浅析电动自行车火灾机理与灭火技术

杨光春

广西消防救援总队南宁支队横县大队

摘 要：电动自行车以其操作简单、无污染等优势成为人们日常生活中的交通工具，随着电动自行车数量不断增多，电动自行车车火灾威胁也在不断提升。因此研究电动自行车火灾机理并探讨电动自行车灭火技术，对火灾的扑救有着重要的现实意义。本文从实际出发，首先分析电动自行车火灾特点与原因。在此基础上从故障机理、短路机理、过充机理以及改装机理四个角度分析电动自行车火灾机理。为制定有效的灭火战术，通过实验的方式验证不同灭火剂对电动自行车锂电池火灾扑救的影响，从而为电动自行车火灾的预防与灭火救援提供理论支撑。最后，针对电动自行车火灾事故，提出相应预防策略以及应急救援技术。

关键词：电动自行车火灾；火灾机理；灭火技术

1 电动自行车火灾原因分析

1.1常见的电动自行车火灾起火原因分析

结合我们近年来电动自行车火灾发生的特点及原因分析，主要有以下六个方面：

第一，电动自行车火灾造成人员伤亡与财产损失严重。近十年来，每年都发生电动自行车亡人事故，尤其是2013年死亡人数达到急速增加，但人们对电动自行车的消防安全意识却没有随着电动自行车的数量而提升，加之电动自行车火灾由于燃烧速率较快，很容易引燃周边可燃物，造成较大财产损失。另外，电动自行车在存放过程中大多也以集中存放的方式为主，并且比邻居民区，一旦电动自行车发生火灾，很容易引燃周围电动自行车形成剧烈燃烧，威胁居住区，从而对群众生命安全产生极大威胁。

第二，电气故障与短路是电动自行车起火的主要原因。电动自行车作为使用电能的交通工具之一，其主要有照明、电池、控制线路等。大部分系统的正常工作以及动力源都是电能，这也很容易导致电气线路出现短路等一系列的问题，最终引发火灾事故。火灾发生后释放的大量热也进一步损坏电气线路，也加剧了电气故障，这种恶性循环进一步加剧了电动自行车火灾的危险性与后果。

第三，电动自行车火灾大部分发生在夜晚充电之时，这主要是因为电动自行车一般白天使用，而晚上对于电动自行车电池进行充电，电池的充电时间大部分需要六到八个小时。电动自行车的使用者在晚上八点到九点插上电源，进行充电，到凌晨二、三点钟，电池已经充满，但是这个时间段，人们正处于熟睡阶段，不会起床停止充电。而继续充电的电池，则很有可能由于过充而出现发热、膨胀等问题，引发电动自行车火灾。处于熟睡节点的人们也难以第一时间发现火灾并且进行火灾扑救，当发现火灾时，往往火灾已经形成较大规模，危害群众生命安全。

第四，电动自行车火灾多发生在城中村、居民区、住宅楼等人员居住密集场所。尤其是在出租楼内，由于消防器材配备不齐加上楼内光线不足，逃生出口少。一旦发生电动火灾，浓烟瞬间弥漫满整栋建筑造成大量人员伤亡。

第五，电动自行车火灾多发生于夏季。夏天相对于冬天温度要高，尤其在北方地区表现的尤为明显，夏季由于温度较高对电动自行车散热也提出了更高要求。如果热量无法及时散出，可能引发电气线路绝缘层的损坏，产生短路而引起火灾。另外，高温下对于电动自行车电池也产生一定威胁，尤其锂电池在高温下可能发生自燃现象，引发电动自行车火灾。

第六，释放大量有毒气体。在电动自行车中，常见的材质主要为塑料，为进一步强化电动自行车自身性能，在电动自行车设计与制造过程中，塑料常常需要添加其他材料以强化性能，加之电池自身在燃烧过程中释放大量气体，而塑料燃烧过程中所释放大量气体具有毒性，尤其在燃烧前以及熄灭后尤为突出。

1.2电动自行车火灾造成亡人情况的成因分析

电动自行车停放位置比较特殊。一般情况下电动自行车发生火灾所造成的人员伤亡比之机动车的概率要小很多，但是由于电动自行车需要定期进行充电，同时使用者为了避免电动自行车丢失，往往会将电动自行车移动到室内进行充电，听当地点一般选择住宅楼一楼大厅，距离住户住所窗口较近的一楼，居民必经的走道或楼梯间。一旦发生火灾，火焰与烟气很快就会堵住建筑的安全出口、逃生通道，造成楼上居民的逃生困难，同时塑料车壳和海绵坐垫燃烧产生的有毒烟气，会随着通道迅速蔓延到整个建筑物，容易造成人员的伤亡。例如，2015年1月14日凌晨，浙江台州玉环县一住宅楼车棚停放的电动自行车在充电过程中引发火灾。事故中，因浓烟向楼道蔓延，造成往楼道逃生的8名人员死亡，年龄最小的遇难者仅4岁。

电动自行车火灾发生的时段比较特殊。不同于其他电气火灾，电动自行车发生火灾根据上文的统计数据进所得，有66.7%发生在晚上8时至凌晨6时。一般来说电动自行车发生火灾的初期危害性相对不大，但是由于处于熟睡阶段的人们很难发现火灾，进行及时的扑救。当意识到时火势已经比较大，常出现被困人员。同时由于电动自行车车体燃烧，释放出大量的浓烟与有毒气体，在熟睡中的人员吸入以后会造成中毒伤亡。2015年1月15日，广州市消防支队通报，全市2011-2014年，近4年来总计发生电动自行车火灾134起，死亡11人，受伤18人，造成直接财产损失约283万元。据相关数据统计，广州市七成电动自行车火灾发生在晚上8时至凌晨6时。

2 电动自行车火灾机理分析

所谓的机理指的是一定的系统结构中各要素的内在工作方式以及诸多要素在一定环境条件下互相联系与互相作用的运行规则和原理，它是事物变化的理由和道理，从机理的概念分析，机理包括形成要素和形成要素之间的关系两个方面。从电动自行车火灾的角度来看，电动自行车活在机理指的是构成火灾的形成要素以及要素之间关系，电动自行车自身具有带电性，在一定程度上可被看做成是可移动的家用电器，电动自行车虽然构成相对较为简单，但在电气线路的铺设以及焊接点等使用程度较高，在电动自行车制造到使用环节的不合理都会给电动自行车留下安全隐患。电动自行车故障、短路、过冲、改装是电动自行车火灾的主要机理。

2.1 故障机理分析

一是过度负荷故障。由于电动自行车生产厂家的不同，其在电动自行车的生产过程中使用的各类导线粗细也不相同，虽然在目前我国的GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》规定电动自行车使用的电气线路要与电流量相符合，但并没有针对性的或强制定的对此设置相应的要求标准，也没有出台具体的电气线路检查方法。这也导致电动自行车厂家为进一步迎合市场的需求，追求电动自行车的速度以及功率让电动自行车的线路承担更大负荷，将会导致电气线路承受过大的电流，当处于高度负荷下，将会导致电气线路绝缘层发生火灾，引燃电动自行车。

二是接触电阻过大。目前电动自行车的线路布置主要依赖于插接的方式，在一定程度上导致线路的剥线端固定。大量实验研究结果表明，当电气线路处于负载状态时，线路将会将会出现发热现象，并且在接口处这种发热现象要更为明显。通常情况下，在电动自行车中，发生接触电阻过大其主要存在两类方式，一是线路的接插相对与实际需求不匹配，在电动自行车设计中，电气线路中的信号线虽然并没有一定的标准，但依然在使用过程中由于氧化作用导致出现接触不良，甚至由于高温汇聚引发火灾。而是接插头布置的抗拉脱力不强，电动自行车的长时间使用可能会对插线处产生一定影响，接触不良而引发电动自行车的火灾事故。

2.2短路机理分析

部分厂家在采购线路元件时，为了节约成本，常常降低标准，选用价格低质量差的电线，线路绝缘容易老化。还有一些厂家不注重电动自行车电气线路走线设计，导致电气线路交叉敷设，同时没有进行捆扎固定和穿管保护，线路长期受到振动摩擦或者车把转向扭拉导致绝缘层破损，最终造成短路，电动自行车受到雨水冲淋导致车内线路，元件受潮引起短路，或者电动自行车线路被老鼠撕咬导致线芯裸露也会引起短路。如发生短路可在瞬间释放出高到2000-3000摄氏度以上，而电动自行车电路中使用的大多为普通导线，其耐热温度仅为70摄氏度左右，只有在局部需要耐高温区域导线耐热温度达到105摄氏度，电动自行车外壳材质多使用聚氯乙烯塑料制品，其燃点在400摄氏度左右，电动自行车短路瞬间产生的超高温足以引燃电动自行车内的任何可燃物。

2.3过充机理分析

电池作为电动自行车的能源，其需要充电的属性决定了电动自行车充电通常在深夜，通常情况下，电动自行车电池从空电到充满仅需要6个小时，而现实却是电动自行车往往充电超过12小时。电动自行车锂电池的充电过程包括：低压预充、恒流充电、恒压充电，电动自行车锂电池通常选择的充电方式为限压恒流方式，既当锂电池处于空电或处于一设置的阈值时，充电速度仅为普通阶段的十分之一，当电压上升到某个值时，这进入标准充电，既恒流恒流充电，在电压达到一定值时，则转变成为恒压充电。其电极反应：

充电正极上发生的反应为

LiCoO2==Li（1-x）CoO2+XLi++Xe-（电子）

充电负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe- = LixC6

充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li（1-x）CoO2+LixC6

当对锂电池进行持续充电后，处于再充电状态下，引发正极获取物质结构的不可逆变化及电解液的分解，造成内部压力的极速上升。电压将随着时间的上升逐渐增大。虽然目前大部分电动自行车电池都设有隔膜，达到一定温度后自动进行关断保护，但这种往复过充对隔膜的冲击较大，，电池无法形成大面积断路，从而导致电池温度不断升高，最终引发火灾。

3 电动自行车灭火技术与方法

常见的灭火技术主要有三大类，既隔绝空气法、冷却降温法以及可燃物隔离法，不同火灾要选择适当的灭火技术。从电动自行车火灾的性质规模来看，较为常用的灭火技术为冷却降温法，其中应用较多的简易细水喷雾装备进行灭火，该灭火方式是最常见的灭火技术，细水雾喷雾灭火方式的优势在于成本低，效果好，对火灾降温效果好，不易引发二次燃烧。手提式干粉灭火剂以及二氧化碳灭火剂由于目前大部分区域得以配置，其优势在于使用方便，并且获取相对较为简单。泡沫灭火主要应用于电动自行车燃烧剧烈阶段的灭火，可有效隔绝空气，并形成气泡、吸附燃烧过程中释放的大量有毒气体。

表1 常见灭火技术

灭火技术	机理	优势	劣势
隔绝空气法	是燃烧物与空气隔离，窒息方式灭火	灭火速度快、有效降低火灾烟雾	冷却效果差，复燃性高
冷却降温法	气化吸收大量热，降低燃烧温度，达到灭火目的	灭火成本低、灭火剂数量充足，效果好、适用于大部分火灾	对液体类火灾扑救效果差
可燃物隔离法	将燃烧物与周围环境隔离，缺少可燃物而达到灭火目的	有效阻止火灾扩散、安全	效率低、过程麻烦

表2 常见灭火剂

	优点	缺点
水	冷却效果好、价格便宜、可远程输送、无毒无害	低温下结冰，堵塞管道、部分物品灭火效率低
泡沫灭火剂	稳定、灭火效果好、污染低	流动性差、灭火速度慢
二氧化碳灭火剂	灭火效果好、便于储藏、制造方便	对人体有窒息作用、微毒、
干粉灭火剂	灭火速度快、成本低	对人体有窒息作用，喷射物质难以清理。

4 电动自行车火灾的灭火应急救援技术

4.1电动自行车火灾灭火战术

结合国内外关于电动自行车火灾灭火技术进行分析后发现，目前主要应用的灭火剂为水、泡沫、二氧化碳以及干粉灭火剂，这也是较为常用的灭火剂，但常用灭火剂在一定程度上都存在着的限制性。因此，在扑救小型电动自行车火灾，并且火灾没有威胁到锂电池，只是局限与外部塑料以及其他可燃物燃烧时，可利用二氧化碳灭火器或干粉灭火剂进行第一时间的灭火工作。

如果火灾已经影响到电动自行车锂电池，并且锂电池由于火灾热辐射热而产生弯曲、损坏等现象，亦或者发现电动自行车锂电池的温度在持续上升，这时需要利用消防水进行灭火，并且供给计量要大，在灭火的同时对电动自行车进行降温，防止锂电池由于高温效应而形成二次燃烧。在没灭火过程中需要重视火灾下风向是否存在热辐射以及飞火等，并且要结合附近建筑物以及下场天气等因素给予必要的策略调整。

另外，如果锂电池发生火灾，由于锂电池燃烧时间相对较长，在电动自行车失去抢救价值，并且不会对周围产生威胁的前提下，可考虑持续燃烧的方式让电动自行车自行燃尽。

表3 电动自行车常见灭火剂

	优点	缺点
水	冷却效果好、价格便宜、可远程输送、无毒无害	需求两大，容易造成水渍，对电动自行车锂电池的灭火能力差，可能引发爆炸事故。
泡沫灭火剂	稳定、灭火效果好、污染低	灭火速度慢，泡沫存在聚温效应，易引发复燃
二氧化碳灭火剂	灭火效果好、便于储藏、制造方便	对锂电池火灾灭火能力差，
干粉灭火剂	灭火速度快、成本低	对锂电池火灾灭火效果不强

4.2安全防护

由于电动自行车发生火灾后，无论电池燃烧还是车体材料的燃烧都会释放出大量有气体，其中包括硫酸、镍、一氧化碳。因此，灭火救援人人员要配备全套的个人防护设备，尤其当多辆电动自行车发生火灾时，要配备空气呼吸器。在火灾扑救完成后，有条件的消防队伍可利用红外热成像仪对电动自行车进行监视，防止火灾的复燃。如果发现电动自行车依然持续散发烟雾，可认电动自行车火灾依然有复燃可能，应当进行持续冷却。

5 结论

附着社会快速发展和新能源的广泛使用，电动自行车的数量爆炸式增长，电动自行车火灾事故发生的概率与规模也在逐渐增多，并容易造成人员伤亡。本文通过大量的电动自行车火灾案例，深入探讨了电动自行车火灾的原因和灭火技术，为电动自行车火灾的事故救援提供一定的借鉴。

参考文献：

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