封閉煤場安全綜合監測系統的研究

王艷春

【摘 要】隨著國家環保意識的提高，現有熱電廠露天煤場對環境造成比較嚴重的污染，因此采用全封閉式的煤場是必然的趨勢。但是封閉煤場也存在諸多的問題，比如通風性較差，有害氣體較多等。本文提出了一種監測封閉煤場的系統解決方案，監測溫度、有害氣體、明火煤等情況，控制通風、噴淋等設備進行調節，達到保障封閉煤場安全的目的。

【關鍵詞】露天煤場；封閉煤場；溫度監測；氣體監測；明火煤監測

0 前言

目前，在整個電網中，燃煤火力發電占70%左右，電力工業以燃煤發電為主的格局在很長一段時期內難以改變。隨著環保要求的迅速提高，露天煤場封閉改造的市場存量巨大。由于電廠大部分位于城市邊緣，煤場粉塵的擴散極大的影響人民的身體健康。目前國家越來越重視公眾利益和環保問題，封閉煤場安全綜合治理將成為下一步的工作重點。而且由于大多數電廠的煤種來源非常復雜，很多煤種，如褐煤，揮發分很高，煤層內部溫度可控性差，隨著煤溫度的升高，極易自燃，煤的陰然產生的一氧化碳、甲烷、二氧化硫等有毒有害氣體對工人的健康和煤場安全產生很大威脅，還可能會引發火災。本研究就此方向進行深入研究，提出一種封閉煤場安全綜合治理的集成控制系統方案。

根據最新規程《火力發電廠運煤設計技術規程第3部分：運煤自動化》DL/T5187.3--2012第8.0.9條，“筒倉和封閉式煤場應設置安全監測系統。安全監測系統應具備溫度、可燃氣體（包括CH4和CO）、煙氣粉塵濃度檢測報警等功能?！?/p>

基于環保及安全等原因我們致力于封閉煤場安全監控系統及其輔助措施各項領域的技術研究和工程實踐，建立一套互聯互通，信息交互方便的智能安全防護系統。

1 系統的組成

封閉煤場綜合安全監控系統由紅外測溫子系統，可燃氣體監測子系統、壁溫監測子系統、全自動激光盤煤子系統、水炮控制子系統、噴淋控制子系統、通風照明控制子系統等組成。每個煤場可根據自身的實際情況可以選配全套或其中幾套子系統。

封閉煤場燃料安全信息平臺通過數據接口與各子系統進行命令交互、數據交換，并在后臺實現溫度數據的報表統計、分析及輔助決策，可燃氣體監測，封閉煤場燃料安全信息平臺具備實時溫度狀態可視、可燃氣體偵測、異常報警、三維顯示、系統用戶管理、歷史記錄查詢等主要功能。

封閉煤場共用兩臺操作員站計算機，布置于輸煤程控室內。操作員站計算機上還配有實時/歷史數據庫，用于煤場安全信息的自動采集、存儲和監視，可在線存儲每個工藝過程點的多年數據，可以提供清晰、精確的操作情況畫面，用戶既可瀏覽當前的煤場安全信息情況，也可回顧過去的生產情況。此外，操作員站計算機上還運行三維圖形展示應用軟件，動態顯示煤場3D表面形狀。

封閉煤場綜合安全監控系統采用完全的分層分布式結構，網絡由站控層、區域網絡控制層和現場設備控制層組成，系統結構如圖1所示。

2 封閉煤場安全性監測系統典型功能要求

2.1 紅外測溫子系統

紅外測溫子系統對整個煤場進行全方位監控，并在在線式紅外測溫儀旁搭載可見光攝像機，以便獲取可見光視頻圖像，對目標區域進行定位、放大全面地進行觀測分析。同時在監控中心上研制一套紅外圖像分析與處理軟件，自動或半自動的對獲得的紅外圖像進行分析，查找自燃隱患點。并在網絡上的查詢終端可以實時調出相關結果和狀態，操控站上還可以手工進行遠程的溫度測量和紅外圖像采集與控制。

2.2 可燃氣體監測系統

可燃氣體探測器探測到附近煤場可燃氣體或有毒氣體的濃度達到報警值時，可燃氣體探測器發出報警信號，同時將氣體濃度值通過區域控制器上傳至封閉煤場安全監控系統，該系統根據氣體探測器的位置聯動通風照明控制子系統，開啟相應的通風風機，加速煤場內空氣的循環，降低氣體濃度，防止危險情況的發生。

2.3 明火煤檢測系統

明火煤監測子系統安裝在煤場帶式輸送皮帶上，紅外探測裝置安裝在輸煤皮帶上用來監視和發現煤炭在輸送過程中的溫度狀態，紅外探測器實時將煤炭監測數據傳送給控制單元，當皮帶上煤炭溫度超過系統報警溫度時，控制單元既可接受封閉煤場安全監控系統命令，也可直接指令控制噴淋電磁閥動作，由噴淋頭噴出消防水，實現滅火降溫的目的。同時當監測溫度達到預設的溫度閥值時通過封閉煤場安全監控系統可發出報警信息，最終達到消除煤炭因溫度過高引起設備損壞或發生火災的安全隱患。

2.4 盤煤系統

對于整個區域的盤煤，只需要將盤煤系統將整個料場掃描一遍，并根據x坐標實現對料場的區域劃分，自動區分和計算不同區域的體積。

對于部分區域的局部盤煤，只需要將盤煤系統掃描所需要盤存的局部位置，獲取對應的區域測量數據，并將局部數據導入之前測量的數據中，覆蓋同位置的數據，就可以實現煤場對取料數據的快速更新。

3 結束語

封閉煤場以其占地小、環保、造型美觀等特點逐步受到電廠的青睞，并在大型機組設計中得到廣泛應用。封閉煤場安全綜合監測系統的研究，加強了各分子系統之間的信息交互和聯鎖啟動，讓系統更智能，減少事故的發生率。

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[責任編輯：朱麗娜]