煤場安全監測系統在電廠內的應用

摘要：目前，在火電廠中，煤場安全監測系統得到越來越廣泛的應用。為了進一步加強電廠工程的安全監測，確保人員安全和生產順利進行，本文結合煤場安全監測系統的系統原理、主要功能和具體構成提出電廠中安全監測的最佳配置方案。

關鍵詞：煤場 安全 監測 系統 電廠

1 概述

近些年以來，包括圓形煤場和條形煤場在內的封閉性煤場得到廣泛的應用，因為這種煤場利用率較高，而且有著先進的配套設備及高水平的程控技術。圓形煤場的特點是煤的儲量較大，而且煤可以保存較長的時間，但是我們不管用哪一種堆取料機，堆取料機的機臂和擋煤墻間都不可避免地會產生一定的空間距離，而這正是堆煤場堆取料機的一個致命缺陷和技術死角，結果導致處于煤場中心位置的煤不能夠及時地被搬運清除出去，這樣的后果容易造成擋煤墻中下部位的煤由于堆積壓力和高溫的條件產生自燃。相比之下，對于半封閉性的條形煤場，它的堆取料機因為是在導軌上面滑行，可是這樣放在地表上的煤炭一時很難被集中搬運轉移走，如果堆壓時間長了也容易產生自燃。

為了有效防止煤炭自燃，現在各個公司和電廠廠家都在努力研發適合封閉性煤場的安全監測系統。下面我們就來討論下煤場安全監測系統的系統原理、主要功能和具體構成。

2 煤場安全監測系統的系統功能及系統構成

煤場安全監測系統應該具備的系統功能包括溫度預警、煙氣預警、粉塵濃度預警及各種可燃氣體的安全指數預警。

煤場安全監測系統需要監測統計到的數據有：位于圓形煤場擋煤墻一側燃煤的內部溫度是否過高、包括CO和CH4在內的有毒氣體和氧氣的濃度是否過稠以及進出煤場的燃煤是否存在著明火點。具體來講，該系統主要由四部分所構成：明火煤安全監測報警系統、堆取料機有毒氣體安全監測報警系統、溫度安全監測報警系統以及數據采集安全控制系統。

簡單來說，安全監測系統的組成部分包括三大類：數據采集終端、數據傳輸系統和數據處理控制系統。其中，安全監測數據采集終端設備指的是各種傳感器：燃煤內部溫度傳感器、包括CO和CH4在內的有毒氣體傳感器、氧氣濃度傳感器、明火點傳感器、煙霧粉塵傳感器；數據傳輸系統指的是用于傳輸通訊信號的各類通訊網絡和通訊線纜；數據處理控制系統則指的是數據監控的電腦主機、工控機以及各種配套的組態軟件。這里的組態軟件功能強大，有場面逼真的實時畫面顯示、有快捷方便的人機對話、有直觀準確的報警記錄、可以進行詳盡的事故追憶查詢、可以打印需要的各種報表、還可以觀測分析各種數據曲線。

煤場安全檢測系統的工作原理是：通過包括各種傳感器在內的數據采集終端對圓形煤場和條形煤場內的燃煤溫度、煙霧粉塵、有毒氣體、明火點進行實時監測，然后把檢測到的數據信號通過煤場內預埋的通訊電纜及時地傳輸到電腦監控主機的控制器或者電腦主機的智能信息采集模塊上，電腦監控主機接收到訊息以后再通過由工控機和組態軟件組成的操作站發布安全檢測通訊，以便工作人員根據現場情況采取相應的解決措施和應急方案。

3 煤場安全監測系統在電廠中的配置方案

首先，我們來看溫度監測系統的合理選擇和配置。

溫度監測系統的功能和作用是正確如實地反映出圓形煤場煤體的溫度并及時通報可能的煤炭自燃點。現在市場上最為常見的溫度監測系統測溫方式有很多種：傳統的倉壁插入式測溫傳感器、煤層多點纜式測溫傳感器、光纖測溫傳感器以及紅外線熱像儀等。對于傳統的倉壁插入式測溫傳感器來講，由于煤炭的自燃都是產生于煤層內部溫度過高，所以它不能夠對煤炭的自燃情況及時有效地檢測到。相較而言，煤層多點纜式測溫傳感器就克服了這個問題，由于它的多層構造使得它具有耐磨性強、抗拉性強、抗沖擊、便于維護的特點，能夠通過對各個煤層的全方位溫度監測，全方位、立體化地保護筒倉的煤。傳感器的外套由抗磨性很強的特殊材料制成，對于料度形狀不均、大小各異的高強度介質，像煤炭、焦炭和蘭炭等都非常適合這種傳感器。煤層多點纜式測溫傳感器的耐壓性強，抗拉力大，能夠承受很強沖擊力的工作環境。而且，這種傳感器能夠一直保持垂直狀態，不受煤倉內任何其它介質的干擾和影響。為了擴大安全預警的覆蓋面積，我們可以交叉布置多套傳感器的內部溫度元件，對測溫點進行定位，實現單路報警或統一報警，按照接收到的溫度報警信號迅速確定煤層位置，并及時做出反應。

為了防止安全事故隱患，在圓形煤場內要考慮安裝擋煤墻測溫保護系統，以保護圓形煤場的水泥擋煤墻不因為煤炭自燃而遭到燒傷破壞。在安裝時，要在垂直貼緊于圓形煤場的擋煤墻內壁的位置，每隔10°就安裝一套測溫電纜，每間隔兩米在電纜上設定一個測溫度的點，為了便于隨時抽出和及時更換，煤層多點纜式測溫傳感器最好是安裝在測溫電纜的保護裝置內。

其次，是明火監測安全系統的正確選擇和配置。

明火監測安全系統的測溫裝置一般采用的是紅外線測溫設備，位置安裝在圓形煤場的進出皮帶入料端附近。在距離圓形煤場的進出皮帶上部1米到1.5米處，設置一個遠紅外線測溫裝置，目的在于監測煤場進出皮帶上方的煤堆表面是否有熱斑殘留，紅外線測溫裝置的預警報警溫度值設置在70°左右，范圍大小可以上下調節。明火監測安全系統工作時，測溫傳感器在采集溫度數據時使用溫度采集儀表把溫度信號直接輸出至溫度數據采集箱當中，溫度數據經由現場聲光報警反饋到上位機顯示屏和輸煤的程控系統。這樣就實現了明火監測數據的采集和傳輸。它的功能在于正確反映當把圓形煤場的儲存煤炭運出煤場時煤體是否帶有明火，消除安全隱患和預防火災事故的發生。

再次，是及時對煤場堆取料機的有毒氣體進行監測。

對包括CO和CH4在內的有毒氣體實行監測的傳感器和氧氣濃度進行監測的傳感器安裝在圓形煤場的堆取料機操作室周圍，一旦傳感器發出報警信號，電廠操作人員要馬上采取應急防護措施并迅速撤出工作現場。

最后，關于數據采集箱的配置和管理。

為了及時采集煤層多點纜式測溫傳感器信號以及遠紅外線輸煤監測信號，在每一個電廠的圓形煤場內都配置有一套相應的數據采集系統和煤場的堆取料機有毒氣體安全監測系統。數據采集系統的采集箱按照電廠工程的實際來確定具體分配數量，采集箱內應裝有報警燈及警報器，一旦出現危險信號通過聲光裝置發出預警。數據采集箱把采集到的數據信號經由通信接口輸送到安裝在輸煤集控室內的上位機，上位機通過專門的軟件會模擬再現出施工現場的真實畫面，方便圓形煤場的操作人員和管理人員及時掌握安全報警情況。

4 結束語

按照《火力發電廠運煤設計技術規程》的規定，在筒倉及封閉性煤場應該設置安全監測系統。筒倉的設計應該按照筒倉的結構和功能，結合煤炭種類的性質，對于包括CO和CH4在內的各種易燃可燃氣體、各種煙氣和粉塵濃度、燃煤內部溫度等安裝相應的安全監測報警裝置。為了便于顯示和查看，我們最好把安全檢測裝置的顯示器全部集中地安裝在煤場的筒倉控制室里面或者運煤系統的集中控制室內。為了能夠做到有效地防止煤炭自燃，如果圓形煤場出現安全隱患預警提示時，我們要通過輸煤集控室的操作監控人員及時地提醒煤場內所有人員及時撤離，以保證煤場負責人及煤炭搬運人員的人身安全。

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