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煤场温度监测应用分布式光纤传感测温技术DTS

时间:2015-08-02 15:33 所属行业:分布式光纤测温DTS网址:www.buliyuan.com

煤场温度监测必要性:
煤场是室内封闭式的贮煤场地,具有占地小、单位面积储煤量大、自动化程度高、运行安全可靠、不受外界天气影响、对环境污染小、景观好等优点。出于环保和节能考虑,煤场在国内大型火力发电厂的应用逐年增加。
堆积的煤炭在氧化过程中会发出热量,当发出的热量大于散发掉的热量时会使热量聚集、温度上升,一旦达到煤的着火点时就会自燃,造成大量的煤白白烧掉。阴燃的煤被送到输送和研磨设备,造成燃烧和爆炸事故。因此,有必要对煤场的温度进行实时监测,第一时间发现火灾隐患并尽早处置。
 
煤场自燃的成因:
煤大体上由有机物和无机物组成,主要可燃元素是碳(约占65%~95%),其次是氢(约占1%~2%),并含少量氧(约占3%~5%,有时高达25%)、硫(约占10%),上述元素一起构成可燃化合物,称为煤的可燃质。除此之外,煤中还含有一些不可燃的矿物质灰分(5%~15%,也有高达50%)和水分(一般在2%~20%之间变化),这些物质称为煤的惰性质。
煤被空气中的氧气氧化是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氢等元素在常温下就会发生反应,生成可燃物CO、CH4 及其他烷烃物质。煤的氧化又是放热反应,如果热量不能及时散发掉,将使煤的堆积温度升高,反过来又加速煤的氧化,放出更多的可燃质和热量。当热量聚集,温度上升到一定值时,即会引起可燃物质燃烧而自燃。
此外,煤的粒度、水分、灰分、压实程度、环境温度、湿度等因素都会影响煤的自燃。粒度越细,比表面积越大,氧化反应越剧烈,越易自燃。一般煤自燃要经历水分蒸发、氧化、自燃3 个阶段。煤的湿度大,将煤浸在水中,能阻止煤与氧气直接接触而发生氧化反应,只要水不流失,也不会影响煤的质量;再者,水分蒸发要消耗大量的热量,煤含水量越大,蒸发期越长,此阶段温度无明显上升。灰分越高,越不易自燃。将煤堆压实,能减少煤块之间的间隙,减少空气在煤堆内的渗透量,削弱供氧条件。环境温度和湿度都会影响煤自燃的时间,温度越高、湿度越大,煤自燃的时间越短。
 
煤自燃造成的危害:
煤场经常发生贮煤自燃,给工厂安全生产带来了一系列问题和危害:
(1)煤场环型钢筋混凝土侧墙局部区域表层混凝土被贮煤堆自燃烧伤剥落,时间长以后环向受力钢筋裸露,损伤到了圆环煤场侧墙墙体,降低墙体的承载力,使整个圆形煤场墙体都存在断裂和倒塌严重安全隐患。
(2)在处理煤堆自燃实施喷淋降温过程中,产生了大量带酸性暖气的水蒸气,在圆形煤场上部整个封闭式球形网架钢结构上冷凝造成腐蚀。如果长时间腐蚀,圆形煤场上部局部网架杆件易失效,进一步造成整个网架结构坍塌严重事故。
(3)煤堆自燃产生大量酸性氧化物有毒气体,弥漫在整个半球状封闭圆形煤场空间里面难以散去,排逸到煤场外面的气体对厂区也造成了二次空气污染。现场运行人员日常依靠戴着厚重的防毒面具进入煤场进行正常生产作业,长时间呆在这样工作环境,易造成身体伤害,严重时甚至会发生气体中毒窒息人身事故。
(4)存在自燃隐患的高温燃煤输送至锅炉原煤仓里,燃煤也存在再次产生自燃引发火灾风险,对机组正常安全运转也构成威胁。
(5)封闭式圆形煤场里存贮数万吨燃煤,煤自燃挥发出易燃气体,遇到洒水时,会产生大量的水煤气引发爆燃。预防和控制煤场发生火灾工作相当严峻。
(6)燃煤的热值流失严重。贮煤自燃氧化呈现出严重燃煤灰化现象,阻碍了工厂节能减排工作的开展,影响了工厂生产经营效益。
 
 
传统监测技术之一:是通过在煤堆中插入热敏电阻或电耦来监测煤堆的温度,看是否达到预警温度,从而确定是否存在自燃。但这种方式工程量浩大,需要的监测点众多,自燃点很难准确定位。 
 
传统监测技术之二:是通过手持式红外热像仪来探测煤堆的温度,看是否达到预警温度,从而确定是否存在自燃。但这种方式煤氧化产生的CO、SO2等有害气体会对操作人员的健康造成威胁,而且发现自燃后预警不及时、处理不到位,随着煤炭的消耗和周转,需要人力反复操作,这对于超大型煤炭堆积场存在不可实现性的。 
 
传统监测技术之三:是在煤场仓壁砖墙上设置采用普通感烟或感温探测器。由于煤粉尘的污染,运行时间不长,探测器就会失灵,再加上它空间太大,一般探测器很难安装。 
 

 
分布式光纤温度监测意义:
由于圆形煤场的特殊结构,煤场自燃多发生于挡煤墙附近,加之圆形煤场的空间比较大,运行环境比较恶劣,传统的监测手段已无法满足,其温度监测需要线型分布式光纤测量手段。
分布式光纤测温系统DTS(又称线型光纤感温火灾探测器)是一种国际先进的线型测温技术,可实现沿光纤分布的温度实时测量,及时发现过热点,防患于未“燃”,对保障大型工矿企业的安全运营具有重要意义。
利用分布式光纤测温系统对圆形煤场进行监测具有如下益处:
实时获得圆形煤场仓壁分布式温度情况,测量覆盖区域广;
及时发现过热点,并自动发出报警信号;
由人工巡检向自动化过程状态实时监测转变。


分布式光纤测温系统设置在运转站或者控制室,通过实时处理铺设于监测现场的光缆采集的温度信号,与设定的报警值进行比较后,实现火灾报警。该探测器既可以单独使用,实现温度采集和火灾报警;也可以与火灾报警控制系统联接,通过设定的联动逻辑,完成更多的监控功能。当某处光纤温度异常报警后,应优先取用该位置的煤,情况更严重时,运行人员人工判断是否要启动消防水炮灭火。


在挡煤墙内壁的耐火砖墙上,距地0.5米、1米和1.5米处装设三圈铠装感温光纤;如果有必要,还可以在煤场底部增加感温光缆,可采用圆形间隔布设的方式。

铠装测温光缆采用环形布设铺设方式:
另外,为了防止测温光缆非正常使用(挖机不小心拉扯)造成的断纤,测温光缆采用环路布设方式,即将测温光缆的头、尾均接回到测温主机上。这样,一旦测温光缆中间某点出现断裂时,可以从光缆两端分别入射光信号,不会造成监测区域缺失,提供系统的可靠性。
 

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