煤場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)分布式光纖傳感測(cè)溫技術(shù)DTS應(yīng)用
煤場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)分布式光纖傳感測(cè)溫技術(shù)DTS應(yīng)用
煤場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)必要性：
煤場(chǎng)是室內(nèi)封閉式的貯煤場(chǎng)地，具有占地小、單位面積儲(chǔ)煤量大、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行安全可靠、不受外界天氣影響、對(duì)環(huán)境污染小、景觀好等優(yōu)點(diǎn)。出于環(huán)保和節(jié)能考慮，煤場(chǎng)在國(guó)內(nèi)大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用逐年增加。
堆積的煤炭在氧化過(guò)程中會(huì)發(fā)出熱量，當(dāng)發(fā)出的熱量大于散發(fā)掉的熱量時(shí)會(huì)使熱量聚集、溫度上升，一旦達(dá)到煤的著火點(diǎn)時(shí)就會(huì)自燃，造成大量的煤白白燒掉。陰燃的煤被送到輸送和研磨設(shè)備，造成燃燒和爆炸事故。因此，有必要對(duì)煤場(chǎng)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并盡早處置。
煤場(chǎng)自燃的成因：
煤大體上由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成，主要可燃元素是碳(約占65%～95%)，其次是氫(約占1%~2%)，并含少量氧(約占3%~5%，有時(shí)高達(dá)25%)、硫(約占10%)，上述元素一起構(gòu)成可燃化合物，稱(chēng)為煤的可燃質(zhì)。除此之外，煤中還含有一些不可燃的礦物質(zhì)灰分(5%~15%，也有高達(dá)50%)和水分（一般在2%~20%之間變化)，這些物質(zhì)稱(chēng)為煤的惰性質(zhì)。
煤被空氣中的氧氣氧化是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氫等元素在常溫下就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成可燃物CO、CH4及其他烷烴物質(zhì)。煤的氧化又是放熱反應(yīng)，如果熱量不能及時(shí)散發(fā)掉，將使煤的堆積溫度升高，反過(guò)來(lái)又加速煤的氧化，放出更多的可燃質(zhì)和熱量。當(dāng)熱量聚集，溫度上升到一定值時(shí)，即會(huì)引起可燃物質(zhì)燃燒而自燃。
此外，煤的粒度、水分、灰分、壓實(shí)程度、環(huán)境溫度、濕度等因素都會(huì)影響煤的自燃。粒度越細(xì)，比表面積越大，氧化反應(yīng)越劇烈，越易自燃。一般煤自燃要經(jīng)歷水分蒸發(fā)、氧化、自燃3個(gè)階段。煤的濕度大，將煤浸在水中，能阻止煤與氧氣直接接觸而發(fā)生氧化反應(yīng)，只要水不流失，也不會(huì)影響煤的質(zhì)量；再者，水分蒸發(fā)要消耗大量的熱量，煤含水量越大，蒸發(fā)期越長(zhǎng)，此階段溫度無(wú)明顯上升?；曳衷礁?，越不易自燃。將煤堆壓實(shí)，能減少煤塊之間的間隙，減少空氣在煤堆內(nèi)的滲透量，削弱供氧條件。環(huán)境溫度和濕度都會(huì)影響煤自燃的時(shí)間，溫度越高、濕度越大，煤自燃的時(shí)間越短。
煤自燃造成的危害：
煤場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生貯煤自燃，給工廠安全生產(chǎn)帶來(lái)了一系列問(wèn)題和危害:
?。?）煤場(chǎng)環(huán)型鋼筋混凝土側(cè)墻局部區(qū)域表層混凝土被貯煤堆自燃燒傷剝落，時(shí)間長(zhǎng)以后環(huán)向受力鋼筋裸露，損傷到了圓環(huán)煤場(chǎng)側(cè)墻墻體，降低墻體的承載力，使整個(gè)圓形煤場(chǎng)墻體都存在斷裂和倒塌嚴(yán)重安全隱患。
?。?）在處理煤堆自燃實(shí)施噴淋降溫過(guò)程中，產(chǎn)生了大量帶酸性暖氣的水蒸氣，在圓形煤場(chǎng)上部整個(gè)封閉式球形網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)上冷凝造成腐蝕。如果長(zhǎng)時(shí)間腐蝕，圓形煤場(chǎng)上部局部網(wǎng)架桿件易失效，進(jìn)一步造成整個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)坍塌嚴(yán)重事故。
（3）煤堆自燃產(chǎn)生大量酸性氧化物有毒氣體，彌漫在整個(gè)半球狀封閉圓形煤場(chǎng)空間里面難以散去，排逸到煤場(chǎng)外面的氣體對(duì)廠區(qū)也造成了二次空氣污染?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員日常依靠戴著厚重的防毒面具進(jìn)入煤場(chǎng)進(jìn)行正常生產(chǎn)作業(yè)，長(zhǎng)時(shí)間呆在這樣工作環(huán)境，易造成身體傷害，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生氣體中毒窒息人身事故。
（4）存在自燃隱患的高溫燃煤輸送至鍋爐原煤倉(cāng)里，燃煤也存在再次產(chǎn)生自燃引發(fā)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)機(jī)組正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)也構(gòu)成威脅。
?。?）封閉式圓形煤場(chǎng)里存貯數(shù)萬(wàn)噸燃煤，煤自燃揮發(fā)出易燃?xì)怏w，遇到灑水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的水煤氣引發(fā)爆燃。預(yù)防和控制煤場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)工作相當(dāng)嚴(yán)峻。
（6）燃煤的熱值流失嚴(yán)重。貯煤自燃氧化呈現(xiàn)出嚴(yán)重燃煤灰化現(xiàn)象，阻礙了工廠節(jié)能減排工作的開(kāi)展，影響了工廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益。
◆傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)之一：是通過(guò)在煤堆中插入熱敏電阻或電耦來(lái)監(jiān)測(cè)煤堆的溫度，看是否達(dá)到預(yù)警溫度，從而確定是否存在自燃。但這種方式工程量浩大，需要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)眾多，自燃點(diǎn)很難準(zhǔn)確定位。
◆傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)之二：是通過(guò)手持式紅外熱像儀來(lái)探測(cè)煤堆的溫度，看是否達(dá)到預(yù)警溫度，從而確定是否存在自燃。但這種方式煤氧化產(chǎn)生的CO、SO2等有害氣體會(huì)對(duì)操作人員的健康造成威脅。
分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)意義：
由于圓形煤場(chǎng)的特殊結(jié)構(gòu)，煤場(chǎng)自燃多發(fā)生于擋煤墻附近，加之圓形煤場(chǎng)的空間比較大，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段已無(wú)法滿(mǎn)足，其溫度監(jiān)測(cè)需要線(xiàn)型分布式光纖測(cè)量手段。
分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)DTS（又稱(chēng)線(xiàn)型光纖感溫火災(zāi)探測(cè)器）是一種國(guó)際先進(jìn)的線(xiàn)型測(cè)溫技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)沿光纖分布的溫度實(shí)時(shí)測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)，防患于未“燃”，對(duì)保障大型工礦企業(yè)的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。
利用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)圓形煤場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有如下益處：
◆實(shí)時(shí)獲得圓形煤場(chǎng)倉(cāng)壁分布式溫度情況，測(cè)量覆蓋區(qū)域廣；
◆及時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)，并自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)置在運(yùn)轉(zhuǎn)站或者控制室，通過(guò)實(shí)時(shí)處理鋪設(shè)于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的光纜采集的溫度信號(hào)，與設(shè)定的報(bào)警值進(jìn)行比較后，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。該探測(cè)器既可以單獨(dú)使用，實(shí)現(xiàn)溫度采集和火災(zāi)報(bào)警；也可以與火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)聯(lián)接，通過(guò)設(shè)定的聯(lián)動(dòng)邏輯，完成更多的監(jiān)控功能。當(dāng)某處光纖溫度異常報(bào)警后，應(yīng)優(yōu)先取用該位置的煤，情況更嚴(yán)重時(shí)，運(yùn)行人員人工判斷是否要啟動(dòng)消防水炮
在擋煤墻內(nèi)壁的耐火磚墻上，距地0.5米、1米和1.5米處裝設(shè)三圈鎧裝感溫光纖；如果有必要，還可以在煤場(chǎng)底部增加感溫光纜，可采用圓形間隔布設(shè)的方式。
鎧裝測(cè)溫光纜采用環(huán)形布設(shè)鋪設(shè)方式
另外，為了防止測(cè)溫光纜非正常使用（挖機(jī)不小心拉扯）造成的斷纖，測(cè)溫光纜采用環(huán)路布設(shè)方式，即將測(cè)溫光纜的頭、尾均接回到測(cè)溫主機(jī)上。這樣，一旦測(cè)溫光纜中間某點(diǎn)出現(xiàn)斷裂時(shí)，可以從光纜兩端分別入射光信號(hào)，不會(huì)造成監(jiān)測(cè)區(qū)域缺失，提供系統(tǒng)的可靠性。
