摘 要：筒倉作為原煤儲運(yùn)系統(tǒng)的必備設(shè)施，貯煤過程中易發(fā)生自燃甚至引起爆炸，本文介紹了幾種典型的防燃防爆設(shè)計(jì)，對溫度、可燃?xì)怏w監(jiān)測，惰化保護(hù)系統(tǒng)，安全泄爆裝置等設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹和分析，并對它們的時間使用情況進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵字：防燃 防爆 監(jiān)測 裝置

中圖分類號：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0099-01

煤化工、火力發(fā)電等行業(yè)的原煤儲運(yùn)系統(tǒng)，主要包含卸煤、貯煤、輸送、處理幾個主要程序。對于卸煤、處理、輸送這幾個過程，通常情況下由于時間較短，不易發(fā)生自燃以及爆炸。貯煤過程由于原煤堆放時間長，過程中原煤內(nèi)部氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不易擴(kuò)散，會導(dǎo)致貯煤自燃，自燃過程中產(chǎn)生的CO以及CH4等易燃易爆氣體，在達(dá)到一定濃度后會與O2混合發(fā)生爆炸[1，2]。

筒倉占地面積小，運(yùn)行方式簡單，系統(tǒng)調(diào)度靈活，兼有儲存、緩沖和混煤等多種功能，所以筒倉通常作為貯煤的一個必備設(shè)施，其防燃防爆顯得尤為重要。

1 防燃防爆系統(tǒng)的組成

筒倉的防燃防爆，需要一個系統(tǒng)化的典型設(shè)計(jì)來預(yù)防和解決，包括以下幾點(diǎn)。

（1）根據(jù)原煤特性設(shè)置溫度、可燃?xì)怏w（包括CH4和CO等）、煙氣、粉塵濃度等檢測報警裝置。檢測報警信號應(yīng)送入系統(tǒng)控制或DCS系統(tǒng)。

（2）筒倉的側(cè)壁設(shè)有惰化保護(hù)設(shè)施，既可以起到降溫的作用，又可以將原煤筒倉內(nèi)的CO、CH4、O2置換掉。

（3）筒倉頂部蓋板應(yīng)設(shè)置必要的安全泄爆裝置。

（4）筒倉頂部設(shè)置帶式除塵器，供筒倉卸煤時使用；電氣設(shè)備應(yīng)采用防爆電器。

2 各典型設(shè)計(jì)分析

2.1 溫度、可燃?xì)怏w及粉塵濃度監(jiān)測

筒倉爆炸必須同時具備兩個條件：點(diǎn)火源，筒倉聚積的粉塵或易燃易爆氣體達(dá)到一定濃度。

筒倉內(nèi)設(shè)測溫監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣監(jiān)測系統(tǒng)、可燃?xì)怏w（CO/CH4）監(jiān)測系統(tǒng)；根據(jù)筒倉的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式，合理配置監(jiān)測設(shè)施的位置及數(shù)量；這些系統(tǒng)分別由就地檢測元件與數(shù)據(jù)采集箱、就地設(shè)備等組成，監(jiān)測筒倉內(nèi)的原煤的狀態(tài)，輸出數(shù)據(jù)，從點(diǎn)火源和氣體、粉塵濃度二個必備條件著手，預(yù)防自燃及爆炸。

2.1.1 溫度監(jiān)測系統(tǒng)配置

筒倉應(yīng)配置溫度傳感器，正確反映筒倉內(nèi)的煤體溫度和可能的自燃、易燃點(diǎn)。筒倉內(nèi)中下部由于煤堆積時間相對較長容易發(fā)生自燃，故一般在筒倉中下部布置溫度傳感器，在筒倉外圓柱面?zhèn)染迹盘柦又涟惭b在就地控制箱內(nèi)分散式智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)上。溫度傳感器部位均設(shè)置平臺、護(hù)欄和上下工作通道，便于維護(hù)與檢修；溫度探頭的外殼由不銹鋼制成，并設(shè)計(jì)安裝附件以及預(yù)埋件，保證溫度傳感器插入筒倉后不被落煤砸壞或磨損。

筒倉外圓柱面?zhèn)仍O(shè)置的溫度傳感器一般只能測出靠近筒倉內(nèi)壁處的原煤溫度，而對于煤層內(nèi)部的溫度很難則需要應(yīng)配置合適的煤層溫度監(jiān)測裝置，并設(shè)置有溫度報警聯(lián)鎖。

通常所用的煤層測溫裝置為多點(diǎn)鎧裝熱點(diǎn)偶測溫鋼纜采用增強(qiáng)型不銹鋼鎧裝熱電偶。安裝于筒倉頂板處，每套測溫電纜有多個測溫點(diǎn)，各點(diǎn)溫度測量互不干擾，外面用不銹鋼鋼帶纏繞，可彎折。外面繞有鍍鋅鋼絲繩，鋼絲繩非經(jīng)常磨擦部位用瀝清填滿，起到防腐效果。

在實(shí)際使用過程中，煤層測溫裝置的最大問題是筒倉內(nèi)原煤卸料時沖擊力大，造成裝置的使用壽命收到限制。

2.1.2 煙氣監(jiān)測系統(tǒng)、可燃?xì)怏w監(jiān)測系統(tǒng)

筒倉應(yīng)配置煙霧探測器、CO傳感器、CH4傳感器，布置在筒倉頂部，伸入筒倉1m左右，信號接至安裝在就地控制箱內(nèi)分散式智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)上。

設(shè)置這兩級報警；一級報警25%LEL，表示已有一定濃度可燃性氣體，提醒操作員進(jìn)行預(yù)警操作，就需要對筒倉里面的煤進(jìn)行噴淋和優(yōu)先使用；高限報警值：40%LEL，表示筒倉內(nèi)可燃性氣體濃度已達(dá)到危險狀態(tài)，筒倉就面臨爆炸的危險，操作員必須馬上安排輸出筒倉內(nèi)儲煤，以防發(fā)生重大事故。

此類監(jiān)測設(shè)施的限制在于監(jiān)測點(diǎn)相對固定，而煤層在不斷變化，監(jiān)測的結(jié)果往往不能真實(shí)反應(yīng)煤層的實(shí)際情況。

在筒倉頂部操作平臺上配備氧氣傳感器，監(jiān)測空氣中氧氣含量提醒操作人員撤離。

2.2 惰化保護(hù)設(shè)施

惰化保護(hù)設(shè)施通常指的是，當(dāng)筒倉內(nèi)可燃?xì)怏w未發(fā)生爆炸的時候，將惰性氣體充入到筒倉內(nèi)稀釋可燃性氣體，從而達(dá)到阻止筒倉爆炸的目的。常用的惰性氣體有：N2，CO2。

惰化系統(tǒng)的充氮由管路來完成。當(dāng)給煤倉充氮?dú)鈺r，可以趕走煤倉中的大部分空氣。由于筒倉相對封閉，所以再次滲氮的概率較小。在倉底環(huán)式出煤口處，為防止空氣倒吸滲入，設(shè)有充氣環(huán)；在中下部為置換煤層中的氧氣設(shè)有充氣環(huán)，此處充氣點(diǎn)相對多一些；在中上部為隔絕氧氣也設(shè)有充氣環(huán)，此處充氣點(diǎn)相對少一些；在筒倉內(nèi)部燃煤儲放時間較長的地方采用測溫充氣鋼纜向內(nèi)部充氣。

氮?dú)馔ㄟ^充氣頭進(jìn)入煤倉內(nèi)部，氣頭與煤直接接觸。煤具有流動性，可能會堵塞充氣孔。根據(jù)調(diào)查，煤在從倉頂下落堆積的時候，是沿煤的靜安息角慢慢向下流動的，因此充氣頭的開孔方向，應(yīng)該與來煤到達(dá)充氣頭時的速度方向垂直才能保證氣孔不被煤堵塞。由此確定充氣孔的開孔方向，并均勻分布在充氣頭上。氣頭連接處要添加密封件，防止漏氣。

惰化系統(tǒng)工作壓力應(yīng)為低壓，小于10 kPa，這樣才能保證不造成飛塵，產(chǎn)生二次爆炸，而其系統(tǒng)工作壓力如過高，并使過高的壓力直接充氣，不但沒有起到惰化作用，實(shí)際帶來新的爆炸隱患。根據(jù)國標(biāo)《火電廠煤和煤制粉防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》運(yùn)行減壓后的工作壓力充氣。

2.3 安全泄爆裝置

有粉塵爆炸危險的筒倉，其頂部蓋板應(yīng)設(shè)置必要的泄壓設(shè)施，或設(shè)置防爆門。防爆門采用需要動作靈敏可調(diào)，最大限度的降低設(shè)備的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度。當(dāng)筒倉內(nèi)的爆炸壓力達(dá)到啟爆值時，防爆門自動啟閉，快速泄壓，使筒倉內(nèi)的壓力迅速下降至正常。從而保證筒倉設(shè)備不受損壞，動作后會自動快速復(fù)位，有效的防止系統(tǒng)的二次爆燃。防爆門的個數(shù)和面積可根據(jù)《火力發(fā)電廠煤和煤制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定計(jì)算設(shè)計(jì)。

2.4 除塵器及防爆電器的使用

在筒倉倉頂處，爆炸性煤塵混合物容易出現(xiàn)，而皮帶上有很多傳動部件（電動滾筒、傳動滾筒，托輥等），在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中容易摩擦生熱，產(chǎn)生點(diǎn)火源，而成為發(fā)生爆炸的導(dǎo)火索。所以筒倉頂部落煤點(diǎn)附近一般會設(shè)置有除塵器，一方面可以改善工作環(huán)境，另一方面避免爆炸性粉塵的產(chǎn)生。

防爆電器是在存在有爆炸危險性氣體或粉塵的場所采用的一類電氣設(shè)備。正確選用合適的防爆電器，從而防止引起周圍爆炸性混合物爆炸。是保證安全生產(chǎn)、防止爆炸和火災(zāi)發(fā)生的重要措施。

3 結(jié)語

在以后的設(shè)計(jì)過程中，需要更多的實(shí)際使用情況優(yōu)化筒倉防燃防爆方面的設(shè)計(jì)，形成一整套完善的設(shè)計(jì)規(guī)定和操作流程。

參考文獻(xiàn)

[1]張靜，白建明.火電廠貯煤筒倉安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].水利電力機(jī)械，2004，26（6）：34-36.

[2]王韶勇，唐永康.儲煤筒倉自動安全監(jiān)測和控制系統(tǒng)的研制[J].能源技術(shù)與管理，2006，6：120-121.