探索电厂封闭式贮煤场及其防自燃安全措施

廖东伟 大唐太原第二热电厂

大型封闭式贮煤场(以下简称封闭煤场)若堆放高挥发份煤，很容易发生自燃，根据对封闭煤场运营状况的调研，尤其夏天温度高是的很多电厂都有过自燃现象的发生。一旦封闭煤场内有了火情，对土建结构以及料场运行都会带来不可估量的损失。为了安全、可靠地运行煤场设备，维护封闭煤场设施，需要积极了解煤场管理要点，配置完整的安全检测和保护设备。因此，对于防止煤场自燃问题的研究，并提出有效的安全监测和管理措施是具有积极意义的。

一、封闭煤场工艺布置

(一)封闭煤场布置形式

封闭煤场的工艺系统按输煤皮带输送方式可分为高位皮带输入和低位皮带输入两种。其工艺布置如下：进入封闭煤场的输煤皮带穿过钢结构屋盖，支撑于煤场内中心柱的顶部；翻车机通过螺旋推进器向煤场旋转堆煤，在封闭煤场内形成环堆状的煤堆，通过刮板取料机将煤输送到下一级皮带上。

(二)封闭煤场自燃问题分析

封闭煤场内堆放高挥发份、高热值的煤，容易发生自燃，甚至屡次出现煤场煤堆的自燃现象。煤堆自燃会使挡煤墙下部碳化损伤，严重的可能破坏挡煤墙局部钢筋混凝土，带来安全隐患。

1.贮煤场内煤与氧气之间的物理与化学反应的结合是导致煤自燃的主要原因，当煤被氧化放出的热量大于其向周围环境可以散发的热量时，释放出的热量得以积聚，温度不断增高，当温度上升到一定值时，局部就会发生自燃。

2.影响煤自燃的主要因素与煤本身特有的属性相关，如煤的变质程度、含水量、挥发份含量、硫化物含量以及煤的粒度等。煤的变质程度越低，煤的含水指标越高，越容易发生自燃现象。煤的挥发份超过40%后，也越容易发生自燃现象。煤中含有一定的硫份，硫化物含量越高，自燃倾向性越强。

3.煤的堆积状态(如堆积方法、堆积形状和贮煤期限等)也是影响煤堆自燃的重要因素。由于堆煤过程中大颗粒煤的离析作用，靠挡煤墙的煤堆内侧坡脚处易堆积颗粒煤，造成此处煤堆的空隙较大，空气易于流通，当存煤时间过长、煤堆内部温度升高时便具备了自燃条件。

二、封闭煤场设计方面防自燃措施

根据对圆煤场运营状况调研的总结，在封闭煤场设计方案时应慎重考虑以下几个要点。

(一)在设计封闭煤场时，为防止可燃气体和煤尘聚集，煤场内应做到通风散热

大多采用的是自然通风方式，为提高气流组织效果排风口设在屋盖上方的中央位置，进风口设置在屋盖底部与四周墙体之间的环形口。室外空气通过四周的迸风口自动吸入室内，由屋顶天窗排至室外。

(二) 在设计封闭煤场挡煤墙时，应采取合理的隔热措施

煤堆自燃时会对挡墙侧壁引起较大的温度应力，使钢筋混凝土强度降低，造成局部结构损伤与破坏，影响整个挡墙结构的安全。挡煤墙不设通大气的留孔，温度传感器留孔在安装后应当封堵，防止空气渗入煤堆。

(三)封闭煤场地面不宜设置向外排水设施

如果封闭煤场底部设排水沟，会与场外大气相连通，引发外界空气进人煤堆底部，从而助长煤炭的自燃。

(四)封闭煤场内至少应设有两门水炮，且射流时可以同时到达需要作业的位置

在封闭煤场内应围绕煤场设置环形消防车通道，室外消火栓等消防设施。消防水炮和安全检测设备相联锁。

三、封闭煤场管理防自燃措施

(一)合理的堆煤方式

1.采用合理的堆存方式。尽量做到分类堆存，自燃倾向高和自燃倾向低的煤不能混堆，含水量高和含水量低的煤不能混堆，不同粒度级的来煤分堆堆放。

2.合理的煤堆作业方法。煤炭从高处往下卸时，煤块由于质量的原因总是自然滚落在煤堆的四周。而煤块与煤块之间的缝隙就会形成缝隙，氧气就能够从缝隙中进入煤堆的内部，这样加大了发生自燃现象的可能，因此，在堆煤时应采用一层一层堆放的方式，并用推土机等设备在卸煤时边卸边压实，对煤堆下部周围可能有空隙的地方进行清理整形，在外部采用粉煤或颗粒较小的煤覆盖一层，尽量减少空气与煤的接触层面。也可以在煤堆表面适当喷洒凝体材料，阻止外界空气向煤堆渗透。

3.合理的存放时间。煤的存放时间应根据煤质而定，尽量做到先进先出，运行人员应严格遵循煤的自燃周期，及时更新存煤，对含挥发份和硫份较高的煤，应合理的计算存放时间。为了防止存放的底煤发生自燃，应加强封底煤的清理工作，及时清除余煤。

(二)合理的运行、维护方式

1.运行人员应合理安排煤场储煤量，当机组计划大修或较长时间低负荷运行时，适当降低煤场储煤量。同时应建立、健全煤场管理档案，对煤场煤堆的堆量、存放时间、煤质情况等进行统计。

2.运行人员应制定防止和处理煤场自燃的应对预案。实时关注煤场的温度及堆煤的高度，对安全监测和保护设备发出的温度报警信号迅速采取措施，做到及时发现、及时处理。

3.防止圆煤场自燃现象的发生，必须要不断地强化管理措施。做好定期培训、学习工作，并不断积累管理经验，提高煤场管理水平。

四、封闭煤场安全监测和保护设备

安全检测和保护装置以温度检测为主，同时与可燃气体和煤尘烟雾检测相结合，经过数据处理系统传输到输煤控制室的上位机，及时发出报警信号，并能够打印输出报表。

(一)温度检测装置

封闭煤场内最主要的监测对象是煤堆温度。检测温度的通用装置包括红外扫描监测系统和分布式光纤测温系统两种。光纤测温装置安装在挡煤墙内壁，地面以上4 m开始环绕敷设，沿挡煤墙高度方向布置3层。红外扫描温度监测装置安装在堆取料机的悬臂上，通过大臂的旋转，监测煤堆的表面温度变化。并且通过结合位置传感器的数据，精确定位高温点所在的位置。红外扫描监测系统和光纤测温系统共用数据采集系统控制系统，经图像分析和处理，判断当前时刻煤场全范围内温度最高区域和温度变化最激烈的区域，并通过比对历史数据找出煤场内可能的自燃趋势。

(二)可燃气体检测装置

可燃气体报警器分固定式报警器和便携式两种。储煤场应安装固定式可燃气体报警器，其由报警控制器和探测器两部分组成，探测器应安装于可燃气体最易泄露的地点，其核心部件为内置的可燃气体传感器，当传感器检测空气中气体的浓度。探测器就会将传感器检测到的气体浓度转换成电信号，再通过线缆传输到控制器，气体浓度越高，电信号越强，当气体浓度达到或者超过报警控制器设置的报警点时，报警器自动发出报警信号，并可启动电磁阀、排气扇等设备从而达到排除隐患的目的。

报警器的安装高度应当根据气体的性质来决定。被检测的气体密度不同，室内探头的安装位置也应不同。如果被测气体的密度小于空气密度时，探头应安装在距屋顶30cm以外，且方向向下；反之，探头应安装在距地面30cm处，且方向向上。报警器的周围不能有大功率电机、变压器，这些对仪表工作有影响。

五、结语

随着火力发电厂机组容量和规模的日益发展，对贮煤量和环保的要求越来越高。封闭煤场的特点是场地利用率高，并具有高环保、高效自动运行等特点，国内火力发电厂采用封闭煤场的情况越来越多。封闭式煤场的防自燃安全措施成为备受关注的问题。

本文介绍了封闭煤场影响煤堆自燃的主要因素，总结出封闭煤场的运行管理注意事项。对于封闭式封闭煤场，选用发电机组适烧煤种，采用科学的堆煤方式，控制合理的存煤时间，加强有效的管理措施，是防止自燃现象发生的必要条件。同时，封闭煤场应采用安全监测和保护设备对煤堆自燃进行预警，适时突发事件的管理措施等进行剖析和总结，以提高现代化封闭煤场的安全管理水平。