封闭煤场安全监测与控制系统的集成与应用

封闭煤场安全监测与控制系统的集成与应用

钟光菊

（北京中联信诚人力资源服务有限公司，北京西城 100097）

摘要：随着国家环保要求的提高，现有火力发电厂露天煤场对环境造成比较严重的污染，因此采用全封闭式的煤场是必然的趋势。但是封闭煤场也存在诸多的问题，比如通风性较差，有害气体较多等。本文提出了一种煤场安全综合治理的系统解决方案，监测温度、有害气体、粉尘浓度、明火煤等情况，与机械通风、喷雾抑尘等设备进行连锁，达到保障封闭煤场安全的目的，并为企业带来直接的经济效益。

关键词：封闭煤场；温度监测；有害气体监测。

引言

目前，在整个电网中，燃煤火力发电占70%左右，电力工业以燃煤发电为主的格局在很长一段时期内难以改变。随着环保要求的迅速提高，露天煤场封闭改造的市场存量巨大。由于电厂大部分位于城市边缘，煤场粉尘的扩散极大的影响了人们的身体健康。

国家越来越重视公众利益和环保问题，封闭煤场安全综合治理将成为下一步的工作重点。而且由于大多数电厂的煤种来源非常复杂，很多煤种，如褐煤，挥发分很高，煤层内部温度可控性差，随着煤温度的升高，极易自燃，煤的阴然产生的一氧化碳、甲烷、二氧化硫等有毒有害气体，对工人的健康和煤场安全产生很大威胁，还可能会引发火灾。据统计每年被不受控制的煤炭自燃烧掉的煤多达数千万吨。煤的自燃问题已经成为了一个突出的问题，对于以煤炭作为主要燃料和工业原料的企业来说，采取有效的监测和防范措施，对于生产安全、经济效益等方面都具有深远的意义。

根据最新规程《火力发电厂运煤设计技术规程第3部分:运煤自动化》DL/T5187.3--2012第8.0.9条，“筒仓和封闭式煤场应设置安全监测系统。安全监测系统应具备温度、可燃气体（包括CH4和CO）、烟气粉尘浓度检测报警等功能。”

基于环保及安全等原因我们致力于封闭煤场安全监控系统及其辅助措施各项领域的技术研究和工程实践，建立一套互联互通，信息交互方便的数字化煤场安全防护系统。

1系统的组成

封闭煤场综合安全监控系统由红外测温子系统，可燃气体监测子系统、壁温监测子系统、全自动激光盘煤子系统、喷雾抑尘控制子系统、通风照明控制子系统等组成。每个煤场可根据自身的实际情况可以选配全套或其中几套子系统。

数字化煤场燃料安全信息平台通过数据接口与各子系统进行命令交互、数据交换，并在后台实现温度数据的报表统计、分析及辅助决策，可燃气体监测，封闭煤场燃料安全信息平台具备实时温度状态可视、可燃气体侦测、异常报警、三维显示、系统用户管理、历史记录查询等主要功能。

封闭煤场共用两台操作员站计算机，布置于输煤程控室内。操作员站计算机

上还配有实时/历史数据库用于煤场安全信息的自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的多年数据，可以提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览当前的煤场安全信息情况，也可回顾过去的生产情况。此外，操作员站计算机上还运行三维图形展示应用软件，动态显示煤场3D表面形状。

封闭煤场综合安全监控系统与控制系统的集成结构如图1所示。

图1 系统结构图

2 封闭煤场安全性监测系统典型功能要求

2.1 红外测温子系统

红外测温子系统对整个煤场进行全方位监控，监测装置采用红外热成像仪作为温度传感器,彩色摄像仪作为视觉传感器，旋转控制机构作为行动载体，使之能够完全监测整个封闭条形煤场表面的温度变化，当温度达到预设的温度时通过燃料安全信息系统软件发出预报警信息，并通过系统软件显示报警温度和出现高温的空间位置，防止发生自燃的煤炭带来经济损失和引发安全事故，确保封闭条形煤场的安全环境状况得到有效预防。网络上的查询终端可以实时调出相关结果和状态，操控站上可以手工进行远程的温度测量和红外图像采集与控制。

2.2 有害气体及粉尘浓度监测系统

气体探测器探测到附近煤场可燃气体或有毒气体（CO、CH₄)的浓度达到报警值时，气体探测器发出报警信号，同时将气体浓度值通过区域控制器上传至封闭煤场安全监控系统，该系统根据气体探测器的位置联动机械通风控制子系统，开启相应的通风风机，加速煤场内空气的循环，降低气体浓度，防止危险情况的发生。粉尘浓度达到报警值时，将粉尘浓度值上传至封闭煤场安全控制系统，该系统根据粉尘浓度的位置联动喷雾抑尘子系统，降低粉尘浓度。

2.3 明火煤检测系统

明火煤监测子系统安装在煤场带式输送皮带上，红外探测装置安装在输煤皮带上用来监视和发现煤炭在输送过程中的温度状态，红外探测器实时将煤炭监测数据传送给控制单元，当皮带上煤炭温度超过系统报警温度时，控制单元既可接受封闭煤场安全监控系统命令，也可直接指令控制喷淋电磁阀动作，由喷淋头喷出消防水，实现灭火降温的目的。同时当监测温度达到预设的温度阀值时通过封闭煤场安全监控系统可发出报警信息，同时自动启动喷淋灭火装置，最终达到消除煤炭因温度过高引起设备损坏或发生火灾的安全隐患。

2.4 全自动盘煤系统

将带有云台的激光扫描仪安装在封闭煤场的网架检修平台上，通过扫描仪的旋转，可自动进行全方位的三维点云扫描，可以同时对多个扫描对象进行扫描。通过封闭煤场安全监测智能一体化管控系统自动设置扫描的频率，无需人工干预。扫描结束后计算机对三维激光扫描仪所获得的数据进行合成处理，利用数字拟合技术建立煤场表面数字模型，按体积积分原理计算煤堆体积，并根据数字模型绘制煤场立体图形。计算出的体积数结合煤的比重即为煤场储煤量。

2.5 喷雾抑尘系统

在煤场两侧布置射雾器，当射雾器所在的区域内产生粉尘时，可就地或远程控制射雾器开始喷雾。远程射雾器采用水平或向上仰射角的方式并左右转动来实现控制扇形区域范围，上仰射角的调整根据实际需要设定，左右转动角度为160度，达到全覆盖堆积料场的有效区域。水经过远程射雾器高压水泵到达喷头，产生水雾并由远程射雾器风机吹送至粉尘点形成气雾层，使水雾与粉尘充分接触、吸附、凝结，最后由重力作用沉降达到降尘目的。

结束语

封闭煤场以其占地小、环保、造型美观等特点逐步受到火力发电厂与有燃煤储备需求的企业青睐，并在大型机组设计中得到广泛应用。封闭煤场安全监测与控制系统的集成与应用，加强了各分子系统之间的信息交互和联锁启动，让系统更智能，保证作业人员的安全，提高企业的经济效益。

工程案例

项目名称：内蒙古大唐托克托发电厂五期扩建工程 2×660MW超超临界机组

项目概况：厂址位于内蒙古呼和浩特市托克托县托电工业园区，煤场内设置二台斗轮堆取料机设备。每台斗轮堆取料机臂长35m，取料/堆料出力为1000/1000t/h。二台斗轮堆取料机并列折返式布置，共有三个条形煤堆，面积205×188m，煤堆高度13.5m，储煤量近13万吨，可供2×660MW机组燃用10天。

参考文献

[1]张宏亮,林木松, 陈刚,等.火力发电厂煤炭自燃现象分析及其防治措施[J].热力发电,2007.

[2]季伟.煤炭储运过程中自燃的防 治研究进展[J].能源技术与管理, 2010.

[3]罗宇东,谭卫国.燃煤电厂新型方形全封闭煤场与现有煤场形式的比较[J].广东电力,2007.

[4]陶明如.煤场安全监测系统在电厂内的应用.实用科技，2014

作者简介：钟光菊，1983年5月15日生，女，汉族，电气工程师，邮箱zhonggj@dteg.com.cn，联系电话18910980210

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