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煤場溫度監測應用分布式光纖傳感測溫技術DTS

時間:2015-08-02 15:33 所屬行業:分布式光纖測溫DTS網址:www.xbuk.icu

煤場溫度監測必要性:
煤場是室內封閉式的貯煤場地,具有占地小、單位面積儲煤量大、自動化程度高、運行安全可靠、不受外界天氣影響、對環境污染小、景觀好等優點。出于環保和節能考慮,煤場在國內大型火力發電廠的應用逐年增加。
堆積的煤炭在氧化過程中會發出熱量,當發出的熱量大于散發掉的熱量時會使熱量聚集、溫度上升,一旦達到煤的著火點時就會自燃,造成大量的煤白白燒掉。陰燃的煤被送到輸送和研磨設備,造成燃燒和爆炸事故。因此,有必要對煤場的溫度進行實時監測,第一時間發現火災隱患并盡早處置。
 
煤場自燃的成因:
煤大體上由有機物和無機物組成,主要可燃元素是碳(約占65%~95%),其次是氫(約占1%~2%),并含少量氧(約占3%~5%,有時高達25%)、硫(約占10%),上述元素一起構成可燃化合物,稱為煤的可燃質。除此之外,煤中還含有一些不可燃的礦物質灰分(5%~15%,也有高達50%)和水分(一般在2%~20%之間變化),這些物質稱為煤的惰性質。
煤被空氣中的氧氣氧化是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氫等元素在常溫下就會發生反應,生成可燃物CO、CH4 及其他烷烴物質。煤的氧化又是放熱反應,如果熱量不能及時散發掉,將使煤的堆積溫度升高,反過來又加速煤的氧化,放出更多的可燃質和熱量。當熱量聚集,溫度上升到一定值時,即會引起可燃物質燃燒而自燃。
此外,煤的粒度、水分、灰分、壓實程度、環境溫度、濕度等因素都會影響煤的自燃。粒度越細,比表面積越大,氧化反應越劇烈,越易自燃。一般煤自燃要經歷水分蒸發、氧化、自燃3 個階段。煤的濕度大,將煤浸在水中,能阻止煤與氧氣直接接觸而發生氧化反應,只要水不流失,也不會影響煤的質量;再者,水分蒸發要消耗大量的熱量,煤含水量越大,蒸發期越長,此階段溫度無明顯上升。灰分越高,越不易自燃。將煤堆壓實,能減少煤塊之間的間隙,減少空氣在煤堆內的滲透量,削弱供氧條件。環境溫度和濕度都會影響煤自燃的時間,溫度越高、濕度越大,煤自燃的時間越短。
 
煤自燃造成的危害:
煤場經常發生貯煤自燃,給工廠安全生產帶來了一系列問題和危害:
(1)煤場環型鋼筋混凝土側墻局部區域表層混凝土被貯煤堆自燃燒傷剝落,時間長以后環向受力鋼筋裸露,損傷到了圓環煤場側墻墻體,降低墻體的承載力,使整個圓形煤場墻體都存在斷裂和倒塌嚴重安全隱患。
(2)在處理煤堆自燃實施噴淋降溫過程中,產生了大量帶酸性暖氣的水蒸氣,在圓形煤場上部整個封閉式球形網架鋼結構上冷凝造成腐蝕。如果長時間腐蝕,圓形煤場上部局部網架桿件易失效,進一步造成整個網架結構坍塌嚴重事故。
(3)煤堆自燃產生大量酸性氧化物有毒氣體,彌漫在整個半球狀封閉圓形煤場空間里面難以散去,排逸到煤場外面的氣體對廠區也造成了二次空氣污染。現場運行人員日常依靠戴著厚重的防毒面具進入煤場進行正常生產作業,長時間呆在這樣工作環境,易造成身體傷害,嚴重時甚至會發生氣體中毒窒息人身事故。
(4)存在自燃隱患的高溫燃煤輸送至鍋爐原煤倉里,燃煤也存在再次產生自燃引發火災風險,對機組正常安全運轉也構成威脅。
(5)封閉式圓形煤場里存貯數萬噸燃煤,煤自燃揮發出易燃氣體,遇到灑水時,會產生大量的水煤氣引發爆燃。預防和控制煤場發生火災工作相當嚴峻。
(6)燃煤的熱值流失嚴重。貯煤自燃氧化呈現出嚴重燃煤灰化現象,阻礙了工廠節能減排工作的開展,影響了工廠生產經營效益。
 
 
傳統監測技術之一:是通過在煤堆中插入熱敏電阻或電耦來監測煤堆的溫度,看是否達到預警溫度,從而確定是否存在自燃。但這種方式工程量浩大,需要的監測點眾多,自燃點很難準確定位。 
 
傳統監測技術之二:是通過手持式紅外熱像儀來探測煤堆的溫度,看是否達到預警溫度,從而確定是否存在自燃。但這種方式煤氧化產生的CO、SO2等有害氣體會對操作人員的健康造成威脅,而且發現自燃后預警不及時、處理不到位,隨著煤炭的消耗和周轉,需要人力反復操作,這對于超大型煤炭堆積場存在不可實現性的。 
 
傳統監測技術之三:是在煤場倉壁磚墻上設置采用普通感煙或感溫探測器。由于煤粉塵的污染,運行時間不長,探測器就會失靈,再加上它空間太大,一般探測器很難安裝。 
 

 
分布式光纖溫度監測意義:
由于圓形煤場的特殊結構,煤場自燃多發生于擋煤墻附近,加之圓形煤場的空間比較大,運行環境比較惡劣,傳統的監測手段已無法滿足,其溫度監測需要線型分布式光纖測量手段。
分布式光纖測溫系統DTS(又稱線型光纖感溫火災探測器)是一種國際先進的線型測溫技術,可實現沿光纖分布的溫度實時測量,及時發現過熱點,防患于未“燃”,對保障大型工礦企業的安全運營具有重要意義。
利用分布式光纖測溫系統對圓形煤場進行監測具有如下益處:
實時獲得圓形煤場倉壁分布式溫度情況,測量覆蓋區域廣;
及時發現過熱點,并自動發出報警信號;
由人工巡檢向自動化過程狀態實時監測轉變。


分布式光纖測溫系統設置在運轉站或者控制室,通過實時處理鋪設于監測現場的光纜采集的溫度信號,與設定的報警值進行比較后,實現火災報警。該探測器既可以單獨使用,實現溫度采集和火災報警;也可以與火災報警控制系統聯接,通過設定的聯動邏輯,完成更多的監控功能。當某處光纖溫度異常報警后,應優先取用該位置的煤,情況更嚴重時,運行人員人工判斷是否要啟動消防水炮滅火。


在擋煤墻內壁的耐火磚墻上,距地0.5米、1米和1.5米處裝設三圈鎧裝感溫光纖;如果有必要,還可以在煤場底部增加感溫光纜,可采用圓形間隔布設的方式。

鎧裝測溫光纜采用環形布設鋪設方式:
另外,為了防止測溫光纜非正常使用(挖機不小心拉扯)造成的斷纖,測溫光纜采用環路布設方式,即將測溫光纜的頭、尾均接回到測溫主機上。這樣,一旦測溫光纜中間某點出現斷裂時,可以從光纜兩端分別入射光信號,不會造成監測區域缺失,提供系統的可靠性。
 

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