电动汽车火灾扑救的作战安全探究

■ 徐升智 广西消防救援总队柳州市支队柳北区大队

根据相关部门预测，我国“十四五”期间，新能源汽车产销规模将突破千万辆大关，而新能源汽车的崛起，为我国“双碳”目标的落实起到了巨大的推动作用。然而，电动汽车火灾问题始终是电动汽车为人诟病的弊端，大量电动汽车火灾给人民群众的生命财产造成巨大威胁，也给消防部门的灭火工作带来巨大压力。因此，进行电动汽车火灾扑救的作战安全研究是有效促进消防救援人员作战安全，提升消防救援机构面对电动汽车火灾的处理能力，降低电动汽车火灾危害的关键举措。

一、电动汽车的行业发展概况

自2020 年开始，随着社会公众对电动汽车的了解以及国家政策的推动，电动汽车的销量开始快速增长。相关统计数据显示，2021 年全年电动车售出288.32 万辆，占整个乘用车销售市场的13.88%。同时，国务院下达2030 年完成市场40%占有率的销售目标。

尽管电动汽车销量的增高极大限度推进了我国节能减排、“双碳”目标落实的进程，但频繁发生的电动车火灾问题也深受广大社会公众的关注，“自燃”成了电动汽车逃不开的话题。近期，国家应急管理部门面向社会公布新能源汽车着火数据，2022 年第一季度，电动汽车领域便发生了640 起自燃事故，对比2021 年同期上升32%，平均每天有7 起电动车火灾发生，超出交通工具火灾8.8% 的平均增幅。整个2021 年，我国新能源汽车火灾累积发生数量接近3000 起，相比传统燃油汽车，电动汽车有着更高的火灾风险指数。

二、电动汽车的普遍结构、原理

电动汽车的结构包含电机驱动控制系统、车辆控制器以及辅助系统三大模块。其中电机驱动控制系统为电动汽车核心结构，结构包含电动机驱动系统、机械传动机构。电动机驱动系统包含电动机、控制器、功率转换器、监测传感器以及电源。电池系统采取先并联后串联组合形式，同时包括温度传感器、高压控制互锁以及电压检测功能模块[1]。

三、电动汽车火灾特点与火灾危险性

（一）火灾特点

电动汽车火灾的第一特点为空间狭小、逃生困难。电动汽车车辆内部空间十分狭小，一旦发生火灾，留给驾驶员与乘客的反应时间十分有限，并且当电动汽车并非自燃而是车辆撞击事故导致火灾，该情况下往往车体严重变形，为人员逃生带来极大阻碍。第二特点在于火灾扑救难度大。电动汽车发生火灾期间，动力电池电芯会有外壳材料包裹，消防中心救火人员很难第一时间发现起火点，且各种灭火药剂很难第一时间作用至电池电芯。同时，电池内部分成分在高温环境下会产生氯化物，成为火灾扑灭后复燃的重要因素，为火灾扑救带来巨大困难。

（二）危险性

电动汽车火灾除了高温与浓烟危害之外，同样存在中毒危险与触电危险。电动汽车全身缠绕大量电缆，其电压通常在300V 至400V 之间，远远高出人体可承受最大电压安全值。一旦发生火灾极易导致车辆内人员出现触电情况。同时，在电池失控时，所产生的气体包括烷烃、一氧化碳、烯烃、电解液蒸汽，这些物质存在不同程度的毒性，若逃离不及时可能导致车内人员出现中毒反应[2]。

四、电动汽车灭火危险性与作战安全要点

（一）灭火危险性

消防救援机构到达电动汽车火灾现场开展灭火作战阶段，首先需要面对与火灾期间电动汽车内乘客相同的高温危险性、浓烟危险性、触电危险性以及中毒危险性。其次，消防救援队伍需要面对电解液飞溅带来的危险性。火灾期间，电池电解液会参与电池内部反应，电解液属于强酸性、强碱性物质，具有极强腐蚀性与挥发性。汽车运行期间电池温度可达到500℃，电解液会迅速溶解，消防救援期间一旦出现电解液泄露、飞溅，将会严重溅伤消防人员以及火灾现场待解救人员。最后，电动汽车灭火阶段，消防中心救火人员需要面临较大的电池爆炸危险。电动汽车电池结构如同十分密闭的压力容器，倘若电池出现违反操作规程或是被外力强烈撞击，电池的压力将会瞬间超出安全极限而产生爆炸。在燃烧或是爆炸的电池快危及整个电池组情况下，将产生更大规模爆炸。此外，倘若电动汽车燃烧阶段，电池受热温度过高，副反应被处罚，电池无法有效散发热量，热失控状态将加剧，可能引发更大的爆炸。

（二）作战安全要点

消防救援机构开展电动汽车火灾灭火救援作战期间，作战安全要点第一在于合理设置警戒区域，实现现场无关人员、车辆与危险区域的有效隔离。第二在于合理设置阵地与安全员，从而充分掌握火灾现场实时情况，助力火灾扑灭与救援工作。第三在于选择合理的灭火药剂，最大化发挥灭火功能，快速扑灭火情并降低风险。第四在于严格遵循电动汽车灭火原则。第五在于制定合理的灭火策略，需确保灭火策略符合电动汽车火灾现场实际情况。第六在于有效调集社会力量，创造良好灭火与救援作战环境[3]。

五、电动汽车火灾扑救的作战安全战术战法

（一）科学设置警戒区域

在消防救援机构首批救援队伍到达电动汽车火灾现场后，首先，需及时规划警戒区域，快速将无关人员隔离至警戒区外部，针对来往人员采取严格的检查制度，同时做好登记工作。其次，消防救援机构应将警戒氛围划分为1、2、3、4 四个区域，1 区表示电动汽车火灾发生严重区域以及在发生爆炸情况期间可能波及的区域。2 区为一旦发生爆炸将会波及、但是危害相对较小的区域。3 区表示会受电动汽车锂电池火灾蔓延影响的区域。4 区为安全区域。最后，首批到达电动汽车火灾现场的消防救援机构及时向知情人士询问现场是否存在被困人员，并了解电动汽车锂电池存放等具体情况，对火灾现场非消防救援人员进行疏散，安排侦查人员自3区开始，逐步深入面向火场进行侦查，且水枪阵地同样由3 区开始逐渐推进。对于火灾现场的处置，应在电动汽车相关专业人员指导下进行。

（二）合理设置阵地与安全员

消防救援机构在电动汽车火灾现场需要在专家、专业人员配合、指导之下，结合电动汽车火灾现场实际情况，基于之前划分的1 区、2 区、3 区、4 区来确定阵地设置，有序开展灭火人员分工，合理安排3 区水枪阵地推进速度，规避突发性爆炸带来的伤害。同时，一般来讲电动汽车锂电池内部短路以及电池组过热是电动汽车火灾主要引发原因，通常在着火爆炸之前会产生大量烟尘与热量。消防救援机构应在电动汽车火灾现场四周设立安全员，密切观察火场烟尘与热量释放情况。且内攻人员需要携带可燃气体监测仪器、测温仪器，随时实现爆炸危险的监控。

（三）灭火药剂

当下我国广泛应用的灭火药剂包括氢氟碳灭火剂、细水雾灭火剂、热气溶胶灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂等一系列新型灭火药剂。然而，目前我国并未针对电动汽车火灾从事灭火剂效能测试与方法检测。因此，灭火剂选择阶段必须充分参考现场实际环境、消防救援机构灭火经验，并深度分析误喷危害、灭火浓度、喷射残留以及药剂用量，且一并关注火灾的具体空间情况、火灾场景。

根据消防救援机构救火经验，在制定电动汽车火灾扑救战术战法阶段，锂电池电动汽车火灾首先可采用水＋二氧化碳灭火剂进行扑灭，考量到锂电池存放、堆积的情况，最佳方案是采用水进行扑救，充分发挥水对于锂电池的降温作用。其次，面对电动汽车火灾不应使用泡沫灭火剂扑救，泡沫将会影响电动汽车锂电池内部热量的有效散发，当锂电池处于热失控状态可能会释放出氧气与可燃气体，因此采用抑制、窒息、隔离原理灭火的二氧化碳抑或是泡沫灭火剂，将影响电动汽车火灾扑救效果。最后，当电动汽车锂电池有大量烟雾冒出，应采取外围向锂电池部位喷水降温，防止锂电池爆炸。倘若电动汽车锂电池已经发生爆炸、燃烧，应及时使用水扑灭明火，随后持续喷水为锂电降温，温度降低到一定程度后快速转移车辆残骸避免出现复燃。

（四）灭火原则

电动汽车火灾期间，锂电池的热失控隶属不可逆、自反应性氧化还原反应，这一机理导致电动汽车火灾相比燃油汽车火灾有更高的复燃可能。因此，针对电动汽车火灾的作战，第一必须及时扑灭明火，避免火灾出现蔓延情况。第二必须快速降低热失控反应速率，尽快将电动汽车锂电池热失控反应所产生的热量有效释放。第三，必须持续使用水进行锂电池降温，将复燃可能降到最低。第四，准确掌握锂电池火灾伤亡半径。通常，锂电池电芯能量密度=120Wh/kg，以焦耳进行换算，1kg磷酸铁锂电池电芯包含120×3600J=0.43mJ，1g 剂量TNT 炸药，可释放4184J 能量，换算之后可得出1kg 磷酸铁锂电芯蕴涵能量为103g 的TNT 炸药。根据TRN 当量与锂质量，消防队伍应以表1 为依据，进行伤亡半径计算：

表1 锂电池伤亡半径计算表

（五）灭火策略

基于锂电池的性质，可将电动汽车火灾形式分为两类：第一类为三元锂电池为代表的主动式喷射火灾。第二类为以磷酸铁锂电池为代表的被动式预混气体火灾。电动汽车锂电池着火形式虽然不同，但可采用一致的灭火策略。在电动汽车火灾初期，通常为火焰强度最强阶段，此刻若电动汽车处于密闭环境可能发生爆炸。针对这一特点，灭火阶段应该用“预先抑制＋早期喷放”策略，通过对气体、烟雾的监测，在锂电池出现明火之前便喷射灭火剂，形成现场的惰化环境降低明火出现概率，抑或是降低电动汽车锂电池火焰强度避免火焰快速蔓延，导致大规模轰然。当电动汽车处于开放空间之下，应采取水或是其他类型持续降温型灭火剂。

（六）调集社会力量

消防救援机构到达电动汽车火灾现场后，应结合现场实际情况，在调集消防中心救火人员灭火力量同时及时调集社会联动力量，联合交通警务部门进行周边区域道路临时管制，禁止无关人员、无关机动车接近火灾现场。同时，联动附近公安部门力量进行火灾周边秩序维护，在保障周边人民群众安全同时，顺利开展火灾扑救工作[4]。

六、电动汽车灭火救援训练安全注意措施

除实施上述灭火救援作战安全战术战法消防救援机构，日常开展电动汽车灭火救援训练期间，第一需要注意加强消防人员火灾现场判断能力的训练，通过课程讲解、实训演练，使其掌握电动汽车不同火灾环境下的应对思维、应对方法。第二，加强消防人员个人安全的培训，使其在参与电动汽车没货期间可保证个人的防护安全。第三，加强消防人员各种电动汽车火灾监测仪器的使用培训，包括漏电探测仪等，确保到达火灾现场后可快速基于相关仪器掌握火灾实际情况，预测火灾蔓延程度以及爆炸风险[5]。

七、结语

电动汽车火灾相比燃油汽车火灾有着更大的扑灭困难以及更高的安全风险，制定科学、合理的电动汽车火灾扑救作战安全战术战法，直接关乎着电动汽车火灾危害的有效控制。除了借鉴本文研究成果，消防救援机构还应加强电动汽车火灾的燃烧规律，并通过有效的模拟实战演练，提升火灾扑救阶段进攻路线的合理性，以更进一步提升电动汽车火灾扑灭、救援工作的效率。