火力发电厂封闭式圆形贮煤场安全动态监测系统研究

0 引言

全封闭式圆形贮煤场是近年发展起来的新型贮煤形式，自动化程度较高，且粉尘污染很小，目前在火力发电厂得到推广应用。但是封闭式圆形煤场在运营管理中也遇到了许多新问题，其中影响最大，引起后果最严重的是煤炭自燃问题。由于电厂燃煤的品质不同，对挥发分较高、易自燃的煤种进行实时温度及有害气体监测就显得尤为重要。本文分析了煤场的自燃原因，根据封闭式圆形煤场工艺布置的结构特点，从设计和管理两方面总结出一套安全动态监控系统。

大体积混凝土的浇筑方案主要有三种：全面分层、分段分层和斜面分层。在浇筑大体积比较厚的混凝土时，最好进行分层浇筑，这样才能保证结构的整体性和施工的连续性，上层混凝土浇筑最好在下层的混凝土初凝前完成。通常大体积混凝土的浇筑方案要考虑多方面的因素，比如整体性要求、结构大小、钢筋疏密和混凝土供应等。

总之，相关部门应加强对传统历史文化街区的保护意识，制定相关的法律法规，确保其有秩序的发展与开发。在景点开发上，要以保护为前提，保证其原有风貌，利用现代化的技术来保证其开发合理性。针对当前传统历史文化街区的发展现状，提出有效的开发与保护措施。

1 煤场自燃原因

挥发分较高的煤炭本身具有自燃倾向性。燃煤在常温下的氧化能力主要取决于挥发分的含量，挥发分含量越高，自燃倾向性越强，而且自燃时间也会相应缩短。封闭式煤场内通风散热条件不良，热量不能及时散发。煤堆表面较松散，与空气充分接触,虽发生氧化反应，但散热条件好，所以不易发生自燃。而煤堆中层，通过煤块之间的间隙空气能够渗透进去[1]，给煤堆内部氧化创造了条件，煤的氧化产生大量热量，热量不易散发，当热量集聚使温度升高，达到自燃温度时就会发生自燃。而煤堆内层由于重力相对压实，空气不易渗透，氧化不足，不易发生自燃。

2 圆形贮煤场安全动态监测系统

按照某电厂贮煤系统为2个封闭式圆形贮煤场，直径110m，挡煤墙高度14m提供的技术参数。

最后，网络口碑到顾客价值共创意愿的路径系数为0.418，远远大于品牌真实性到顾客价值共创意愿的路径系数0.277，说明顾客价值共创意愿往往会更易受到网络口碑的影响。同时从调查结果上看，西湖龙井品牌真实性的平均值为5.804 4，而网络口碑的均值只有4. 733 7，这说明以西湖龙井为代表的农业品牌网络口碑是品牌建设中短板之一。这就要求农业品牌企业今后应通过积极加强与消费者互动、鼓励消费者分享等营销策略来提高其网络口碑，进而影响消费者价值共创意愿，从而促进农业品牌的健康发展。

考虑到测温电缆不耐用，这里采用测温杆，系统沿挡煤墙内壁每隔30°垂直安装一套测温杆，共布置12根测温杆，如图3所示。测温杆的温度采集单元采用用金属材料封装的温度传感器，每根测温杆有10个测温点，当某一温度传感器出现故障时，其它温度传感器仍然能够正常工作，测温杆每节可拆卸组装，检修维护简便。测温杆采用低功耗无线通信方式，具有智能自组网能力，自动加入授权网络，完成无线的数据交互，每根测温杆采集的温度都可以通过数据采集器就地显示。挡煤墙测温杆采集的数据和煤场红外动态监控系统采集的数据共同构成三维温度动态分布图。

SPE组开展的极具创意、闪耀人性光芒的工作太多了，细节无处不在，爱心融入一言一行，背后是对生命的尊重与关爱。

2.1 煤场红外动态监控系统

煤场红外动态监控系统主要是监测煤堆的温度，由于普通的温度传感器根本无法监测到煤堆内部的温度，本系统采用红外测温仪，可以无接触的监测煤堆内部的“热斑”。考虑测量盲区死角问题，煤场红外动态监控系统由轨道机器人、充电桩、激光扫描仪、红外测温仪、位置传感器、数据无线收发器等设备组成，如图1所示。该套设备安装在顶棚钢结构的轨道上，大约位于马道下方0.5m处，在不影响堆取料机正常工作的情况下，以轨道机器人在轨道上360°行走，带动激光扫描仪，红外测温仪，位置传感器等设备扫描，轨道机器人每次采集结束后能自动停靠在轨道一侧的充电桩上充电，从而实现全自主、无死角监测煤场内煤堆温度的变化。

  

图1 贮煤场红外动态监控系统

激光扫描仪按照一定频率发射激光线获取煤堆表面特征点到扫描中心的距离值，红外测温仪通过所观测煤堆的红外辐射强度确定煤堆的温度，位置传感器用于获取轨道机器人实时空间坐标。无线收发装置将激光扫描仪数据、红外测温仪数据及位置传感器数据传送到数据收发器，通过通信光缆提交上位服务器，燃煤安全信息平台软件利用热分析成像技术、图像处理技术、嵌入式控制器等对数据进行分析，并将温度数据，外形数据及位置数据实时显示，形成三维温度动态分布图[2]，如图2所示。三维温度动态分布图可以观测到当前煤场全范围内温度的变化，当温度数据超过预定值时能够进行区域高温报警，实现高精度热源定位，确保煤场的安全环境状况得到有效预防。

2.2 挡煤墙测温系统

封闭式圆形贮煤场内进出煤采用堆取料机进行操作，输送的煤通过堆料机360°旋转分别堆在煤场中心柱的四周，堆成数个紧靠的圆锥形煤堆，煤堆紧靠挡煤墙。取料机在取料过程中，由于取料机臂与挡煤墙之间有一定距离，所以挡煤墙附近的煤不易取出，相对于煤场中心位置的煤，无法“先进先出”的卸出，因此长时间堆积容易导致挡煤墙中下部的煤发生自燃，对煤场产生危害。

实验2并行算法的可扩展率是评价算法并行计算效率的重要指标之一，可以有效反映集群的利用率情况，随着计算节点数的增加，若算法的可扩展率保持在1.0附近或者更低，则表示算法对数据集的大小具有很好的适应性。从图8中可以看出，算法的可扩展率曲线一直保持在1.0以下，且随着计算节点数的增加可扩展率曲线总体呈下降趋势，当数据集越大时，可扩展率曲线就越平稳，因此可以得出，数据集规模越大，算法的可扩展率性能就越好。

  

图2 三维温度动态分布图

  

图3 挡煤墙测温杆分布图

圆形贮煤场安全动态监测系统包括煤场红外动态监控系统，挡煤墙测温系统，气体烟雾监测系统，带式输送机明火监测系统和燃料安全信息平台五部分构成。

2.3 气体烟雾监测系统

红外监测部分组成及功能：红外监测部分由两个红外温度感应栅、一个控制单元以及声光报警装置组成。红外温度感应栅安装于带式输送机的上方或旁边，独立于带式输送机支架安装，安装高度为1500mm。红外感应栅包含8个红外探测器，两个红外温度感应栅的数据线通过线桥盒并线接入控制单元。探测器既可以对燃烧的明火作出响应，也可对位于表面以下的“热斑”作出响应。控制单元可根据探测器触发的一次红外信号，经过红外控制器的综合判断，发出相应的指令；温度信息传送至输煤程控室的后台燃煤安全信息平台处理，并在现场设置声光报警器。

由于可燃气体相比较空气的比重要轻，所以监测装置一般安排在排气流集中的煤场上部进行监测。

每个封闭式圆形贮煤场配置8套CH4传感器、CO传感器、烟雾探测器及安装附件。气体烟雾监测装置具体布置为：3套气体烟雾探测装置安装在带式输送机栈桥处，每隔15m均匀布置，探测煤场内输煤机栈桥处可燃气体和烟雾浓度；另外5套气体烟雾探测装置均匀安装在圆形煤场挡煤墙顶部，沿挡煤墙一周每60°布置1套气体烟雾探测装置，探测煤堆挥发出来的可燃气体和烟雾浓度。另外在堆取料机司机室安装氧气、甲烷、一氧化碳传感器各一只，以保证司机室的氧气浓度在安全范围内，保证司机安全。

每个圆形贮煤场内的CH4传感器、CO传感器、烟雾探测器、O2传感器共用一个数据采集箱，数据采集箱内安装3个可燃气体采集仪表，分别采集CH4、CO、O2气体检测信号；安装两个开关量模块采集烟雾信号。数据采集箱安置在煤场挡煤墙顶部的走廊内，表面配置有气体烟雾信号的监测数值的显示、报警，便于工作人员了解报警状态及时采取措施。

2.4 带式输送机明火检测系统

  

图4 入场明火煤监测系统

明火检测系统主要采用红外探测器探测输煤皮带上的物料温度，当皮带上物料温度超过系统报警温度时，由明火检测系统控制器发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。当检测温度达到预设的温度阀值时通过燃煤安全信息平台软件发出报警信息，最终达到消除煤炭自燃产生的安全隐患。

明火检测系统现场包括红外监测、喷淋灭火装置两个部分[4]，如图4所示。

由于煤在运输过程中，容易产生煤尘烟雾浮着在空气中，煤尘内还含有煤在碳化过程中产生的甲烷、微量的乙烷及丙烷等可燃气体。当煤尘的浓度和着火的能量等达到一定数量级以上时，就有可能发生着火或爆炸。而当煤尘中含有可燃气体时，其爆炸的下限浓度显著下降爆炸的危险性陡然增加[3]。

[82]《布尔加宁、赫鲁晓夫关于访问印度、缅甸和阿富汗的报告》，北京：人民出版社，1956年，第20页。

喷淋灭火部分组成及功能：系统控制器、12个喷淋头，管路，控制阀和余水清理等部分，喷淋装置应安装于探测器后方的带式输送机支架上，喷淋头距离输煤皮带面1500mm的水平位置，与红外探测器的间距根据系统的响应时间确定。

2.5 燃煤安全信息平台

燃煤安全信息平台通过数据接口与红外动态监控系统，挡煤墙测温系统，气体烟雾监测系统，带式输送机明火检测系统进行命令交互、数据传输，并进行实时温度数据的报表统计、分析等。燃煤安全信息平台具有实时温度状态可视、异常报警、三维显示系统用户管理等主要功能。受篇幅限制这里只展示两种监控界面。

图6展示了明火煤监控系统输煤皮带上温度的安全状态，实时显示当前皮带上监测探头温度状态和喷淋状态。当系统监测到温度超过预置的报警温度阀值时，现场端立即启动声光报警器，服务器端同步启动声音报警，监控界面上立即显示所有皮带中温度异常的输煤皮带的详细温度信息。

  

图5 三维温度动态监控显示界面示意图

图5为三维温度动态实时监控显示界面，展示了煤场的监测温度温度和测温杆温度，当监测到贮煤场内有超过安全温度阀值的温度时，界面上显示相应的异常温度信息。

  

图6 入场明火煤实时监控界面示意图

3 结束语

本文分析了煤场燃煤发生自燃的原因，根据圆形贮煤场工艺布置结构特征，从煤堆表面温度、挡煤墙附近燃煤温度、可燃气体烟雾浓度、入场明火煤温度等几方面进行安全监测。本系统具有在线实时监测、自动处理异常、安装方便等特点，切实保障人员人生安全、降低重大事故发生率和经济损失，可为企业带来直接的安全效益和经济效益。

（1）公众及舆论监督。“走群众路线”是党的优良传统。治理水污染，保护水资源，同样需要相信与依靠群众。水污染治理涉及广大人民群众的根本利益，有他们的积极参与监督，犹如增加了海量的智能监测终端，企业的违法排污行为很难躲避群众的监督。以往水污染问题的查处，人民群众与新闻媒体发挥了重要作用。相信随着信息技术的发展，智能手机的普及，公众举报电话、公众网络监督平台、乃至公众“测水亭”免费测水质的设置等，为人民群众积极参与监督创造了越来越多的方便条件（见图1）。

参考文献：

[1] 徐精彩.空气在煤堆中的渗流规律探讨[J].西安科技学院学报,1995(4):289-293.

[2] 张海洋，臧杰.三维数字化管理系统圆形煤场应用实践[J].华电技术,2017,39(5):60-61.

[3] 景海都.储煤场危害因素分析及预防措施[J].攀枝花科技与信息,2014(116):50-53.

[4] 常瑞丽，郑祖东，谢忠泉.火电厂封闭式圆形贮煤场极其自燃安全措施研究[J].工业安全与环保,2012,38(11):63-65.