浅析煤棚安全防护系统的应用

熊伟,李恒（中交第二航务工程勘察设计院有限公司,武汉430071）

浅析煤棚安全防护系统的应用

熊伟,李恒
（中交第二航务工程勘察设计院有限公司,武汉430071）

主要论述了煤棚安全防护系统的应用，安全防护系统对于安全事故的预防起重要作用。煤棚安全防护系统主要包括三维动态盘煤测温系统、防爆型自动跟踪定位射流灭火系统、粉尘浓度监测系统等3个部分。论文以某电厂煤炭储运码头工程中一个超大型煤棚为例，阐述了该煤棚安全防护系统的具体设计以及应用，为煤棚安全防护系统的设计提供一定的借鉴意义。

煤棚；安全防护；红外测温；防爆图像；火灾探测；粉尘浓度监测

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.012

1　引言

本文以某电厂煤炭储运码头工程中一个超大型煤棚为例，简要介绍这几部分的具体应用和设计。本工程堆场部分新建2个超大煤棚，单个煤棚长391m、宽127m、高43m，堆场煤棚为两端开敞且在距开敞的两端15m处设置防风抑尘网的封闭形式。为预防火灾等安全事故，并监测煤炭阴燃以及出现明火等工况，本工程设置了煤棚安全防护系统。

煤棚安全防护系统主要测量煤棚内煤堆的温度变化，根据温度变化及时发出预警信号，采用防爆型火焰探测器对明火出现时进行监测，并通过粉尘浓度监测系统监测粉尘的浓度，及时预防和处理煤堆内可能出现的安全事故[1]。该安全防护系统主要包括三维动态盘煤测温系统、防爆型自动跟踪定位射流灭火系统、粉尘浓度监测系统3个部分。

2　三维动态盘煤测温系统

2.1系统描述

三维动态盘煤测温系统基于煤场三维动态模型，对煤场内煤堆盘点、煤炭种类分布情况、煤堆表面温度分布情况进行实时监测和准确定位，并能对不同位置的煤进行多属性信息展示。适用于非露天的条形储煤场和圆形储煤场的堆煤信息监测。系统分为煤场煤堆表面温度扫描和煤堆的激光全自动盘煤两部分。

1）煤场表面的温度监测能防止煤场煤堆发生自燃，堆取料作业时可根据煤场的温度分布图对温度升高的区域的煤进行优先取用，达到防止自燃的目的。

2）全自动激光盘煤部分跟传统的激光盘煤仪相比较，盘煤作业不再需要依靠堆取料机来操作，真正做到了无死角、无盲区，简单智能化操作。只需要在软件中点击开始按钮既可开始盘煤工作，且能直观地显示每种煤的位置、存量、煤质数据等各种信息，真正实现全天候智能盘煤和高效的煤场管理。

2.2系统组成和特点

该系统现场数据采集部分安装在煤棚钢结构顶部的轨道上，主要组成部分包括轨道机器人、激光扫描仪、红外扫描仪、位置传感器、充电桩、无线收发装置、数据采集器等设备。现场采集部分将数据传回输煤程控室，在输煤程控室的主机上进行操作、处理、分析、存储和展示，支持远程客户端展示。

2.2.1数据获取无盲区

传感器安装在煤堆最高点上方的轨道上，无阴影面，无盲区，数据获取完整。

2.2.2不影响煤场作业

数据获取无需借助堆取料机为载体，传感器借助轨道机器人在轨道上自动运行采集数据，不影响煤场正常作业。

2.2.3电池供电、自动充电

轨道机器人的工作由电池供电，每次采集结束，轨道机器人应能自动停靠在轨道一侧的充电桩上充电。省去轨道布线和更换电池，方便易用。

2.2.4无线数据传输

轨道上获取的数据通过无线网络传给现场数据采集器，无需布设轨道通信线路，方便易用。

2.2.5三维方式直观逼真

以实时动态三维模型的方式，分层、分堆、多属性展现煤场情况，直观逼真。

2.2.6分区报警定位准确

温度数据融合在三维模型表面，不受煤堆起伏投影偏差影响，定位准确。支持温度分区报警，合并冗余报警信息，直观有效。

2.2.7支持输出监测结果接入PLC

所有监测结果数据支持接入PLC系统中，便于联动处理。

2.3系统功能

2.3.1三维模型

三维模型按照设定的工作计划定时更新数据，也支持手动临时采集数据更新三维模型。三维模型支持放大、缩小、平移、旋转。

2.3.2体积计算

根据三维模型自动计算整个煤场煤堆体积，以及分层分堆后每种煤的体积，重复误差小于0.5%。

2.3.3温度监测

利用红外监测数据，将煤场三维模型上表面以不同颜色表示不同温度，形成三维温度分布图。通过鼠标点选可获得煤堆表面任意点的温度信息。

2.3.4属性信息

对于不同的煤堆，系统支持不同颜色及相关属性（煤种、矿点、存放时间、品质）人为编辑和从其他系统读入（需其他系统提供接口），形成煤场多维度属性综合显示的煤场三维模型。

2.3.5分层分堆

三维模型可查看其断面数据，从断面图中可以看出不同煤层的分布情况。系统支持自动根据不同扫描时间煤堆分布情况对煤堆进行分堆、分层管理。也支持用户根据煤场当前的储煤分布情况，手工添加分层、分堆线来区分不同煤堆。

2.3.6报表输出

系统支持对整个煤场的存煤情况制作报表，存煤情况包括煤场里各煤种分布情况、来煤时间、来煤品质、来煤方式、存煤重量以及温度情况等。

3　防爆型自动跟踪定位射流灭火系统

考虑到堆场煤棚为两端开敞且在距开敞的两端15m处设置防风抑尘网的封闭形式，因此在煤棚内设置防爆型自动跟踪定位射流灭火系统。该系统主要由两部分组成：防爆图像火灾探测部分和防爆消防水炮部分。防爆图像火灾探测负责大空间火灾的早期探测，利用复眼摄像系统采集到360°的图像信息判断火灾的有无，在确认发生火灾后，计算火灾的图像坐标和空间位置，送至相应的防爆消防水炮，并启动监控中心的报警动作，包括声、光、启动录像等。在无人值守的情况下，防爆消防水炮自动定位系统启动消防水炮灭火，并利用彩色CCD摄像机采集的图像信息实时判断跟踪射流落点，根据射流落点与火源点之间的坐标差异动态调整水炮的喷射角度，将火灾准确扑灭。利用图像处理和模式识别技术进行智能化分析与处理，实现火灾的探测和定位[2]。

4　粉尘浓度监测系统

在煤棚中，堆取料机在上煤或者取煤时会产生煤粉扬尘，当粉尘浓度过高时容易导致爆炸和工作人员呼吸系统损害等情况，通过粉尘浓度监测系统监测到粉尘的浓度超过报警浓度时，操作人员可进行相关的降尘措施，保证煤场和人员安

全[3]。

为保证检测的准确性，应避开机械作业时可能带来扬尘和风流对设备检测的结果造成的影响，将粉尘检测器安装于距煤堆一定高度的上方位置。再考虑到实际使用效果和检修维护等方面，将粉尘检测器安装于顶部框架附近，根据其检测范围500m3，平均每3m设置一个，沿煤场两侧挡煤墙高度方向顶部框架部位安装16个烟雾检测装置，安装附件固定在框架结构上，距地面高度不小于20m。

5　结语

煤棚成为燃煤电厂新型的储煤方式,但若煤棚发生煤自燃时处理相对困难,因此需要采取有效的措施防止储煤期间煤炭发生自燃,确保煤场的安全运行。在现行的煤堆温度自动监测方法中，以非接触式红外温度监测最为常见。本工程采用非接触式红外温度监测手段，并采用防爆图像火灾探测器等多种监测手段，全方位监测封闭煤场内温度、粉尘以及明火状态。该安全防护系统较为充分地考虑现场的各种工况，能及时预防和处理现场出现的情况，在煤棚的安全防护设计方面有一定的借鉴意义。

【1】李玉民.封闭煤场物料安全存储问题探讨[J].起重运输机械,2015 (3)：103-105

【2】张建华,沈家铨,郑智扬,等.燃煤电厂储煤场煤堆自燃及防治措施的试验研究[J].发电与空调，2013（5）：15-20

【3】刘烨,刘钊,王林敏.火力发电厂封闭煤场安全性研究[J].科技经济市场，2015（1）：158-159.

ApplicationofCoalShed SafetyProtectionSystem

XIONG Wei,LI Heng
(CCCC SecondHarborConsultantsCo.Ltd.,Wuhan 430071，China)

This paper mainly discussed the application of coal shed safe protection system,security system play an important role in preventionofsafetyaccident.Coalshed safety protection systemmainly included 3d dynamicplateofcoaltemperaturemeasuring system, explosion-proof type automatic tracking jet fire extinguishing system,such as dust concentration monitoring system for three parts. Basedonacertainpowerplantcoalstorageand transportationwharfprojectinavery largecoalshed,forexample,thispaperexpounded the specific designof thecoal shed safety protection system and application,providing certain references for the design of the coalshed safety protectionsystem.

coal storage shed;safety protection;infrared temperature measurement;explosion-proof image；fire detection；dust concentrationdetecting

TU352.13;X928

B

1007-9467（2016）11-0050-03

熊伟（1984～），男，湖北仙桃人，工程师，从事港口电气与控制研究。

2016-06-07