淺析煤棚安全防護系統的應用

熊偉,李恒（中交第二航務工程勘察設計院有限公司,武漢430071）

淺析煤棚安全防護系統的應用

熊偉,李恒
（中交第二航務工程勘察設計院有限公司,武漢430071）

主要論述了煤棚安全防護系統的應用，安全防護系統對于安全事故的預防起重要作用。煤棚安全防護系統主要包括三維動態盤煤測溫系統、防爆型自動跟蹤定位射流滅火系統、粉塵濃度監測系統等3個部分。論文以某電廠煤炭儲運碼頭工程中一個超大型煤棚為例，闡述了該煤棚安全防護系統的具體設計以及應用，為煤棚安全防護系統的設計提供一定的借鑒意義。

煤棚；安全防護；紅外測溫；防爆圖像；火災探測；粉塵濃度監測

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.012

1　引言

本文以某電廠煤炭儲運碼頭工程中一個超大型煤棚為例，簡要介紹這幾部分的具體應用和設計。本工程堆場部分新建2個超大煤棚，單個煤棚長391m、寬127m、高43m，堆場煤棚為兩端開敞且在距開敞的兩端15m處設置防風抑塵網的封閉形式。為預防火災等安全事故，并監測煤炭陰燃以及出現明火等工況，本工程設置了煤棚安全防護系統。

煤棚安全防護系統主要測量煤棚內煤堆的溫度變化，根據溫度變化及時發出預警信號，采用防爆型火焰探測器對明火出現時進行監測，并通過粉塵濃度監測系統監測粉塵的濃度，及時預防和處理煤堆內可能出現的安全事故[1]。該安全防護系統主要包括三維動態盤煤測溫系統、防爆型自動跟蹤定位射流滅火系統、粉塵濃度監測系統3個部分。

2　三維動態盤煤測溫系統

2.1系統描述

三維動態盤煤測溫系統基于煤場三維動態模型，對煤場內煤堆盤點、煤炭種類分布情況、煤堆表面溫度分布情況進行實時監測和準確定位，并能對不同位置的煤進行多屬性信息展示。適用于非露天的條形儲煤場和圓形儲煤場的堆煤信息監測。系統分為煤場煤堆表面溫度掃描和煤堆的激光全自動盤煤兩部分。

1）煤場表面的溫度監測能防止煤場煤堆發生自燃，堆取料作業時可根據煤場的溫度分布圖對溫度升高的區域的煤進行優先取用，達到防止自燃的目的。

2）全自動激光盤煤部分跟傳統的激光盤煤儀相比較，盤煤作業不再需要依靠堆取料機來操作，真正做到了無死角、無盲區，簡單智能化操作。只需要在軟件中點擊開始按鈕既可開始盤煤工作，且能直觀地顯示每種煤的位置、存量、煤質數據等各種信息，真正實現全天候智能盤煤和高效的煤場管理。

2.2系統組成和特點

該系統現場數據采集部分安裝在煤棚鋼結構頂部的軌道上，主要組成部分包括軌道機器人、激光掃描儀、紅外掃描儀、位置傳感器、充電樁、無線收發裝置、數據采集器等設備。現場采集部分將數據傳回輸煤程控室，在輸煤程控室的主機上進行操作、處理、分析、存儲和展示，支持遠程客戶端展示。

2.2.1數據獲取無盲區

傳感器安裝在煤堆最高點上方的軌道上，無陰影面，無盲區，數據獲取完整。

2.2.2不影響煤場作業

數據獲取無需借助堆取料機為載體，傳感器借助軌道機器人在軌道上自動運行采集數據，不影響煤場正常作業。

2.2.3電池供電、自動充電

軌道機器人的工作由電池供電，每次采集結束，軌道機器人應能自動停靠在軌道一側的充電樁上充電。省去軌道布線和更換電池，方便易用。

2.2.4無線數據傳輸

軌道上獲取的數據通過無線網絡傳給現場數據采集器，無需布設軌道通信線路，方便易用。

2.2.5三維方式直觀逼真

以實時動態三維模型的方式，分層、分堆、多屬性展現煤場情況，直觀逼真。

2.2.6分區報警定位準確

溫度數據融合在三維模型表面，不受煤堆起伏投影偏差影響，定位準確。支持溫度分區報警，合并冗余報警信息，直觀有效。

2.2.7支持輸出監測結果接入PLC

所有監測結果數據支持接入PLC系統中，便于聯動處理。

2.3系統功能

2.3.1三維模型

三維模型按照設定的工作計劃定時更新數據，也支持手動臨時采集數據更新三維模型。三維模型支持放大、縮小、平移、旋轉。

2.3.2體積計算

根據三維模型自動計算整個煤場煤堆體積，以及分層分堆后每種煤的體積，重復誤差小于0.5%。

2.3.3溫度監測

利用紅外監測數據，將煤場三維模型上表面以不同顏色表示不同溫度，形成三維溫度分布圖。通過鼠標點選可獲得煤堆表面任意點的溫度信息。

2.3.4屬性信息

對于不同的煤堆，系統支持不同顏色及相關屬性（煤種、礦點、存放時間、品質）人為編輯和從其他系統讀入（需其他系統提供接口），形成煤場多維度屬性綜合顯示的煤場三維模型。

2.3.5分層分堆

三維模型可查看其斷面數據，從斷面圖中可以看出不同煤層的分布情況。系統支持自動根據不同掃描時間煤堆分布情況對煤堆進行分堆、分層管理。也支持用戶根據煤場當前的儲煤分布情況，手工添加分層、分堆線來區分不同煤堆。

2.3.6報表輸出

系統支持對整個煤場的存煤情況制作報表，存煤情況包括煤場里各煤種分布情況、來煤時間、來煤品質、來煤方式、存煤重量以及溫度情況等。

3　防爆型自動跟蹤定位射流滅火系統

考慮到堆場煤棚為兩端開敞且在距開敞的兩端15m處設置防風抑塵網的封閉形式，因此在煤棚內設置防爆型自動跟蹤定位射流滅火系統。該系統主要由兩部分組成：防爆圖像火災探測部分和防爆消防水炮部分。防爆圖像火災探測負責大空間火災的早期探測，利用復眼攝像系統采集到360°的圖像信息判斷火災的有無，在確認發生火災后，計算火災的圖像坐標和空間位置，送至相應的防爆消防水炮，并啟動監控中心的報警動作，包括聲、光、啟動錄像等。在無人值守的情況下，防爆消防水炮自動定位系統啟動消防水炮滅火，并利用彩色CCD攝像機采集的圖像信息實時判斷跟蹤射流落點，根據射流落點與火源點之間的坐標差異動態調整水炮的噴射角度，將火災準確撲滅。利用圖像處理和模式識別技術進行智能化分析與處理，實現火災的探測和定位[2]。

4　粉塵濃度監測系統

在煤棚中，堆取料機在上煤或者取煤時會產生煤粉揚塵，當粉塵濃度過高時容易導致爆炸和工作人員呼吸系統損害等情況，通過粉塵濃度監測系統監測到粉塵的濃度超過報警濃度時，操作人員可進行相關的降塵措施，保證煤場和人員安

全[3]。

為保證檢測的準確性，應避開機械作業時可能帶來揚塵和風流對設備檢測的結果造成的影響，將粉塵檢測器安裝于距煤堆一定高度的上方位置。再考慮到實際使用效果和檢修維護等方面，將粉塵檢測器安裝于頂部框架附近，根據其檢測范圍500m3，平均每3m設置一個，沿煤場兩側擋煤墻高度方向頂部框架部位安裝16個煙霧檢測裝置，安裝附件固定在框架結構上，距地面高度不小于20m。

5　結語

煤棚成為燃煤電廠新型的儲煤方式,但若煤棚發生煤自燃時處理相對困難,因此需要采取有效的措施防止儲煤期間煤炭發生自燃,確保煤場的安全運行。在現行的煤堆溫度自動監測方法中，以非接觸式紅外溫度監測最為常見。本工程采用非接觸式紅外溫度監測手段，并采用防爆圖像火災探測器等多種監測手段，全方位監測封閉煤場內溫度、粉塵以及明火狀態。該安全防護系統較為充分地考慮現場的各種工況，能及時預防和處理現場出現的情況，在煤棚的安全防護設計方面有一定的借鑒意義。

【1】李玉民.封閉煤場物料安全存儲問題探討[J].起重運輸機械,2015 (3)：103-105

【2】張建華,沈家銓,鄭智揚,等.燃煤電廠儲煤場煤堆自燃及防治措施的試驗研究[J].發電與空調，2013（5）：15-20

【3】劉燁,劉釗,王林敏.火力發電廠封閉煤場安全性研究[J].科技經濟市場，2015（1）：158-159.

ApplicationofCoalShed SafetyProtectionSystem

XIONG Wei,LI Heng
(CCCC SecondHarborConsultantsCo.Ltd.,Wuhan 430071，China)

This paper mainly discussed the application of coal shed safe protection system,security system play an important role in preventionofsafetyaccident.Coalshed safety protection systemmainly included 3d dynamicplateofcoaltemperaturemeasuring system, explosion-proof type automatic tracking jet fire extinguishing system,such as dust concentration monitoring system for three parts. Basedonacertainpowerplantcoalstorageand transportationwharfprojectinavery largecoalshed,forexample,thispaperexpounded the specific designof thecoal shed safety protection system and application,providing certain references for the design of the coalshed safety protectionsystem.

coal storage shed;safety protection;infrared temperature measurement;explosion-proof image；fire detection；dust concentrationdetecting

TU352.13;X928

B

1007-9467（2016）11-0050-03

熊偉（1984～），男，湖北仙桃人，工程師，從事港口電氣與控制研究。

2016-06-07