火電廠封閉煤倉消防炮及安全監測系統應用

邵冰

摘要：近年來，國家對環境保護的重視程度不斷增加，法律法規逐步健全，環保投入不斷增大。在火電仍占我國發電行業較大比重的情況下，對煤場的環保控制就顯得尤為重要，這就需要將原來露天堆放的發電用煤改成煤倉進行封閉管理。然而，由于煤場封閉起來之后，有些煤種保存時間過長造成存煤升溫，進而引發自燃，甚至因煤堆自燃產生有毒有害氣體導致人員傷亡、爆炸等后果。為防止此類情況發生，必須對封閉煤倉進行必要的消防保護以及對可能引起火災的危險狀況進行監測，并及時有效提供安全預警。

關鍵詞：火電廠；封閉煤倉；消防炮；安全監測系統；應用

引言

目前，國內新建和改造的火電廠幾乎全部采用封閉煤倉。鑒于國內儲煤倉已發生多起火災事故，甚至有的封閉煤倉發生爆炸的情況，為防止封閉煤倉內可燃性氣體聚集發生意外，或由于燃煤保存時間過長造成存煤升溫和自燃等情況發生，對大型封閉煤倉儲煤的溫度及明火進行監測很有必要。通過監測，可以確保煤場運行參數處于安全可控范圍之內。例如，當某參數超出允許范圍，報警系統會立即發送報警信號，及時提醒工作人員采取必要的措施，消除事故隱患，保障運行安全。

1火電廠封閉煤倉消防炮重要性

消防炮在消防滅火領域中是十分重要的裝備，因其較低的成本及高效環保的滅火效能而得以廣泛運用。消防炮種類較多，按噴射介質分類可分為消防水炮、泡沫炮、干粉炮，按控制方式可分為手動、電控、液控消防炮。在現行消防炮國家標準中消防炮的主要性能指標為流量、射程、額定工作壓力等，對其射水集中度（即本文所述射水充實段）未作要求，如果采用自動跟蹤定位射流滅火系統進行工作時，提高消防水炮的射水充實段長度就顯得非常重要了，一是可增加射程，二是可實現較準確的射流定位，實現早發現早撲滅初期、局部火災。

2封閉煤倉定位消防炮的應用

2.1封閉煤倉概況

某電廠的封閉煤倉為圓形，直徑約為109m，共2座。頂部及兩側采用弧型鋼網架結構，單層壓型鋼板封閉。網架結構采用由四角椎體組成的空間網架結構。煤倉的火災危險性為丙類，耐火等級采用二級，儲存物為有煙煤。煤倉堆煤高度范圍內的鋼結構應采取有效的防火保護措施，其耐火極限不應小于1h。

2.2定位消防炮設置

在該封閉煤倉設置固定消防水炮滅火系統，用于防止封閉煤倉內的燃煤固體火災。電動遙控消防水炮滅火系統由雙波段紅外火焰探測器、消防水炮、前端控制箱、現場手動控制盤、大通徑電控閥、檢修蝶閥和管道等組成。封閉煤倉共設置18門消防水炮，每個圓形煤場沿煤場四周馬道以每隔60°均勻布置，共設置6臺，安裝在擋煤墻上，高度約為15m。中間斗輪機有2個平臺，在第2層平臺每隔120°均勻布置3臺，高度為15～20m。炮體及探測系統設置在煤場馬道下方，保證煤場內任一部位均可實現2門水炮的水射流同時到達，且總噴射水量不小于60L/s，這就需要自動水炮的射程達到60m，才能滿足任意部位均可實現兩門水炮的射流同時達到的要求。如果是條形煤倉，自動跟蹤消防水炮需要固定在邊墻的2/3高度處，約為30m高。滿足這一要求的某種型號的水炮參數見表1。

3封閉煤倉的安全監測系統研究

3.1溫度監控

封閉煤倉內為了防止煤因長期處于靜止狀態而發生自燃，同時避免對擋煤墻造成損壞，可以采用插入式溫度監測系統監測靠近擋煤墻處的煤溫度。在所有擋煤墻墻體上安裝2層插入式溫度傳感器，環封閉煤倉四周，間距不大于10m。插入式溫度傳感器采用鉑電阻元件制成，與熱敏電阻相似，鉑電阻是用鉑制成的熱敏感電阻。由于鉑電阻對溫度精確、穩定的線性關系，所以在工業測量和工業控制中得到了廣泛的應用，插入式溫度傳感器中也采用了這種鉑電阻元件。為了提高鉑電阻的溫度測量精度，很多鉑電阻溫度傳感器采用了四線方式，以減少輸電線路對測量誤差的影響。擋煤墻的厚度一般為0.5～0.8m，插入式溫度傳感器從墻外插入（安裝）進擋煤墻內部，所以插入式溫感傳感器的長度要在0.6～1.0m。傳感器應可抽取，便于日常維護。插入式溫度傳感器的測溫范圍為-55～300℃，報警溫度上限為70℃（報警溫度上限可調），并且由于要穿過墻壁，維護保養時還要穿進穿出并要避免非人為的損壞，這種溫度傳感器要有比較高的機械強度，抗拉強度要達到11t以上。插入式溫度傳感器還要配置相應的數據采集箱，將溫度傳感器的溫度信息，轉換成相應的規程，比如MODBUS信號，再傳送到安全監測系統平臺，進行相應的處理、顯示和操作。每臺數據采集箱可以收集多達36支溫度傳感器的溫度信息。

3.2明火監控

封閉煤倉內儲存的煤炭經過長時間的運輸及存儲之后，由于水分的揮發、壓實程度的變化等因素影響，很容易發生自燃，不僅對運輸皮帶造成安全隱患，而且若讓已經自燃的煤炭進入煤倉或者下一道工序，還會造成更大面積的損失，所以，在傳送皮帶尤其是進廠煤傳送皮帶上，加裝溫度監控設備，將為煤倉安全提供有力保障。

3.2.1組成

輸煤皮帶的監控系統包括明火煤監測和噴淋裝置滅火等部分。明火煤監測采用紅外溫度探測器，如果輸煤皮帶上的煤溫度異常，探測器將此報警信息傳送至控制單元，控制單元發出指令，控制輸煤皮帶將速度降至正常速度的二分之一，并打開噴淋裝置的電磁閥，消防水通過噴淋頭噴出，以達到撲滅明火或者降低煤炭溫度的目的。整個過程完成之后，輸煤皮帶恢復正常速度運行。

3.2.2應用

在撲滅傳送帶明火煤的控制中，一定要保證從紅外探頭到噴淋裝置之間的距離。也就是說，在高溫煤炭還沒有到達噴淋裝置之前，噴淋裝置應當形成滅火水霧，從而有效地阻擋和消除火災（1）紅外探頭和噴淋裝置之間的距離d，應當符合不等式（1）：

d≥v·td（1）

式中，d是紅外探頭和噴淋裝置之間的安裝距離，m；v是皮帶的速度，m/s；td是從探測器探測到的火災到噴淋系統形成水霧保護的時間，td=t1+t2+t3，其中，t1是探測器的探測延時，一般取5ms；t2是控制器的判斷延時，一般取20ms；t3是噴淋裝置的延時，即從接到控制器的指令，到形成保護水霧的時間，一般取0.5s。（2）在實際工程中，還要考慮探測器和噴淋頭的數量，煤的品種等諸多因素，再結合上式的計算，才能確定探測裝置和噴淋裝置的距離。在很多工程實際中，也可以根據類似的工程確定這個距離。

3.3儲煤倉自燃監控

可燃混合物的燃燒爆炸條件可根據國內的相關標準分為管式探測法和球式探測法，依據是可燃氣體、氧氣、惰性氣體的三角坐標圖。可燃區為GACBFG，交點分別為可燃氣體的爆炸下限B點和上限A點，C點為極限低氧氣濃度點。阻燃阻爆氣體惰化的原理為強制增加惰性氣體N2的含量使煤倉內混合氣體的比例位于不可燃區，杜絕燃燒發生條件的產生。

結束語

目前，國內大型發電企業，每年都有上百個露天煤 場需要改造和新建。這一領域的消防保護和安全監測 尤為重要。研究大型煤倉消防保護和安全監測技術，無論對國家標準的制定，還是對工程技術的進步，都會 起到推動作用。因此為適應生產和形勢發展的需要，國內也應出臺相應的標準和規范。

參考文獻

[1]王冰濤.煤倉下多功能全封閉溜槽的應用[J].科技風，2017（14）：116.

[2]申屠培新.火力發電廠多邊形群倉封閉煤場鋼煤斗制作與安裝技術[J].施工技術，2017，46（02）：35-38.

[3]侯可中，李延兵.煤場封閉方案的論證[J].電站輔機，2016，37（04）：44-48.

[4]許建軍，趙麗娟，王艷生.封閉儲煤設施評述與對比[J].煤質技術，2014（05）：40-44.

[5]權繼永.井下煤倉上口轉載點全封閉管理技術[J].煤炭科技，2000（01）：28-29.

（作者單位：大唐遼源發電廠）