储煤筒仓的安全设计

储煤筒仓的安全设计

李磊

神华 国华永州发电有限责任公司 湖南 永州 425000

摘要：本文从安全角度出发，以单仓储煤量5万吨的筒仓为例，对筒仓安全监测系统中的温度监测、可燃气体和有毒气体监测、烟雾监测、料位监测、皮带明火煤监测、惰性气体保护装置、防堵装置、防爆门和轴流风机的配置进行研究设计并监测控制指标，有效提高筒仓的安全性和可靠性。

关键词：筒仓﹔安全﹔温度；可燃气体；烟雾；料位；惰性保护；防堵

1概述

我厂的储煤方式为3个直径45m、高55m、总储煤量15万吨的筒仓，具有储量大、土地利用率高、防雨水、环境污染小等优点，但储煤筒仓由于设计或维护不当，极易发生堵煤、自燃甚至爆炸等重大事故，影响锅炉用煤和全厂的安全生产。

储煤筒仓的安全设计分为防堵设计、防自燃设计、防爆设计、消防设计、结构安全设计、施工安全和运行维护等方面。本文主要研究了储煤筒仓的防堵设计、防自燃设计和防爆设计等。筒仓内因物料的粒度和含水率等不同，易发生堵煤，直接影响输煤系统的安全性和可靠性﹔由于筒仓内煤的缓慢氧化，会使煤的温度逐渐升高，煤导热系数低，内部热量向四周导热较慢，导致煤堆内温度升高，同时释放烟雾和有害有毒气体，极易导致煤的自燃。当可燃气体和烟雾达到一定浓度后，易发生筒仓内存煤自燃甚至爆炸等重大安全事故。因此，做好防堵、防自燃和防爆设计等环节，能使筒仓的异常情况从源头上避免。同时，为防止筒仓储煤出现空仓或满仓状态，筒仓中还应配置料位监测设备。

2 筒仓安全监测系统

筒仓安全监测系统是一整套完整的安全保证体系，包括筒仓安全、人员安全和设备安全等。筒仓安全监测系统由就地检测设备和监测系统组成,就地检测设备包括料位、温度、烟雾和可燃气体检测设备等。筒仓安全监测系统自成一体，在输煤集控室内独立设置，筒仓安全监测系统全面监测筒仓状态，保证筒仓储煤安全。

2.1筒仓温度监测

2.1.1筒仓侧壁温度监测

每个筒仓配置42支一体化温度传感器在固定点监测仓内温度。一体化温度传感器采用PT100测温原理，双支三线制，带不锈钢保护套管。传感器伸入筒仓内壁的深度应不小于300mm，测温范围应达到-40℃～+400℃，误差范围为±（0.3+0.005t）。设置两级报警，当存煤温度达到40℃时为一级报警，提示存煤温度高，需尽快使用；当温度达到60℃时为二级报警，联锁开启相应筒仓充氮电动门。

2.1.2筒仓内部煤层温度监测

每座筒仓配8套测温电缆，均匀布置在距离筒仓中心位置10m的圆周上。每套测温电缆均吊装在筒仓顶部，伸入筒仓煤层内部，用于监测筒仓内部煤层的温度变化。

测温电缆采用数字式温度传感器，测温范围为-55℃～+125℃；测温电缆实现多点测温，垂直方向可监测煤层数不少于21个。测温电缆的分布应能准确反应筒仓内各煤层的温度分布和可能产生的自燃、阴燃区域。

2.2.筒仓内可燃气体、有毒气体及烟雾监测系统

2.2.1 筒仓内可燃气体监测

每个筒仓配置8支CH4可燃气体探头，全为不锈钢材料。CH4可燃气体探头的检测范围为0～100%LEL，采用混合气体检测方式。测量响应迅速，可靠稳定；具有自动温度、湿度补偿、零点、满量程漂移补偿功能。报警点设初、高两级报警，初报警点设置为25%LEL，高报警点设置为40%LEL。

2.2.2 筒仓内有毒气体监测

每个筒仓配置8支CO探头，检测范围为0～500ppm。初报警点设置为50ppm，高报警点设置为100ppm，报警参数的定值应可调整。

2.2.3 筒仓内烟雾监测

每个筒仓配置4个烟雾传感器，并配置相关安装附件，由筒仓顶部伸入筒仓。烟雾探测器为光电感烟探测器，可抗灰尘附着，抗电磁干扰，抗潮湿，抗腐蚀；具有三次取样比较功能，在被探测空间出现一过性烟或其他类似干扰，自身识别，避免误报。

2.3.筒仓料位监测

2.3.1 筒仓连续料位检测装置

每个筒仓配置3台智能激光扫描仪进行筒仓料位测量。智能激光料位计采用非接触式测量，多点位同步扫描技术，测量筒仓内实时料位。激光料位均布安装在筒仓顶板处，不受粉末、颗粒、球体、其他固体等被测介质影响。在筒仓储煤、取料后，通过和输煤程控系统接口能够实时启动对筒仓进行盘存，体现筒仓储煤、取料部分的三维图形更新。

2.3.2 筒仓高煤位检测装置

每个筒仓配置4台射频导钠式高料位仪，全部安装在筒仓顶板上，并与进仓皮带输送连锁，以保证进仓作业的连锁运行。为保证检测开关准确性，高煤位检测开关量应与激光煤位计测量值做比较，互为校验。本工况特点为高粉尘、高噪声，有一定振动，故物位计要求穿透能力强，不受噪声、振动影响；物位计检测点的精度在±10cm之间；响应时间应该保证检测的滞后时间不会影响筒仓满仓和空仓的安全。

2.4 皮带明火煤监测装置

设有3套明火煤监测装置，安装于筒仓下部给煤机出口的带式输送机上，采用红外探测器探测输煤皮带上的煤炭温度，当皮带上煤炭温度超过系统报警温度时，由皮带明火煤装置控制单元发出指令控制喷淋电磁阀动作，由喷淋头喷出消防水，实现灭火降温的目的。

2.4.1 红外监测装置

每套红外探测装置包括两个红外探测感应栅、一个控制单元以及声光报警装置。每个红外探测感应栅配置4个进口红外探测器，构成四条通道，可输出ALARM（报警）& TRIP（跳闸动作）两个信号。各组信号之间相互验证，以提高探测灵敏度，减少误报率，系统的误报率不得大于5％。红外温度感应栅应既可以对燃烧的明火作出响应，也可对位于表面以下的“热斑”作出响应。

2.4.2 喷淋灭火装置

喷淋装置用于探测到“皮带明火煤”后的扑灭。包括12个喷淋头、管路系统、水流分配系统、室外管路和余水清理系统等几部分。喷淋装置使用工业消防水作为介质，将一组或多组喷嘴沿输送机运行方向布置在红外监测装置的下游，喷嘴采用矩形雾炬喷头，均匀、完整覆盖喷淋区域。

2.5 筒仓惰化保护装置

3座筒仓设置1套筒仓惰化保护系统，其中包括惰性气体发生装置2套，该系统应可以同时作用于3座筒仓。系统能自制高纯度的氮气，氮气纯度不小于99％，对附产品能易于收集。每个筒仓的氮气惰化装置沿筒仓高度方向自下而上设置1个锁气层、2个充气层及2个换气层。围绕锁、充、换三等级将筒仓内的助燃源达到最低，从而有效地保护了筒仓的安全。

2.6 筒仓防堵、疏通装置

为防止仓内局部积料的产生，与物料接触而容易产生死角的地方须采用倒圆角过渡﹔为避免筒仓内储煤时间太长，在筒仓进、出煤控制上要均衡各个筒仓内的储煤量，遵循“先进先出”的原则。

原煤在筒仓内滞留起拱，已成为各种类型的筒仓不可避免的弊病。要改善筒仓内物料的流动性，以最安全、最节能、最迅速的方法破除筒仓起拱、堵塞、粘仓，可在物料闸门口以上1.5m-3.5m处设置空气炮。空气炮气源采用高纯度氮气（95%以上）既能保证工作安全，也能起到向仓内充氮作用。

2.7防爆门和轴流风机的配置

根据筒仓的体积和仓顶面积可计算配置一定数量的泄压防爆门，泄爆方式为重力翻板式，具有抗温、防雨、防盐雾、防风性能等特点。在全系统停电、停气和停水三停原始状态下，应仍能保持正常工作状态和自动复位功能，防止二次爆燃，起爆安全可靠。

在仓顶廊道侧壁和筒仓底部给煤机区域按照实际面积安装数台轴流风机，用于置换仓顶廊道内和筒仓底部给煤机区域内的可燃易爆气体和有毒有害气体，保障人身安全。

结语

在储煤筒仓设计时，结合项目特点、占地面积、环境影响、物料特性等方面的因素，需全面考虑防堵、防自燃、防爆设计等，如设计不当，后患无穷，且改造施工比较困难﹔针对不同特性的煤种，监测控制指标也有差异﹔当筒仓的安全监测系统集中采购时，需与供货商沟通，充分考虑设计、施工、运行维护中的各个细节，遵守标准规范，重视相关设计经验，确保安全不留死角。

参考文献

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