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惰化保护系统

一、筒仓惰化保护、监测、防爆系统

(一)筒仓惰化保护、监测、防爆系统的意义

1.筒仓爆炸的原因

1)煤的自燃性:

煤是一种非常复杂的非均匀、具有有机和无机双重特性的特殊岩体,在低温下暴露在空气中,煤体中各种活性结构与空气和周围环境产生许多痕量和微量的复杂作用,这些作用激活表面分子的这些结构,促进其进一步氧化发热。当温度上升到煤的着火点时,就可能发生自燃。

2)煤燃烧的必要因素:充足可燃物、温度和火源、助燃物(主要指氧气);

3)因此制止煤自燃的方法:降低温度,禁止火源,置换可燃气体。

2.设立筒仓工艺保护系统的实际意义

当今,好多大型电厂考虑到散煤的堆放不仅占地面积大,污染环境,而且长期的风化还降低煤质。因此,为了解决以上问题,采取了筒仓储存方式实践证明筒仓储煤方式是可取取的。                                                                  

但是,也不可避免的存在着一些问题,如由于煤自身特性,即氧化放热自燃倾向性,再加上筒仓的“风筒效应”,在有限的相对密封的空间内,不利于散热,很容易产生瓦斯气体,发生爆炸,造成恶性事故,形成巨大损失。加之原煤自燃是在局部具备自燃条件的某一点首先发生,最终引发大面积自燃和爆燃。局部自燃时,由于范围小、热量低、环境干扰大。筒仓常规监测设施如:温度、可燃气体浓度、气量等传感器不能及时作出准确的预报。若等到自燃范围大了,热量高了,可燃气体浓度大了再预报又会贻误治理时机。筒仓着火后灭火是很困难的,只能考虑预防控制,即非消防灭火问题。这类问题对于遇到设备检修,需要长时间存储原煤时,尤其是自燃倾向高、爆炸等级属于I类的煤种就更为迫切。

目前电厂主要用的是水蒸气惰化系统,来源广,价格低,但是喷入水蒸气后,无法维持很高的系统温度,很快会冷凝成液态水而失去惰化气体作用,而且燃烧的煤会与水蒸汽作用生成易燃易爆的水煤气,同时由于每次使用只有812分钟其余均为备机状态,还需大量疏水保持状态,经常出现用时开不起来的现象,既不经济也不安全。

 在几万吨原煤阴燃、自燃时往上浇水的做法无疑于火上浇油,喷入筒仓内的少量水相对于大量的原煤而言,只能起到氧化剂的作用,不但不能灭火,反而会加速原煤的爆炸(美国NFPA68/69防爆标准);把几万吨原煤从筒仓中全部卸出,既没有那么大的场地,也需要很长的时间,对于消防灭火来说是极不现实的做法。

  而在事故发生后临时向筒仓中充入如CO2N2等惰性气体实施惰化保护的措施,对于小于2000m³的小型筒仓还可以适用,对于几万立方的大型原煤仓则根本无法实现。因此,美国NFPA68/69防爆标准中明确指出,大型筒仓着火后的灭火时很困难的,应该考虑控制预防,而不是消防灭火。

(二)组成及基本原理

筒仓惰化保护系统主要包括三个部分:筒仓工艺保护装置、安全泄爆装置、筒仓监测装置;

原理:利用惰性气体置换筒仓内易燃、易爆的气体,使筒仓内的燃源降到最低,从而有效的保护了筒仓的安全。

流程:通过筒仓监测装置对筒仓进行全方位、多方面的监控,筒仓工艺保护装置根据筒仓监测装置反馈回来的信号进行动作,对筒仓自动进行锁、充、换三合一自动惰化处理;通过筒仓安全泄爆装置进行对筒仓的气体的置换,筒仓内压力达到一定值时进行有效的泄爆,保护筒仓及周边环境的安全,通过筒仓惰化保护安全泄爆及监测装置中三个部分的互相配合最终达到有效的达到控爆、易爆,避免了不必要的损失和影响。

1.筒仓安全监测装置

监测筒仓内的储煤的状态,输出各种数据,预防自燃及爆燃,其中每个筒仓上安装CO传感器, CH4传感器,温度传感器、烟雾传感器、高料位计传感器、雷达料位传感器等。采用独立的PLC、加上位机控制,由PLC自动化控制接到筒仓监测信号,可达到要就地控制和远程控制。监测装置及报警参数的范围等根据厂方实际情况可调整。

 “锁、充、换”的启动条件是根据仓内储存煤种的特性而定,并通过筒仓检测输来的信号来执行。比如我们可以用以下三种信号来启动惰化系统:

初级报警信号中级报警信号3高级报警信号

2.筒仓工艺保护装置

筒仓工艺保护装置为“锁、充、换”三合一自动工艺保护装置。锁——锁住风筒效应、充——煤层保护、换——空间置换。

(1)锁气:通过筒仓监测装置监测筒仓产生初级报警信号时,开启筒仓工艺保护装置用氮气锁住环状出煤口,从而阻止空气出煤口向储煤层渗透,使筒仓持续和外界封闭、隔绝,保证进入的筒仓的气体是惰性气体(自动连续锁气环,环绕环式出煤口布置)。

 

(2)充气:通过筒仓监测装置监测到筒仓产生高级报警信号时,充气启动。“充气”为多点式充气环,管路为环状点式结构,布置在筒仓锥底环状分层布置,范围广、压力大、密度高、分布均匀。使氮气均匀的分布在该高层煤的夹缝中。充氮系统根据煤的高度自动向煤层渗透高纯度的氮气,达到使可燃性气浓度降低,并降低煤层温度的目的。

 

(3)换气:通过筒仓监测装置监测到筒仓产生高级报警信号时,筒仓工艺保护装置自动开始运行,自动跟踪换气启动,通过对不同的煤层上表面覆盖氮气。随着氮气逐渐增多,筒仓内煤层上部空间的危险气体从筒仓顶部换气口置换排出,达到惰性气体换危险气体的目的。

 

3.安全泄爆装置

在爆炸压力未达到筒仓的极限强度之前使爆炸产生的高温、高压燃烧产物和未燃物通过筒仓上的薄弱部分向无危险方向泄出,使筒仓不致被破坏。

当仓内压力达到一定值时,泄爆装置自动开启,安全泄爆,起到保护仓体的作用;泄爆装置应能适用于各种环境,产品具有抗冻、防雨雪性能,在大雨天不会造成漏水,雪天及雪溶时不会因结冰造成起爆压力增大,出现误动作或不动。

 

二、产品特征

1.  “锁、充、换”三合一。锁—锁住风筒效应、充—煤层保护、换—空间置换。

2.  本系统与其他灭火或惰化方法(注浆与注砂、调节风压、凝胶等)相比,结构简单,使用方便,操作简捷,维护保养简易,可实现理想的无人值守运行;

3.  所用惰性气体来源广(氮气以环境空气为气源);

4.  经济性好。比二氧化碳便宜。

5.  惰化效果好。氮气本身具有降温功能、流动性好、覆盖广、安全、快速、无污染、不腐蚀,是以往灭火介质理想的代替品,开创了全方位、深层次抑爆、控爆安全新工艺技术。

6.  多级保护,安全系数大;

7.  具有环保功能,氮气无污染性;占地面积小,相关建筑及设备少。

8.  监测系统自成体系。

9.  泄爆装置密封安全可靠,自动化程序高,抗冻,抗腐安全可靠,在全系统“三停”状态下正常工作;

 

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