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。鉛酸蓄電池發生安全事故的幾率不高，然而一旦發生燃爆，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，同時結合相關消防規范標準，提出了火災防控對策。

鉛酸蓄電池具有成本低、性價比高、可靠性好等優點，目前卷煙工業生產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。鉛酸蓄電池發生安全事故的幾率不高，然而一旦發生燃爆，其故障損失和連帶影響則十分巨大。2016年1月25日，某信息化系統蓄電池發生爆燃事故，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，大量碳粉進入服務器、計算機和投影機內，直接經濟損失達40余萬元。該事故致使信息化系統停止運行兩個月，間接經濟損失無法估量。究其原因，有以下幾點：缺乏有效監管和維護、消防安全缺乏技術支撐、風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范標準角度提出鉛酸蓄電池充電場所火災防控對策對于卷煙工廠火災防控具有重要意義。

一、 鉛酸蓄電池起火主要機理

1、過充電導致析氫爆炸

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

蓄電池充放電反應化學方程式如下：

放電反應：

Ｐｂ０２＋２Ｈ２Ｓ０４＋Ｐｂ→ＰｂＳ０４＋２Ｈ２０＋ＰｂＳ０４

充電反應：

ＰｂＳ０４＋２Ｈ２０＋ＰｂＳ０４→Ｐｂ０２＋２Ｈ２Ｓ０４＋Ｐｂ

正極充電到70%∽80%電量時，產生如下副反應：

２Ｈ２０—４ｅ→O?＋４Ｈ＋

負極充電到90%電量以上時，產生如下副反應：

２Ｈ＋＋２ｅ→H2

充電過程水分解反應產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熱和加快水分解反應析出大量氫氣，并造成電池失水。當充電過程的電化學反應持續電解水產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，引發火災等安全事故。

2、產品工藝質量問題導致鉛酸蓄電池爆燃

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，即出現單體電池不平衡現象。如果單體電池差異過大，則不能保證整塊蓄電池的質量，主要原因在于：電池單體串聯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，當其他單體充滿時，該單體已嚴重過充電；在放電時，該單體首先放電完畢，當其他單體放電完畢時，該單體已嚴重過放電。嚴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、內部壓力問題相繼導致物理化學爆炸

蓄電池充放電時，蓄電池發熱引起內部壓力增高。過充電時，充入的電能使電解液的中水電解，產生氫氣和氧氣，不僅使蓄電池溫度升高，電解液減少，還會造成嚴重的安全隱患。雖然免維護蓄電池采用了催化復合措施，安裝了安全閥，但若安全閥堵塞或發生故障，會使得電池內部氣體太多而來不及溢出，導致蓄電池內壓和溫度過高，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，導致極柱接線不牢而產生火花，從而點燃氫氣形成化學爆炸。

4、火花問題導致爆炸

蓄電池排出的氣體中，當氫氣占混合氣體的體積在4%∽74%時，遇到明火便會發生爆炸。火花一般在電池外部產生，也可以由于內部連接問題在蓄電池內部產生。當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生火花，因此很多蓄電池爆炸事故發生在設備啟動的瞬間。實際中，也有因外界明火引燃、開關電火花以及靜電火花而引起爆炸事故發生。

5、鉛酸蓄電池熱失控引發火災

熱失控是鉛酸蓄電池的電流和溫度發生累積的互相增強的作用，并能導致蓄電池損壞的過程。蓄電池的起火及蔓延，是由于單節電池熱失控，通過熱傳導、熱輻射引發相鄰電池相繼發生熱失控，這一連鎖反應最終導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，導致內部電解液漏出形成電池正負極間外部短路進而引發火災。

二、 火災防控對策探析

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境，加速其銹蝕老化，從而較易導致充電時電線短路或發熱引起燃燒。車輛應避免充電時間過長，應當按照說明書的規定進行充電，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致充電器內部發生短路，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，確保突發情況下不會導致火勢擴大和蔓延；按嚴重危險級配備MFZ/ABC5或MFZ/ABC6手提式干粉滅火器的同時，加裝獨立式火災探測報警器、簡易噴淋等消防設施。一旦發生火情，這些消防設施將第一時間發揮報警、阻（滅）火、降溫、降毒等多重作用，切實做到“打早滅小”，防范遏制火災事故發生。

2、室內充電場所——以UPS備用電源、洗地電動車為例

?? ?首先，在室內充電場所應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，墻上必須設置的門、窗應采用甲級防火門、窗。室內電氣線路應穿管敷設，電氣連接處應接觸良好、牢靠、不得松動，電氣設施及線路宜采取防爆措施，避免產生火花放電。室內不應有可燃易燃雜物，且不應設置吊頂，避免密度小于空氣的氫氣在吊頂內聚集。由于充電時產生氫氣，室內頂部采用輕質半敞開屋頂或設天窗、外窗、排氣口等，以稀釋空氣中危險介質的濃度并滿足泄壓要求。室內若無自然通風，應設置獨立的防爆送、排風系統，正常換氣次數不少于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，在室內充電場所應設置火災預警控制系統，實現對UPS備用電源安全性演化趨勢的預測和早期預警，是當前UPS鉛酸蓄電池安全管理的重點。通過相應的參數（如電、氣類參數）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出預警，并采取相應的控制措施，為外部救援提供足夠的時間。

再次，火災自動報警系統可按照單個室內充電場所設置獨立的報警區域，火災報警及聯動控制信號應實時接入與室內充電場所有直接電氣連接的消防控制室；根據鉛酸蓄電池火災特性，優化火災報警和滅火邏輯，采用“煙感+煙感”或“煙感+溫感”組合，第一個報警動作信號應觸發啟動聲光報警，并將信號傳至消控室消防聯動控制器；第二個報警信號應觸發排煙系統和自動滅火系統動作。常見的干粉、氣體等滅火劑對鉛酸蓄電池火災效果不理想，降溫效果較差，往往會出現復燃；水噴淋系統技術較成熟，降溫滅火效果明顯，但滅火后可能會導致UPS備用電源短路損壞而無法正常使用。根據國內某知名實驗室通過各類滅火劑對蓄電池火災抑制效果實驗比較，僅有全氟己酮施加后，蓄電池未發生復燃，且不會對精密設施造成破壞。

最后，加強室內充電場所安全管控，洗地車應避免充電時間過長，應當按照說明書的規定進行充電，充電時間原則上不得超過8小時。嚴禁在充電場所吸煙、用明火照明或取暖，更不準在室內進行動火作業；室內門口設置靜電釋放儀，人體觸摸后再進入，避免產生靜電火花；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識；同時，做好定期安全巡查，發現蓄電池鼓包、電池液泄露等不正常現象時，立即斷電并反映，及時采取維修和更換。

三、 結束語

盡管鉛酸蓄電池在使用過程中，會有一定的火災爆炸危險性，但按照相應的消防規范標準，采取相應的安全對策措施和安全管控辦法，遏制此類區域火災爆炸事件的發生是切實可行的。