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惰化保護系統

一、筒倉惰化保護、監測、防爆系統

(一)筒倉惰化保護、監測、防爆系統的意義

1.筒倉爆炸的原因

1)煤的自燃性:

煤是一種非常復雜的非均勻、具有有機和無機雙重特性的特殊巖體,在低溫下暴露在空氣中,煤體中各種活性結構與空氣和周圍環境產生許多痕量和微量的復雜作用,這些作用激活表面分子的這些結構,促進其進一步氧化發熱。當溫度上升到煤的著火點時,就可能發生自燃。

2)煤燃燒的必要因素:充足可燃物、溫度和火源、助燃物(主要指氧氣);

3)因此制止煤自燃的方法:降低溫度,禁止火源,置換可燃氣體。

2.設立筒倉工藝保護系統的實際意義

當今,好多大型電廠考慮到散煤的堆放不僅占地面積大,污染環境,而且長期的風化還降低煤質。因此,為了解決以上問題,采取了筒倉儲存方式實踐證明筒倉儲煤方式是可取取的。                                                                  

但是,也不可避免的存在著一些問題,如由于煤自身特性,即氧化放熱自燃傾向性,再加上筒倉的“風筒效應”,在有限的相對密封的空間內,不利于散熱,很容易產生瓦斯氣體,發生爆炸,造成惡性事故,形成巨大損失。加之原煤自燃是在局部具備自燃條件的某一點首先發生,最終引發大面積自燃和爆燃。局部自燃時,由于范圍小、熱量低、環境干擾大。筒倉常規監測設施如:溫度、可燃氣體濃度、氣量等傳感器不能及時作出準確的預報。若等到自燃范圍大了,熱量高了,可燃氣體濃度大了再預報又會貽誤治理時機。筒倉著火后滅火是很困難的,只能考慮預防控制,即非消防滅火問題。這類問題對于遇到設備檢修,需要長時間存儲原煤時,尤其是自燃傾向高、爆炸等級屬于I類的煤種就更為迫切。

目前電廠主要用的是水蒸氣惰化系統,來源廣,價格低,但是噴入水蒸氣后,無法維持很高的系統溫度,很快會冷凝成液態水而失去惰化氣體作用,而且燃燒的煤會與水蒸汽作用生成易燃易爆的水煤氣,同時由于每次使用只有812分鐘其余均為備機狀態,還需大量疏水保持狀態,經常出現用時開不起來的現象,既不經濟也不安全。

 在幾萬噸原煤陰燃、自燃時往上澆水的做法無疑于火上澆油,噴入筒倉內的少量水相對于大量的原煤而言,只能起到氧化劑的作用,不但不能滅火,反而會加速原煤的爆炸(美國NFPA68/69防爆標準);把幾萬噸原煤從筒倉中全部卸出,既沒有那么大的場地,也需要很長的時間,對于消防滅火來說是極不現實的做法。

  而在事故發生后臨時向筒倉中充入如CO2、N2等惰性氣體實施惰化保護的措施,對于小于2000m3的小型筒倉還可以適用,對于幾萬立方的大型原煤倉則根本無法實現。因此,美國NFPA68/69防爆標準中明確指出,大型筒倉著火后的滅火時很困難的,應該考慮控制預防,而不是消防滅火。

(二)組成及基本原理

筒倉惰化保護系統主要包括三個部分:筒倉工藝保護裝置、安全泄爆裝置、筒倉監測裝置;

原理:利用惰性氣體置換筒倉內易燃、易爆的氣體,使筒倉內的燃源降到最低,從而有效的保護了筒倉的安全。

流程:通過筒倉監測裝置對筒倉進行全方位、多方面的監控,筒倉工藝保護裝置根據筒倉監測裝置反饋回來的信號進行動作,對筒倉自動進行鎖、充、換三合一自動惰化處理;通過筒倉安全泄爆裝置進行對筒倉的氣體的置換,筒倉內壓力達到一定值時進行有效的泄爆,保護筒倉及周邊環境的安全,通過筒倉惰化保護安全泄爆及監測裝置中三個部分的互相配合最終達到有效的達到控爆、易爆,避免了不必要的損失和影響。

1.筒倉安全監測裝置

監測筒倉內的儲煤的狀態,輸出各種數據,預防自燃及爆燃,其中每個筒倉上安裝CO傳感器, CH4傳感器,溫度傳感器、煙霧傳感器、高料位計傳感器、雷達料位傳感器等。采用獨立的PLC、加上位機控制,由PLC自動化控制接到筒倉監測信號,可達到要就地控制和遠程控制。監測裝置及報警參數的范圍等根據廠方實際情況可調整。

 “鎖、充、換”的啟動條件是根據倉內儲存煤種的特性而定,并通過筒倉檢測輸來的信號來執行。比如我們可以用以下三種信號來啟動惰化系統:

初級報警信號中級報警信號3高級報警信號

2.筒倉工藝保護裝置

筒倉工藝保護裝置為“鎖、充、換”三合一自動工藝保護裝置。鎖——鎖住風筒效應、充——煤層保護、換——空間置換。

(1)鎖氣:通過筒倉監測裝置監測筒倉產生初級報警信號時,開啟筒倉工藝保護裝置用氮氣鎖住環狀出煤口,從而阻止空氣出煤口向儲煤層滲透,使筒倉持續和外界封閉、隔絕,保證進入的筒倉的氣體是惰性氣體(自動連續鎖氣環,環繞環式出煤口布置)。

 

(2)充氣:通過筒倉監測裝置監測到筒倉產生高級報警信號時,充氣啟動?!俺錃狻睘槎帱c式充氣環,管路為環狀點式結構,布置在筒倉錐底環狀分層布置,范圍廣、壓力大、密度高、分布均勻。使氮氣均勻的分布在該高層煤的夾縫中。充氮系統根據煤的高度自動向煤層滲透高純度的氮氣,達到使可燃性氣濃度降低,并降低煤層溫度的目的。

 

(3)換氣:通過筒倉監測裝置監測到筒倉產生高級報警信號時,筒倉工藝保護裝置自動開始運行,自動跟蹤換氣啟動,通過對不同的煤層上表面覆蓋氮氣。隨著氮氣逐漸增多,筒倉內煤層上部空間的危險氣體從筒倉頂部換氣口置換排出,達到惰性氣體換危險氣體的目的。

 

3.安全泄爆裝置

在爆炸壓力未達到筒倉的極限強度之前使爆炸產生的高溫、高壓燃燒產物和未燃物通過筒倉上的薄弱部分向無危險方向泄出,使筒倉不致被破壞。

當倉內壓力達到一定值時,泄爆裝置自動開啟,安全泄爆,起到保護倉體的作用;泄爆裝置應能適用于各種環境,產品具有抗凍、防雨雪性能,在大雨天不會造成漏水,雪天及雪溶時不會因結冰造成起爆壓力增大,出現誤動作或不動。

 

二、產品特征

1.  “鎖、充、換”三合一。鎖—鎖住風筒效應、充—煤層保護、換—空間置換。

2.  本系統與其他滅火或惰化方法(注漿與注砂、調節風壓、凝膠等)相比,結構簡單,使用方便,操作簡捷,維護保養簡易,可實現理想的無人值守運行;

3.  所用惰性氣體來源廣(氮氣以環境空氣為氣源);

4.  經濟性好。比二氧化碳便宜。

5.  惰化效果好。氮氣本身具有降溫功能、流動性好、覆蓋廣、安全、快速、無污染、不腐蝕,是以往滅火介質理想的代替品,開創了全方位、深層次抑爆、控爆安全新工藝技術。

6.  多級保護,安全系數大;

7.  具有環保功能,氮氣無污染性;占地面積小,相關建筑及設備少。

8.  監測系統自成體系。

9.  泄爆裝置密封安全可靠,自動化程序高,抗凍,抗腐安全可靠,在全系統“三?!睜顟B下正常工作;

 

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