原煤储运系统筒仓的防燃防爆典型设计

摘 要：筒仓作为原煤储运系统的必备设施，贮煤过程中易发生自燃甚至引起爆炸，本文介绍了几种典型的防燃防爆设计，对温度、可燃气体监测，惰化保护系统，安全泄爆装置等设计进行了介绍和分析，并对它们的时间使用情况进行了讨论。

关键字：防燃 防爆 监测 装置

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0099-01

煤化工、火力发电等行业的原煤储运系统，主要包含卸煤、贮煤、输送、处理几个主要程序。对于卸煤、处理、输送这几个过程，通常情况下由于时间较短，不易发生自燃以及爆炸。贮煤过程由于原煤堆放时间长，过程中原煤内部氧化反应产生的热量不易扩散，会导致贮煤自燃，自燃过程中产生的CO以及CH4等易燃易爆气体，在达到一定浓度后会与O2混合发生爆炸[1，2]。

筒仓占地面积小，运行方式简单，系统调度灵活，兼有储存、缓冲和混煤等多种功能，所以筒仓通常作为贮煤的一个必备设施，其防燃防爆显得尤为重要。

1 防燃防爆系统的组成

筒仓的防燃防爆，需要一个系统化的典型设计来预防和解决，包括以下几点。

（1）根据原煤特性设置温度、可燃气体（包括CH4和CO等）、烟气、粉尘浓度等检测报警装置。检测报警信号应送入系统控制或DCS系统。

（2）筒仓的侧壁设有惰化保护设施，既可以起到降温的作用，又可以将原煤筒仓内的CO、CH4、O2置换掉。

（3）筒仓顶部盖板应设置必要的安全泄爆装置。

（4）筒仓顶部设置带式除尘器，供筒仓卸煤时使用；电气设备应采用防爆电器。

2 各典型设计分析

2.1 温度、可燃气体及粉尘浓度监测

筒仓爆炸必须同时具备两个条件：点火源，筒仓聚积的粉尘或易燃易爆气体达到一定浓度。

筒仓内设测温监测系统、烟气监测系统、可燃气体（CO/CH4）监测系统；根据筒仓的结构及运行方式，合理配置监测设施的位置及数量；这些系统分别由就地检测元件与数据采集箱、就地设备等组成，监测筒仓内的原煤的状态，输出数据，从点火源和气体、粉尘浓度二个必备条件着手，预防自燃及爆炸。

2.1.1 温度监测系统配置

筒仓应配置温度传感器，正确反映筒仓内的煤体温度和可能的自燃、易燃点。筒仓内中下部由于煤堆积时间相对较长容易发生自燃，故一般在筒仓中下部布置温度传感器，在筒仓外圆柱面侧均布，信号接至安装在就地控制箱内分散式智能数据采集网络上。温度传感器部位均设置平台、护栏和上下工作通道，便于维护与检修；温度探头的外壳由不锈钢制成，并设计安装附件以及预埋件，保证温度传感器插入筒仓后不被落煤砸坏或磨损。

筒仓外圆柱面侧设置的温度传感器一般只能测出靠近筒仓内壁处的原煤温度，而对于煤层内部的温度很难则需要应配置合适的煤层温度监测装置，并设置有温度报警联锁。

通常所用的煤层测温装置为多点铠装热点偶测温钢缆采用增强型不锈钢铠装热电偶。安装于筒仓顶板处，每套测温电缆有多个测温点，各点温度测量互不干扰，外面用不锈钢钢带缠绕，可弯折。外面绕有镀锌钢丝绳，钢丝绳非经常磨擦部位用沥清填满，起到防腐效果。

在实际使用过程中，煤层测温装置的最大问题是筒仓内原煤卸料时冲击力大，造成装置的使用寿命收到限制。

2.1.2 烟气监测系统、可燃气体监测系统

筒仓应配置烟雾探测器、CO传感器、CH4传感器，布置在筒仓顶部，伸入筒仓1m左右，信号接至安装在就地控制箱内分散式智能数据采集网络上。

设置这两级报警；一级报警25%LEL，表示已有一定浓度可燃性气体，提醒操作员进行预警操作，就需要对筒仓里面的煤进行喷淋和优先使用；高限报警值：40%LEL，表示筒仓内可燃性气体浓度已达到危险状态，筒仓就面临爆炸的危险，操作员必须马上安排输出筒仓内储煤，以防发生重大事故。

此类监测设施的限制在于监测点相对固定，而煤层在不断变化，监测的结果往往不能真实反应煤层的实际情况。

在筒仓顶部操作平台上配备氧气传感器，监测空气中氧气含量提醒操作人员撤离。

2.2 惰化保护设施

惰化保护设施通常指的是，当筒仓内可燃气体未发生爆炸的时候，将惰性气体充入到筒仓内稀释可燃性气体，从而达到阻止筒仓爆炸的目的。常用的惰性气体有：N2，CO2。

惰化系统的充氮由管路来完成。当给煤仓充氮气时，可以赶走煤仓中的大部分空气。由于筒仓相对封闭，所以再次渗氮的概率较小。在仓底环式出煤口处，为防止空气倒吸渗入，设有充气环；在中下部为置换煤层中的氧气设有充气环，此处充气点相对多一些；在中上部为隔绝氧气也设有充气环，此处充气点相对少一些；在筒仓内部燃煤储放时间较长的地方采用测温充气钢缆向内部充气。

氮气通过充气头进入煤仓内部，气头与煤直接接触。煤具有流动性，可能会堵塞充气孔。根据调查，煤在从仓顶下落堆积的时候，是沿煤的静安息角慢慢向下流动的，因此充气头的开孔方向，应该与来煤到达充气头时的速度方向垂直才能保证气孔不被煤堵塞。由此确定充气孔的开孔方向，并均匀分布在充气头上。气头连接处要添加密封件，防止漏气。

惰化系统工作压力应为低压，小于10 kPa，这样才能保证不造成飞尘，产生二次爆炸，而其系统工作压力如过高，并使过高的压力直接充气，不但没有起到惰化作用，实际带来新的爆炸隐患。根据国标《火电厂煤和煤制粉防爆设计技术规程》运行减压后的工作压力充气。

2.3 安全泄爆装置

有粉尘爆炸危险的筒仓，其顶部盖板应设置必要的泄压设施，或设置防爆门。防爆门采用需要动作灵敏可调，最大限度的降低设备的设计抗压强度。当筒仓内的爆炸压力达到启爆值时，防爆门自动启闭，快速泄压，使筒仓内的压力迅速下降至正常。从而保证筒仓设备不受损坏，动作后会自动快速复位，有效的防止系统的二次爆燃。防爆门的个数和面积可根据《火力发电厂煤和煤制粉系统防爆设计技术规程》规定计算设计。

2.4 除尘器及防爆电器的使用

在筒仓仓顶处，爆炸性煤尘混合物容易出现，而皮带上有很多传动部件（电动滚筒、传动滚筒，托辊等），在运转过程中容易摩擦生热，产生点火源，而成为发生爆炸的导火索。所以筒仓顶部落煤点附近一般会设置有除尘器，一方面可以改善工作环境，另一方面避免爆炸性粉尘的产生。

防爆电器是在存在有爆炸危险性气体或粉尘的场所采用的一类电气设备。正确选用合适的防爆电器，从而防止引起周围爆炸性混合物爆炸。是保证安全生产、防止爆炸和火灾发生的重要措施。

3 结语

在以后的设计过程中，需要更多的实际使用情况优化筒仓防燃防爆方面的设计，形成一整套完善的设计规定和操作流程。

参考文献

[1]张静，白建明.火电厂贮煤筒仓安全监测系统的研究与设计[J].水利电力机械，2004，26（6）：34-36.

[2]王韶勇，唐永康.储煤筒仓自动安全监测和控制系统的研制[J].能源技术与管理，2006，6：120-121.