原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)筒倉(cāng)的防燃防爆典型設(shè)計(jì)

摘 要：筒倉(cāng)作為原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的必備設(shè)施，貯煤過(guò)程中易發(fā)生自燃甚至引起爆炸，本文介紹了幾種典型的防燃防爆設(shè)計(jì)，對(duì)溫度、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)，惰化保護(hù)系統(tǒng)，安全泄爆裝置等設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹和分析，并對(duì)它們的時(shí)間使用情況進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵字：防燃 防爆 監(jiān)測(cè) 裝置

中圖分類號(hào)：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0099-01

煤化工、火力發(fā)電等行業(yè)的原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，主要包含卸煤、貯煤、輸送、處理幾個(gè)主要程序。對(duì)于卸煤、處理、輸送這幾個(gè)過(guò)程，通常情況下由于時(shí)間較短，不易發(fā)生自燃以及爆炸。貯煤過(guò)程由于原煤堆放時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)程中原煤內(nèi)部氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不易擴(kuò)散，會(huì)導(dǎo)致貯煤自燃，自燃過(guò)程中產(chǎn)生的CO以及CH4等易燃易爆氣體，在達(dá)到一定濃度后會(huì)與O2混合發(fā)生爆炸[1，2]。

筒倉(cāng)占地面積小，運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，系統(tǒng)調(diào)度靈活，兼有儲(chǔ)存、緩沖和混煤等多種功能，所以筒倉(cāng)通常作為貯煤的一個(gè)必備設(shè)施，其防燃防爆顯得尤為重要。

1 防燃防爆系統(tǒng)的組成

筒倉(cāng)的防燃防爆，需要一個(gè)系統(tǒng)化的典型設(shè)計(jì)來(lái)預(yù)防和解決，包括以下幾點(diǎn)。

（1）根據(jù)原煤特性設(shè)置溫度、可燃?xì)怏w（包括CH4和CO等）、煙氣、粉塵濃度等檢測(cè)報(bào)警裝置。檢測(cè)報(bào)警信號(hào)應(yīng)送入系統(tǒng)控制或DCS系統(tǒng)。

（2）筒倉(cāng)的側(cè)壁設(shè)有惰化保護(hù)設(shè)施，既可以起到降溫的作用，又可以將原煤筒倉(cāng)內(nèi)的CO、CH4、O2置換掉。

（3）筒倉(cāng)頂部蓋板應(yīng)設(shè)置必要的安全泄爆裝置。

（4）筒倉(cāng)頂部設(shè)置帶式除塵器，供筒倉(cāng)卸煤時(shí)使用；電氣設(shè)備應(yīng)采用防爆電器。

2 各典型設(shè)計(jì)分析

2.1 溫度、可燃?xì)怏w及粉塵濃度監(jiān)測(cè)

筒倉(cāng)爆炸必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：點(diǎn)火源，筒倉(cāng)聚積的粉塵或易燃易爆氣體達(dá)到一定濃度。

筒倉(cāng)內(nèi)設(shè)測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、可燃?xì)怏w（CO/CH4）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；根據(jù)筒倉(cāng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式，合理配置監(jiān)測(cè)設(shè)施的位置及數(shù)量；這些系統(tǒng)分別由就地檢測(cè)元件與數(shù)據(jù)采集箱、就地設(shè)備等組成，監(jiān)測(cè)筒倉(cāng)內(nèi)的原煤的狀態(tài)，輸出數(shù)據(jù)，從點(diǎn)火源和氣體、粉塵濃度二個(gè)必備條件著手，預(yù)防自燃及爆炸。

2.1.1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置

筒倉(cāng)應(yīng)配置溫度傳感器，正確反映筒倉(cāng)內(nèi)的煤體溫度和可能的自燃、易燃點(diǎn)。筒倉(cāng)內(nèi)中下部由于煤堆積時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)容易發(fā)生自燃，故一般在筒倉(cāng)中下部布置溫度傳感器，在筒倉(cāng)外圓柱面?zhèn)染迹盘?hào)接至安裝在就地控制箱內(nèi)分散式智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)上。溫度傳感器部位均設(shè)置平臺(tái)、護(hù)欄和上下工作通道，便于維護(hù)與檢修；溫度探頭的外殼由不銹鋼制成，并設(shè)計(jì)安裝附件以及預(yù)埋件，保證溫度傳感器插入筒倉(cāng)后不被落煤砸壞或磨損。

筒倉(cāng)外圓柱面?zhèn)仍O(shè)置的溫度傳感器一般只能測(cè)出靠近筒倉(cāng)內(nèi)壁處的原煤溫度，而對(duì)于煤層內(nèi)部的溫度很難則需要應(yīng)配置合適的煤層溫度監(jiān)測(cè)裝置，并設(shè)置有溫度報(bào)警聯(lián)鎖。

通常所用的煤層測(cè)溫裝置為多點(diǎn)鎧裝熱點(diǎn)偶測(cè)溫鋼纜采用增強(qiáng)型不銹鋼鎧裝熱電偶。安裝于筒倉(cāng)頂板處，每套測(cè)溫電纜有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，各點(diǎn)溫度測(cè)量互不干擾，外面用不銹鋼鋼帶纏繞，可彎折。外面繞有鍍鋅鋼絲繩，鋼絲繩非經(jīng)常磨擦部位用瀝清填滿，起到防腐效果。

在實(shí)際使用過(guò)程中，煤層測(cè)溫裝置的最大問(wèn)題是筒倉(cāng)內(nèi)原煤卸料時(shí)沖擊力大，造成裝置的使用壽命收到限制。

2.1.2 煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

筒倉(cāng)應(yīng)配置煙霧探測(cè)器、CO傳感器、CH4傳感器，布置在筒倉(cāng)頂部，伸入筒倉(cāng)1m左右，信號(hào)接至安裝在就地控制箱內(nèi)分散式智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)上。

設(shè)置這兩級(jí)報(bào)警；一級(jí)報(bào)警25%LEL，表示已有一定濃度可燃性氣體，提醒操作員進(jìn)行預(yù)警操作，就需要對(duì)筒倉(cāng)里面的煤進(jìn)行噴淋和優(yōu)先使用；高限報(bào)警值：40%LEL，表示筒倉(cāng)內(nèi)可燃性氣體濃度已達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)，筒倉(cāng)就面臨爆炸的危險(xiǎn)，操作員必須馬上安排輸出筒倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)煤，以防發(fā)生重大事故。

此類監(jiān)測(cè)設(shè)施的限制在于監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)固定，而煤層在不斷變化，監(jiān)測(cè)的結(jié)果往往不能真實(shí)反應(yīng)煤層的實(shí)際情況。

在筒倉(cāng)頂部操作平臺(tái)上配備氧氣傳感器，監(jiān)測(cè)空氣中氧氣含量提醒操作人員撤離。

2.2 惰化保護(hù)設(shè)施

惰化保護(hù)設(shè)施通常指的是，當(dāng)筒倉(cāng)內(nèi)可燃?xì)怏w未發(fā)生爆炸的時(shí)候，將惰性氣體充入到筒倉(cāng)內(nèi)稀釋可燃性氣體，從而達(dá)到阻止筒倉(cāng)爆炸的目的。常用的惰性氣體有：N2，CO2。

惰化系統(tǒng)的充氮由管路來(lái)完成。當(dāng)給煤倉(cāng)充氮?dú)鈺r(shí)，可以趕走煤倉(cāng)中的大部分空氣。由于筒倉(cāng)相對(duì)封閉，所以再次滲氮的概率較小。在倉(cāng)底環(huán)式出煤口處，為防止空氣倒吸滲入，設(shè)有充氣環(huán)；在中下部為置換煤層中的氧氣設(shè)有充氣環(huán)，此處充氣點(diǎn)相對(duì)多一些；在中上部為隔絕氧氣也設(shè)有充氣環(huán)，此處充氣點(diǎn)相對(duì)少一些；在筒倉(cāng)內(nèi)部燃煤儲(chǔ)放時(shí)間較長(zhǎng)的地方采用測(cè)溫充氣鋼纜向內(nèi)部充氣。

氮?dú)馔ㄟ^(guò)充氣頭進(jìn)入煤倉(cāng)內(nèi)部，氣頭與煤直接接觸。煤具有流動(dòng)性，可能會(huì)堵塞充氣孔。根據(jù)調(diào)查，煤在從倉(cāng)頂下落堆積的時(shí)候，是沿煤的靜安息角慢慢向下流動(dòng)的，因此充氣頭的開孔方向，應(yīng)該與來(lái)煤到達(dá)充氣頭時(shí)的速度方向垂直才能保證氣孔不被煤堵塞。由此確定充氣孔的開孔方向，并均勻分布在充氣頭上。氣頭連接處要添加密封件，防止漏氣。

惰化系統(tǒng)工作壓力應(yīng)為低壓，小于10 kPa，這樣才能保證不造成飛塵，產(chǎn)生二次爆炸，而其系統(tǒng)工作壓力如過(guò)高，并使過(guò)高的壓力直接充氣，不但沒有起到惰化作用，實(shí)際帶來(lái)新的爆炸隱患。根據(jù)國(guó)標(biāo)《火電廠煤和煤制粉防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》運(yùn)行減壓后的工作壓力充氣。

2.3 安全泄爆裝置

有粉塵爆炸危險(xiǎn)的筒倉(cāng)，其頂部蓋板應(yīng)設(shè)置必要的泄壓設(shè)施，或設(shè)置防爆門。防爆門采用需要?jiǎng)幼黛`敏可調(diào)，最大限度的降低設(shè)備的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度。當(dāng)筒倉(cāng)內(nèi)的爆炸壓力達(dá)到啟爆值時(shí)，防爆門自動(dòng)啟閉，快速泄壓，使筒倉(cāng)內(nèi)的壓力迅速下降至正常。從而保證筒倉(cāng)設(shè)備不受損壞，動(dòng)作后會(huì)自動(dòng)快速?gòu)?fù)位，有效的防止系統(tǒng)的二次爆燃。防爆門的個(gè)數(shù)和面積可根據(jù)《火力發(fā)電廠煤和煤制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定計(jì)算設(shè)計(jì)。

2.4 除塵器及防爆電器的使用

在筒倉(cāng)倉(cāng)頂處，爆炸性煤塵混合物容易出現(xiàn)，而皮帶上有很多傳動(dòng)部件（電動(dòng)滾筒、傳動(dòng)滾筒，托輥等），在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中容易摩擦生熱，產(chǎn)生點(diǎn)火源，而成為發(fā)生爆炸的導(dǎo)火索。所以筒倉(cāng)頂部落煤點(diǎn)附近一般會(huì)設(shè)置有除塵器，一方面可以改善工作環(huán)境，另一方面避免爆炸性粉塵的產(chǎn)生。

防爆電器是在存在有爆炸危險(xiǎn)性氣體或粉塵的場(chǎng)所采用的一類電氣設(shè)備。正確選用合適的防爆電器，從而防止引起周圍爆炸性混合物爆炸。是保證安全生產(chǎn)、防止爆炸和火災(zāi)發(fā)生的重要措施。

3 結(jié)語(yǔ)

在以后的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要更多的實(shí)際使用情況優(yōu)化筒倉(cāng)防燃防爆方面的設(shè)計(jì)，形成一整套完善的設(shè)計(jì)規(guī)定和操作流程。

參考文獻(xiàn)

[1]張靜，白建明.火電廠貯煤筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].水利電力機(jī)械，2004，26（6）：34-36.

[2]王韶勇，唐永康.儲(chǔ)煤筒倉(cāng)自動(dòng)安全監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的研制[J].能源技術(shù)與管理，2006，6：120-121.