火电厂封闭煤仓消防炮及安全监测系统应用

邵冰

摘要：近年来，国家对环境保护的重视程度不断增加，法律法规逐步健全，环保投入不断增大。在火电仍占我国发电行业较大比重的情况下，对煤场的环保控制就显得尤为重要，这就需要将原来露天堆放的发电用煤改成煤仓进行封闭管理。然而，由于煤场封闭起来之后，有些煤种保存时间过长造成存煤升温，进而引发自燃，甚至因煤堆自燃产生有毒有害气体导致人员伤亡、爆炸等后果。为防止此类情况发生，必须对封闭煤仓进行必要的消防保护以及对可能引起火灾的危险状况进行监测，并及时有效提供安全预警。

关键词：火电厂；封闭煤仓；消防炮；安全监测系统；应用

引言

目前，国内新建和改造的火电厂几乎全部采用封闭煤仓。鉴于国内储煤仓已发生多起火灾事故，甚至有的封闭煤仓发生爆炸的情况，为防止封闭煤仓内可燃性气体聚集发生意外，或由于燃煤保存时间过长造成存煤升温和自燃等情况发生，对大型封闭煤仓储煤的温度及明火进行监测很有必要。通过监测，可以确保煤场运行参数处于安全可控范围之内。例如，当某参数超出允许范围，报警系统会立即发送报警信号，及时提醒工作人员采取必要的措施，消除事故隐患，保障运行安全。

1火电厂封闭煤仓消防炮重要性

消防炮在消防灭火领域中是十分重要的装备，因其较低的成本及高效环保的灭火效能而得以广泛运用。消防炮种类较多，按喷射介质分类可分为消防水炮、泡沫炮、干粉炮，按控制方式可分为手动、电控、液控消防炮。在现行消防炮国家标准中消防炮的主要性能指标为流量、射程、额定工作压力等，对其射水集中度（即本文所述射水充实段）未作要求，如果采用自动跟踪定位射流灭火系统进行工作时，提高消防水炮的射水充实段长度就显得非常重要了，一是可增加射程，二是可实现较准确的射流定位，实现早发现早扑灭初期、局部火灾。

2封闭煤仓定位消防炮的应用

2.1封闭煤仓概况

某电厂的封闭煤仓为圆形，直径约为109m，共2座。顶部及两侧采用弧型钢网架结构，单层压型钢板封闭。网架结构采用由四角椎体组成的空间网架结构。煤仓的火灾危险性为丙类，耐火等级采用二级，储存物为有烟煤。煤仓堆煤高度范围内的钢结构应采取有效的防火保护措施，其耐火极限不应小于1h。

2.2定位消防炮设置

在该封闭煤仓设置固定消防水炮灭火系统，用于防止封闭煤仓内的燃煤固体火灾。电动遥控消防水炮灭火系统由双波段红外火焰探测器、消防水炮、前端控制箱、现场手动控制盘、大通径电控阀、检修蝶阀和管道等组成。封闭煤仓共设置18门消防水炮，每个圆形煤场沿煤场四周马道以每隔60°均匀布置，共设置6台，安装在挡煤墙上，高度约为15m。中间斗轮机有2个平台，在第2层平台每隔120°均匀布置3台，高度为15～20m。炮体及探测系统设置在煤场马道下方，保证煤场内任一部位均可实现2门水炮的水射流同时到达，且总喷射水量不小于60L/s，这就需要自动水炮的射程达到60m，才能满足任意部位均可实现两门水炮的射流同时达到的要求。如果是条形煤仓，自动跟踪消防水炮需要固定在边墙的2/3高度处，约为30m高。满足这一要求的某种型号的水炮参数见表1。

3封闭煤仓的安全监测系统研究

3.1温度监控

封闭煤仓内为了防止煤因长期处于静止状态而发生自燃，同时避免对挡煤墙造成损坏，可以采用插入式温度监测系统监测靠近挡煤墙处的煤温度。在所有挡煤墙墙体上安装2层插入式温度传感器，环封闭煤仓四周，间距不大于10m。插入式温度传感器采用铂电阻元件制成，与热敏电阻相似，铂电阻是用铂制成的热敏感电阻。由于铂电阻对温度精确、稳定的线性关系，所以在工业测量和工业控制中得到了广泛的应用，插入式温度传感器中也采用了这种铂电阻元件。为了提高铂电阻的温度测量精度，很多铂电阻温度传感器采用了四线方式，以减少输电线路对测量误差的影响。挡煤墙的厚度一般为0.5～0.8m，插入式温度传感器从墙外插入（安装）进挡煤墙内部，所以插入式温感传感器的长度要在0.6～1.0m。传感器应可抽取，便于日常维护。插入式温度传感器的测温范围为-55～300℃，报警温度上限为70℃（报警温度上限可调），并且由于要穿过墙壁，维护保养时还要穿进穿出并要避免非人为的损坏，这种温度传感器要有比较高的机械强度，抗拉强度要达到11t以上。插入式温度传感器还要配置相应的数据采集箱，将温度传感器的温度信息，转换成相应的规程，比如MODBUS信号，再传送到安全监测系统平台，进行相应的处理、显示和操作。每台数据采集箱可以收集多达36支温度传感器的温度信息。

3.2明火监控

封闭煤仓内储存的煤炭经过长时间的运输及存储之后，由于水分的挥发、压实程度的变化等因素影响，很容易发生自燃，不仅对运输皮带造成安全隐患，而且若让已经自燃的煤炭进入煤仓或者下一道工序，还会造成更大面积的损失，所以，在传送皮带尤其是进厂煤传送皮带上，加装温度监控设备，将为煤仓安全提供有力保障。

3.2.1组成

输煤皮带的监控系统包括明火煤监测和喷淋装置灭火等部分。明火煤监测采用红外温度探测器，如果输煤皮带上的煤温度异常，探测器将此报警信息传送至控制单元，控制单元发出指令，控制输煤皮带将速度降至正常速度的二分之一，并打开喷淋装置的电磁阀，消防水通过喷淋头喷出，以达到扑灭明火或者降低煤炭温度的目的。整个过程完成之后，输煤皮带恢复正常速度运行。

3.2.2应用

在扑灭传送带明火煤的控制中，一定要保证从红外探头到喷淋装置之间的距离。也就是说，在高温煤炭还没有到达喷淋装置之前，喷淋装置应当形成灭火水雾，从而有效地阻挡和消除火灾（1）红外探头和喷淋装置之间的距离d，应当符合不等式（1）：

d≥v·td（1）

式中，d是红外探头和喷淋装置之间的安装距离，m；v是皮带的速度，m/s；td是从探测器探测到的火灾到喷淋系统形成水雾保护的时间，td=t1+t2+t3，其中，t1是探测器的探测延时，一般取5ms；t2是控制器的判断延时，一般取20ms；t3是喷淋装置的延时，即从接到控制器的指令，到形成保护水雾的时间，一般取0.5s。（2）在实际工程中，还要考虑探测器和喷淋头的数量，煤的品种等诸多因素，再结合上式的计算，才能确定探测装置和喷淋装置的距离。在很多工程实际中，也可以根据类似的工程确定这个距离。

3.3储煤仓自燃监控

可燃混合物的燃烧爆炸条件可根据国内的相关标准分为管式探测法和球式探测法，依据是可燃气体、氧气、惰性气体的三角坐标图。可燃区为GACBFG，交点分别为可燃气体的爆炸下限B点和上限A点，C点为极限低氧气浓度点。阻燃阻爆气体惰化的原理为强制增加惰性气体N2的含量使煤仓内混合气体的比例位于不可燃区，杜绝燃燒发生条件的产生。

结束语

目前，国内大型发电企业，每年都有上百个露天煤 场需要改造和新建。这一领域的消防保护和安全监测 尤为重要。研究大型煤仓消防保护和安全监测技术，无论对国家标准的制定，还是对工程技术的进步，都会 起到推动作用。因此为适应生产和形势发展的需要，国内也应出台相应的标准和规范。

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（作者单位：大唐辽源发电厂）