锅炉原煤仓自燃预警与惰化防火装置

2014-02-09李岸然

电力科技与环保 2014年6期

李岸然

(广东国华粤电台山发电有限公司，广东台山 529228)

0 引言

长期积存的煤会因缓慢氧化作用而温度逐渐升高，达到燃点后会发生自燃[1-3]。贮煤时间越长，发生自燃的概率也就越大，并且自燃是一个相对缓慢的过程，不容易提前发现。因此，存煤自燃是电厂安全运行的重大隐患，及时监测和判断原煤仓存煤自燃趋势，采取有效措施防止自燃，对电厂设备安全具有十分重要的意义。

本文介绍一种新的装置，在原煤仓仓壁敏感部位安装温度传感器，辅以顶部的CO及烟气传感器信号来监测预警。整个系统通过PLC模块控制，实现自动判断火情和自动喷气惰化。这种方法设备改造简单，操作方便，具有较高的实用价值。

1 煤粉自燃的常规控制措施

(1)喷水降温，钻孔注水。利用插管或钻孔注水到自燃部位,用水湿润降低煤的温度，抑制了煤氧化自燃。使煤堆保持适当的水分能延长煤的氧化期，有效防止煤自燃[4-6]。

(2)蒸汽灭火。在原煤仓顶部喷入低压蒸汽来隔绝空气,该方法对初起自燃阶段没有抑制作用，是一种事后措施。

(3)使用煤炭阻化剂。该方法同喷水降温，只是在水中掺加了阻化剂，防火效果提高，但是不能克服喷水降温的弊端，且成本提高。

(4)惰性气体惰化技术。通过向原煤仓中喷入惰性气体，降低孔隙中氧气浓度，抑制自燃的发生。常用气体有七氟丙烷气体、N2、CO2等[7-9]。

(5)均压通风降温。从原煤仓底部持续喷入压缩空气，通过通风降温的原理来降低存煤温度在燃点以下，防止自燃发生。增加通风量，孔隙氧气浓度提高，控制不好容易得到相反结果。

(6)做好燃煤管理工作。原煤仓储煤周期不要超过7天，期间做好测温防火工作。对高挥发分易燃煤种要缩短周期，并少量存储。

2 原煤仓存煤自燃预警与惰化防火装置

2.1 装置的基本原理

针对原煤仓存煤自燃的物理和化学现象，通过测量仪器及时监督相关参数变化趋势，可以有效的进行火情判断。鉴于煤在低温氧化阶段温度会升高以及会产生CO和烟气，温度、CO和烟气可作为监视和判断自燃情况的三个敏感指标。根据原煤仓自燃的数值模拟结论，仓斗下部锥段1/3～1/2高位置温度最高，该处最易先发生自燃[10]。在该敏感区域仓壁安装温度传感器，连续监测温度变化趋势，根据存煤易燃指数设置自燃温度阈值数据，监测仓壁温度与设定温度阈值差值ΔT来推测煤的自燃趋势；在原煤仓顶部设置CO和烟气传感器，若发现浓度超限，便提前预警，并通过控制装置喷射CO2灭火。装置原理图如图1所示。

图1 原煤仓自燃预警与惰化防火装置示意

该装置主要由探测单元、控制单元和喷射单元三部分组成。当存煤自燃时温度升高，同时仓顶产生CO和烟气，温度传感器、CO传感器和烟感探测器将信号传送到控制单元的PLC模块中做逻辑演算。如果信号超过上限值，发出声光报警，同时喷射CO2，利用CO2密度大于空气密度的特点，逐步将煤粉间隙中的空气向上排出原煤仓，以达到窒熄的作用使存煤失去自燃条件。正常情况下CO2气瓶出口压力为0.5MPa左右，流量控制在10L/min。

整个系统通过PLC模块控制，可实现自动判断火情和自动喷气惰化的过程。喷射的时机可以根据传感器信号自动喷射，亦可以在原煤仓上煤前先喷入适量CO2，这种情况下喷射阻力小，CO2会沉积在原煤仓底部，上煤时可以均匀的充满煤粒间隙，效果好。还可以定期喷射CO2，作为一种防御自燃的措施，主要用于高温煤、或制粉系统检修长期停运的原煤仓。装置构造简单，可靠性高，操作方便，可实现自动与手动两种模式运行，另外具有较强的可移植性和可扩展性。