探索電廠封閉式貯煤場及其防自燃安全措施

廖東偉 大唐太原第二熱電廠

大型封閉式貯煤場(以下簡稱封閉煤場)若堆放高揮發(fā)份煤，很容易發(fā)生自燃，根據(jù)對封閉煤場運營狀況的調(diào)研，尤其夏天溫度高是的很多電廠都有過自燃現(xiàn)象的發(fā)生。一旦封閉煤場內(nèi)有了火情，對土建結(jié)構(gòu)以及料場運行都會帶來不可估量的損失。為了安全、可靠地運行煤場設(shè)備，維護(hù)封閉煤場設(shè)施，需要積極了解煤場管理要點，配置完整的安全檢測和保護(hù)設(shè)備。因此，對于防止煤場自燃問題的研究，并提出有效的安全監(jiān)測和管理措施是具有積極意義的。

一、封閉煤場工藝布置

(一)封閉煤場布置形式

封閉煤場的工藝系統(tǒng)按輸煤皮帶輸送方式可分為高位皮帶輸入和低位皮帶輸入兩種。其工藝布置如下：進(jìn)入封閉煤場的輸煤皮帶穿過鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，支撐于煤場內(nèi)中心柱的頂部；翻車機通過螺旋推進(jìn)器向煤場旋轉(zhuǎn)堆煤，在封閉煤場內(nèi)形成環(huán)堆狀的煤堆，通過刮板取料機將煤輸送到下一級皮帶上。

(二)封閉煤場自燃問題分析

封閉煤場內(nèi)堆放高揮發(fā)份、高熱值的煤，容易發(fā)生自燃，甚至屢次出現(xiàn)煤場煤堆的自燃現(xiàn)象。煤堆自燃會使擋煤墻下部碳化損傷，嚴(yán)重的可能破壞擋煤墻局部鋼筋混凝土，帶來安全隱患。

1.貯煤場內(nèi)煤與氧氣之間的物理與化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合是導(dǎo)致煤自燃的主要原因，當(dāng)煤被氧化放出的熱量大于其向周圍環(huán)境可以散發(fā)的熱量時，釋放出的熱量得以積聚，溫度不斷增高，當(dāng)溫度上升到一定值時，局部就會發(fā)生自燃。

2.影響煤自燃的主要因素與煤本身特有的屬性相關(guān)，如煤的變質(zhì)程度、含水量、揮發(fā)份含量、硫化物含量以及煤的粒度等。煤的變質(zhì)程度越低，煤的含水指標(biāo)越高，越容易發(fā)生自燃現(xiàn)象。煤的揮發(fā)份超過40%后，也越容易發(fā)生自燃現(xiàn)象。煤中含有一定的硫份，硫化物含量越高，自燃傾向性越強。

3.煤的堆積狀態(tài)(如堆積方法、堆積形狀和貯煤期限等)也是影響煤堆自燃的重要因素。由于堆煤過程中大顆粒煤的離析作用，靠擋煤墻的煤堆內(nèi)側(cè)坡腳處易堆積顆粒煤，造成此處煤堆的空隙較大，空氣易于流通，當(dāng)存煤時間過長、煤堆內(nèi)部溫度升高時便具備了自燃條件。

二、封閉煤場設(shè)計方面防自燃措施

根據(jù)對圓煤場運營狀況調(diào)研的總結(jié)，在封閉煤場設(shè)計方案時應(yīng)慎重考慮以下幾個要點。

(一)在設(shè)計封閉煤場時，為防止可燃?xì)怏w和煤塵聚集，煤場內(nèi)應(yīng)做到通風(fēng)散熱

大多采用的是自然通風(fēng)方式，為提高氣流組織效果排風(fēng)口設(shè)在屋蓋上方的中央位置，進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在屋蓋底部與四周墻體之間的環(huán)形口。室外空氣通過四周的迸風(fēng)口自動吸入室內(nèi)，由屋頂天窗排至室外。

(二) 在設(shè)計封閉煤場擋煤墻時，應(yīng)采取合理的隔熱措施

煤堆自燃時會對擋墻側(cè)壁引起較大的溫度應(yīng)力，使鋼筋混凝土強度降低，造成局部結(jié)構(gòu)損傷與破壞，影響整個擋墻結(jié)構(gòu)的安全。擋煤墻不設(shè)通大氣的留孔，溫度傳感器留孔在安裝后應(yīng)當(dāng)封堵，防止空氣滲入煤堆。

(三)封閉煤場地面不宜設(shè)置向外排水設(shè)施

如果封閉煤場底部設(shè)排水溝，會與場外大氣相連通，引發(fā)外界空氣進(jìn)人煤堆底部，從而助長煤炭的自燃。

(四)封閉煤場內(nèi)至少應(yīng)設(shè)有兩門水炮，且射流時可以同時到達(dá)需要作業(yè)的位置

在封閉煤場內(nèi)應(yīng)圍繞煤場設(shè)置環(huán)形消防車通道，室外消火栓等消防設(shè)施。消防水炮和安全檢測設(shè)備相聯(lián)鎖。

三、封閉煤場管理防自燃措施

(一)合理的堆煤方式

1.采用合理的堆存方式。盡量做到分類堆存，自燃傾向高和自燃傾向低的煤不能混堆，含水量高和含水量低的煤不能混堆，不同粒度級的來煤分堆堆放。

2.合理的煤堆作業(yè)方法。煤炭從高處往下卸時，煤塊由于質(zhì)量的原因總是自然滾落在煤堆的四周。而煤塊與煤塊之間的縫隙就會形成縫隙，氧氣就能夠從縫隙中進(jìn)入煤堆的內(nèi)部，這樣加大了發(fā)生自燃現(xiàn)象的可能，因此，在堆煤時應(yīng)采用一層一層堆放的方式，并用推土機等設(shè)備在卸煤時邊卸邊壓實，對煤堆下部周圍可能有空隙的地方進(jìn)行清理整形，在外部采用粉煤或顆粒較小的煤覆蓋一層，盡量減少空氣與煤的接觸層面。也可以在煤堆表面適當(dāng)噴灑凝體材料，阻止外界空氣向煤堆滲透。

3.合理的存放時間。煤的存放時間應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)而定，盡量做到先進(jìn)先出，運行人員應(yīng)嚴(yán)格遵循煤的自燃周期，及時更新存煤，對含揮發(fā)份和硫份較高的煤，應(yīng)合理的計算存放時間。為了防止存放的底煤發(fā)生自燃，應(yīng)加強封底煤的清理工作，及時清除余煤。

(二)合理的運行、維護(hù)方式

1.運行人員應(yīng)合理安排煤場儲煤量，當(dāng)機組計劃大修或較長時間低負(fù)荷運行時，適當(dāng)降低煤場儲煤量。同時應(yīng)建立、健全煤場管理檔案，對煤場煤堆的堆量、存放時間、煤質(zhì)情況等進(jìn)行統(tǒng)計。

2.運行人員應(yīng)制定防止和處理煤場自燃的應(yīng)對預(yù)案。實時關(guān)注煤場的溫度及堆煤的高度，對安全監(jiān)測和保護(hù)設(shè)備發(fā)出的溫度報警信號迅速采取措施，做到及時發(fā)現(xiàn)、及時處理。

3.防止圓煤場自燃現(xiàn)象的發(fā)生，必須要不斷地強化管理措施。做好定期培訓(xùn)、學(xué)習(xí)工作，并不斷積累管理經(jīng)驗，提高煤場管理水平。

四、封閉煤場安全監(jiān)測和保護(hù)設(shè)備

安全檢測和保護(hù)裝置以溫度檢測為主，同時與可燃?xì)怏w和煤塵煙霧檢測相結(jié)合，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)傳輸?shù)捷斆嚎刂剖业纳衔粰C，及時發(fā)出報警信號，并能夠打印輸出報表。

(一)溫度檢測裝置

封閉煤場內(nèi)最主要的監(jiān)測對象是煤堆溫度。檢測溫度的通用裝置包括紅外掃描監(jiān)測系統(tǒng)和分布式光纖測溫系統(tǒng)兩種。光纖測溫裝置安裝在擋煤墻內(nèi)壁，地面以上4 m開始環(huán)繞敷設(shè)，沿?fù)趺簤Ω叨确较虿贾?層。紅外掃描溫度監(jiān)測裝置安裝在堆取料機的懸臂上，通過大臂的旋轉(zhuǎn)，監(jiān)測煤堆的表面溫度變化。并且通過結(jié)合位置傳感器的數(shù)據(jù)，精確定位高溫點所在的位置。紅外掃描監(jiān)測系統(tǒng)和光纖測溫系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制系統(tǒng)，經(jīng)圖像分析和處理，判斷當(dāng)前時刻煤場全范圍內(nèi)溫度最高區(qū)域和溫度變化最激烈的區(qū)域，并通過比對歷史數(shù)據(jù)找出煤場內(nèi)可能的自燃趨勢。

(二)可燃?xì)怏w檢測裝置

可燃?xì)怏w報警器分固定式報警器和便攜式兩種。儲煤場應(yīng)安裝固定式可燃?xì)怏w報警器，其由報警控制器和探測器兩部分組成，探測器應(yīng)安裝于可燃?xì)怏w最易泄露的地點，其核心部件為內(nèi)置的可燃?xì)怏w傳感器，當(dāng)傳感器檢測空氣中氣體的濃度。探測器就會將傳感器檢測到的氣體濃度轉(zhuǎn)換成電信號，再通過線纜傳輸?shù)娇刂破?，氣體濃度越高，電信號越強，當(dāng)氣體濃度達(dá)到或者超過報警控制器設(shè)置的報警點時，報警器自動發(fā)出報警信號，并可啟動電磁閥、排氣扇等設(shè)備從而達(dá)到排除隱患的目的。

報警器的安裝高度應(yīng)當(dāng)根據(jù)氣體的性質(zhì)來決定。被檢測的氣體密度不同，室內(nèi)探頭的安裝位置也應(yīng)不同。如果被測氣體的密度小于空氣密度時，探頭應(yīng)安裝在距屋頂30cm以外，且方向向下；反之，探頭應(yīng)安裝在距地面30cm處，且方向向上。報警器的周圍不能有大功率電機、變壓器，這些對儀表工作有影響。

五、結(jié)語

隨著火力發(fā)電廠機組容量和規(guī)模的日益發(fā)展，對貯煤量和環(huán)保的要求越來越高。封閉煤場的特點是場地利用率高，并具有高環(huán)保、高效自動運行等特點，國內(nèi)火力發(fā)電廠采用封閉煤場的情況越來越多。封閉式煤場的防自燃安全措施成為備受關(guān)注的問題。

本文介紹了封閉煤場影響煤堆自燃的主要因素，總結(jié)出封閉煤場的運行管理注意事項。對于封閉式封閉煤場，選用發(fā)電機組適燒煤種，采用科學(xué)的堆煤方式，控制合理的存煤時間，加強有效的管理措施，是防止自燃現(xiàn)象發(fā)生的必要條件。同時，封閉煤場應(yīng)采用安全監(jiān)測和保護(hù)設(shè)備對煤堆自燃進(jìn)行預(yù)警，適時突發(fā)事件的管理措施等進(jìn)行剖析和總結(jié)，以提高現(xiàn)代化封閉煤場的安全管理水平。