸附介质充分接触反应。

2.根据权利要求1所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，所述打散组件包括多个泡沫铜柱体。

3.根据权利要求1所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，所述打散组件包括多个开式喷头。

4.根据权利要求1所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，所述吸附罐内设有至少一个隔板，隔板将吸附罐的内腔分隔为多个吸附腔，所述隔板上设有烟气通道。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，第1个吸附腔内的吸附介质为液态吸附介质，所述进烟口处安装有第一单向阀。

6.根据权利要求5所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，所述吸附罐的排烟口处安装有电磁阀或第二单向阀。

7.根据权利要求6所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，第M个吸附腔内设有多孔板，多孔板上用于放置固体吸附介质。

8.根据权利要求7所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，所述吸附罐的侧壁上设有补液口，所述补液口上连接有补液管。

9.根据权利要求8所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，还包括用于对热失控烟气进行冷却的冷却罐，所述冷却罐的出口与吸附罐的进烟口通过管路连接。

10.根据权利要求9所述的热失控烟气处理装置，其特征在于，所述冷却罐内设有打散组件，所述打散组件用于对进入冷却罐的热失控烟气进行打散分流，以使热失控烟气与冷却罐内的冷却介质充分接触。