火電廠封閉煤倉(cāng)消防炮及安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

邵冰

摘要：近年來，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度不斷增加，法律法規(guī)逐步健全，環(huán)保投入不斷增大。在火電仍占我國(guó)發(fā)電行業(yè)較大比重的情況下，對(duì)煤場(chǎng)的環(huán)?？刂凭惋@得尤為重要，這就需要將原來露天堆放的發(fā)電用煤改成煤倉(cāng)進(jìn)行封閉管理。然而，由于煤場(chǎng)封閉起來之后，有些煤種保存時(shí)間過長(zhǎng)造成存煤升溫，進(jìn)而引發(fā)自燃，甚至因煤堆自燃產(chǎn)生有毒有害氣體導(dǎo)致人員傷亡、爆炸等后果。為防止此類情況發(fā)生，必須對(duì)封閉煤倉(cāng)進(jìn)行必要的消防保護(hù)以及對(duì)可能引起火災(zāi)的危險(xiǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)有效提供安全預(yù)警。

關(guān)鍵詞：火電廠；封閉煤倉(cāng)；消防炮；安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

目前，國(guó)內(nèi)新建和改造的火電廠幾乎全部采用封閉煤倉(cāng)。鑒于國(guó)內(nèi)儲(chǔ)煤倉(cāng)已發(fā)生多起火災(zāi)事故，甚至有的封閉煤倉(cāng)發(fā)生爆炸的情況，為防止封閉煤倉(cāng)內(nèi)可燃性氣體聚集發(fā)生意外，或由于燃煤保存時(shí)間過長(zhǎng)造成存煤升溫和自燃等情況發(fā)生，對(duì)大型封閉煤倉(cāng)儲(chǔ)煤的溫度及明火進(jìn)行監(jiān)測(cè)很有必要。通過監(jiān)測(cè)，可以確保煤場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)處于安全可控范圍之內(nèi)。例如，當(dāng)某參數(shù)超出允許范圍，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)送報(bào)警信號(hào)，及時(shí)提醒工作人員采取必要的措施，消除事故隱患，保障運(yùn)行安全。

1火電廠封閉煤倉(cāng)消防炮重要性

消防炮在消防滅火領(lǐng)域中是十分重要的裝備，因其較低的成本及高效環(huán)保的滅火效能而得以廣泛運(yùn)用。消防炮種類較多，按噴射介質(zhì)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(dòng)、電控、液控消防炮。在現(xiàn)行消防炮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中消防炮的主要性能指標(biāo)為流量、射程、額定工作壓力等，對(duì)其射水集中度（即本文所述射水充實(shí)段）未作要求，如果采用自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，提高消防水炮的射水充實(shí)段長(zhǎng)度就顯得非常重要了，一是可增加射程，二是可實(shí)現(xiàn)較準(zhǔn)確的射流定位，實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)早撲滅初期、局部火災(zāi)。

2封閉煤倉(cāng)定位消防炮的應(yīng)用

2.1封閉煤倉(cāng)概況

某電廠的封閉煤倉(cāng)為圓形，直徑約為109m，共2座。頂部及兩側(cè)采用弧型鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，單層壓型鋼板封閉。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用由四角椎體組成的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。煤倉(cāng)的火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，耐火等級(jí)采用二級(jí)，儲(chǔ)存物為有煙煤。煤倉(cāng)堆煤高度范圍內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采取有效的防火保護(hù)措施，其耐火極限不應(yīng)小于1h。

2.2定位消防炮設(shè)置

在該封閉煤倉(cāng)設(shè)置固定消防水炮滅火系統(tǒng)，用于防止封閉煤倉(cāng)內(nèi)的燃煤固體火災(zāi)。電動(dòng)遙控消防水炮滅火系統(tǒng)由雙波段紅外火焰探測(cè)器、消防水炮、前端控制箱、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制盤、大通徑電控閥、檢修蝶閥和管道等組成。封閉煤倉(cāng)共設(shè)置18門消防水炮，每個(gè)圓形煤場(chǎng)沿煤場(chǎng)四周馬道以每隔60°均勻布置，共設(shè)置6臺(tái)，安裝在擋煤墻上，高度約為15m。中間斗輪機(jī)有2個(gè)平臺(tái)，在第2層平臺(tái)每隔120°均勻布置3臺(tái)，高度為15～20m。炮體及探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在煤場(chǎng)馬道下方，保證煤場(chǎng)內(nèi)任一部位均可實(shí)現(xiàn)2門水炮的水射流同時(shí)到達(dá)，且總噴射水量不小于60L/s，這就需要自動(dòng)水炮的射程達(dá)到60m，才能滿足任意部位均可實(shí)現(xiàn)兩門水炮的射流同時(shí)達(dá)到的要求。如果是條形煤倉(cāng)，自動(dòng)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(hào)的水炮參數(shù)見表1。

3封閉煤倉(cāng)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

3.1溫度監(jiān)控

封閉煤倉(cāng)內(nèi)為了防止煤因長(zhǎng)期處于靜止?fàn)顟B(tài)而發(fā)生自燃，同時(shí)避免對(duì)擋煤墻造成損壞，可以采用插入式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(huán)封閉煤倉(cāng)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(duì)溫度精確、穩(wěn)定的線性關(guān)系，所以在工業(yè)測(cè)量和工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)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(cè)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(duì)測(cè)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(jìn)擋煤墻內(nèi)部，所以插入式溫感傳感器的長(zhǎng)度要在0.6～1.0m。傳感器應(yīng)可抽取，便于日常維護(hù)。插入式溫度傳感器的測(cè)溫范圍為-55～300℃，報(bào)警溫度上限為70℃（報(bào)警溫度上限可調(diào)），并且由于要穿過墻壁，維護(hù)保養(yǎng)時(shí)還要穿進(jìn)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(jī)械強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度要達(dá)到11t以上。插入式溫度傳感器還要配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集箱，將溫度傳感器的溫度信息，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的規(guī)程，比如MODBUS信號(hào)，再傳送到安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行相應(yīng)的處理、顯示和操作。每臺(tái)數(shù)據(jù)采集箱可以收集多達(dá)36支溫度傳感器的溫度信息。

3.2明火監(jiān)控

封閉煤倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存的煤炭經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸及存儲(chǔ)之后，由于水分的揮發(fā)、壓實(shí)程度的變化等因素影響，很容易發(fā)生自燃，不僅對(duì)運(yùn)輸皮帶造成安全隱患，而且若讓已經(jīng)自燃的煤炭進(jìn)入煤倉(cāng)或者下一道工序，還會(huì)造成更大面積的損失，所以，在傳送皮帶尤其是進(jìn)廠煤傳送皮帶上，加裝溫度監(jiān)控設(shè)備，將為煤倉(cāng)安全提供有力保障。

3.2.1組成

輸煤皮帶的監(jiān)控系統(tǒng)包括明火煤監(jiān)測(cè)和噴淋裝置滅火等部分。明火煤監(jiān)測(cè)采用紅外溫度探測(cè)器，如果輸煤皮帶上的煤溫度異常，探測(cè)器將此報(bào)警信息傳送至控制單元，控制單元發(fā)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(dá)到撲滅明火或者降低煤炭溫度的目的。整個(gè)過程完成之后，輸煤皮帶恢復(fù)正常速度運(yùn)行。

3.2.2應(yīng)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(dá)噴淋裝置之前，噴淋裝置應(yīng)當(dāng)形成滅火水霧，從而有效地阻擋和消除火災(zāi)（1）紅外探頭和噴淋裝置之間的距離d，應(yīng)當(dāng)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(cè)器探測(cè)到的火災(zāi)到噴淋系統(tǒng)形成水霧保護(hù)的時(shí)間，td=t1+t2+t3，其中，t1是探測(cè)器的探測(cè)延時(shí)，一般取5ms；t2是控制器的判斷延時(shí)，一般取20ms；t3是噴淋裝置的延時(shí)，即從接到控制器的指令，到形成保護(hù)水霧的時(shí)間，一般取0.5s。（2）在實(shí)際工程中，還要考慮探測(cè)器和噴淋頭的數(shù)量，煤的品種等諸多因素，再結(jié)合上式的計(jì)算，才能確定探測(cè)裝置和噴淋裝置的距離。在很多工程實(shí)際中，也可以根據(jù)類似的工程確定這個(gè)距離。

3.3儲(chǔ)煤倉(cāng)自燃監(jiān)控

可燃混合物的燃燒爆炸條件可根據(jù)國(guó)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分為管式探測(cè)法和球式探測(cè)法，依據(jù)是可燃?xì)怏w、氧氣、惰性氣體的三角坐標(biāo)圖。可燃區(qū)為GACBFG，交點(diǎn)分別為可燃?xì)怏w的爆炸下限B點(diǎn)和上限A點(diǎn)，C點(diǎn)為極限低氧氣濃度點(diǎn)。阻燃阻爆氣體惰化的原理為強(qiáng)制增加惰性氣體N2的含量使煤倉(cāng)內(nèi)混合氣體的比例位于不可燃區(qū)，杜絕燃燒發(fā)生條件的產(chǎn)生。

結(jié)束語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)大型發(fā)電企業(yè)，每年都有上百個(gè)露天煤 場(chǎng)需要改造和新建。這一領(lǐng)域的消防保護(hù)和安全監(jiān)測(cè) 尤為重要。研究大型煤倉(cāng)消防保護(hù)和安全監(jiān)測(cè)技術(shù)，無論對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，還是對(duì)工程技術(shù)的進(jìn)步，都會(huì) 起到推動(dòng)作用。因此為適應(yīng)生產(chǎn)和形勢(shì)發(fā)展的需要，國(guó)內(nèi)也應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

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（作者單位：大唐遼源發(fā)電廠）