露天煤場煤堆防自燃煤倉溫度自動監測監控報警係統，我公司通過研究地麵煤堆氧化自燃的原因和過程，提出可實時對煤堆進行監測的TX-3D無線測溫係統（測溫電纜）和TX-3D插入式煤堆測溫儀

露天煤場煤堆防自燃煤倉(cang) 溫度自動監測監控報警係統

推薦產(chan) 品：煤堆測溫係統/煤堆測溫儀(yi)

一、項目必要性及背景

煤場管理中，自熱、自燃現象普遍存在，煤堆自熱、自燃不僅(jin) 浪費能源增加發電成本而且自燃產(chan) 生的一氧化碳、二氧化硫等有害氣體(ti) 嚴(yan) 重的汙染環境。隨著電廠摻燒製度的不斷推廣和普及，電廠所使用的煤種、產(chan) 地和來源越來越多，燃料管理工作越來越複雜，麵臨(lin) 諸多挑戰，其中煤堆發熱自燃現象越來越嚴(yan) 重，傳(chuan) 統的人工煤溫巡檢和“燒舊存新”製度越來越不適應當前煤場現狀，無法有效遏製煤堆發熱自燃現象。

二、煤堆自燃的原因

煤堆自燃往往需要具備三個(ge) 主要條件：一是煤質有自燃傾(qing) 向，二是供氧條件好，三是散熱條件差。各種煤質的自燃能力是不同的，有的很容易自燃，如褐煤、長焰煤等；有的不容易自燃，如貧煤、無煙煤等，另外，煤的含硫份和含水分越高，氧化反應速度越快、放熱越多，煤越易自燃。煤堆發熱是氧化反應，所以煤堆自燃要求煤堆有一定的孔隙率、通風條件好。煤堆的氧化反應放出熱量，如果散熱條件差，熱量積累會(hui) 提升煤堆溫度，煤溫度越高氧化反應就越劇烈，兩(liang) 方麵相互影響，使得煤堆自燃過程加速。

根據以上煤堆自燃的原理和儲(chu) 煤堆發生自燃的實際情況看，自然堆積（不壓實）條件下，可以將煤堆分為(wei) 三層：

1、冷卻層：

冷卻層處於(yu) 煤堆的表層，約0.5至1.5米厚，該層與(yu) 空氣接觸充分，雖然發生氧化反應，但是散熱條件好，熱量難以積累，所以自燃發生率低。

2、氧化層：

氧化層處於(yu) 冷卻層以下，約1至4米厚，有一定供氧量，氧化反應發出的熱量難以散熱，不斷積累升溫，反過來促進氧化反應，容易發生自燃。

3、窒息層：

窒息層位於(yu) 氧化層以下，供氧不充足，無法發生自燃。

電廠往往會(hui) 把煤堆壓實後儲(chu) 存，導致孔隙率減小，煤堆氧化層的深度也相應減小，根據現場經驗，氧化層往往位於(yu) 表層以下1米至4米深度範圍。從(cong) 煤場實際情況看，煤堆自燃還表現出非常明顯的局部區域突發性特點，原因有很多，比如某位置存在一些煤塊，導致該位置的供氧條件很好；或者某位置的煤在堆放過程中受潮，含水分較多。不管是什麽(me) 原因，我們(men) 把首先發生自熱的位置稱為(wei) “熱點”，如下圖紅色圓圈標示的位置。

熱點相比於(yu) 煤堆的其它位置，首先滿足了自燃的條件，更早的開始發熱自燃，自燃一旦開始，煤溫就可以達到230度，此時熱點放熱速度很快，向四周傳(chuan) 導，感染本來還沒有發熱、還沒有滿足自燃條件的煤堆，促使它們(men) 開始升溫，並加速氧化反應，加速進入自燃狀態，如此循環，熱點的區域體(ti) 積不斷擴大，不僅(jin) 造成越來越大的損失，也因為(wei) 體(ti) 積太大而很難處理。這就是為(wei) 什麽(me) 當我們(men) 觀察到煤堆表麵冒煙，再把煤堆翻開後發現無論是氧化層、冷卻層還是窒息層都開始自燃的原因。

綜上，我們(men) 預防煤堆自燃的關(guan) 鍵就是盡早發現熱點，在熱點剛剛出現，感染的體(ti) 積還比較小的時候，發現熱點，就采取措施把禍患消滅掉，極大的減小了損耗，而且很容易處理。

三、儲(chu) 煤的自熱自燃損耗嚴(yan) 重

當煤堆內(nei) 部溫度從(cong) 28.5度升高到36.7度，熱值從(cong) 5102千卡/千克下降到5022.1千卡/千克，熱值降低了1.57%，到46.6度的時候，熱值降低了3.47%，如果升到52度的時候，熱值降低了9.4%，從(cong) 我們(men) 在電廠煤場的測溫結果知道，煤堆很多區域的溫度都達到了50度，由此推斷，電廠儲(chu) 煤的自熱自燃損耗有多麽(me) 嚴(yan) 重，也解釋了為(wei) 什麽(me) 在采製化工作到位的情況下，入廠煤和入爐煤還有較大的熱值差。

某發電有限責任公司煤場管理中的節能降耗空間

某電廠通常存煤30萬(wan) 噸，煤質揮發份較高，具有氧化程度較劇烈和升溫速度較快的特點。如果采用簡單的“燒舊存新”原則，那麽(me) 基本上所有的入廠煤都要經過30天才能入爐，在30天的存煤周期裏邊，其實有的煤發熱升溫的速度更快些，有的煤發熱升溫的速度更慢些，也就是說有很多“新煤”比“舊煤”溫度更高，卻沒有被優(you) 先燒掉，哪怕隻是相差兩(liang) 三度，煤耗相差不足1個(ge) 百分點，但是由於(yu) 總量巨大，終損失是巨大的，根據威海電廠的情況，平均下來的入爐煤比入廠煤升溫約5.2度，因自熱產(chan) 生的煤耗約是0.99%；如果全麵監測煤溫，采用“燒熱存冷”原則，那麽(me) 平均下來的入爐煤比入廠煤升溫約3.8度，因自熱產(chan) 生的煤耗約是0.74%，按照年消耗360萬(wan) 噸煤計算，年節省煤耗0.9萬(wan) 噸，增加經濟效益約500萬(wan) 元人民幣。

具體(ti) 計算方法和依據請見“煤耗計算方法”。

四、通過有效手段了解整個(ge) 煤堆內(nei) 部溫度情況

那麽(me) 怎樣才能有效執行“燒熱存冷”製度呢？必須通過有效手段了解整個(ge) 煤堆內(nei) 部溫度情況。

目前市場上檢測煤堆自燃的產(chan) 品的局限性

人工巡檢是現場為(wei) 通行的作法，但是靠一兩(liang) 個(ge) 工人扛2米的溫度計巡邏根本達不到有效測量密度，熱電阻插入煤堆需要幾分鍾才可以測量準確，而且煤場很多地方行走不便，煤場環境惡劣，有鬥輪機等大型設備作業(ye) ，安排太多的人測溫也非常不安全;

還有電廠使用紅外溫槍或熱成像設備，該類設備都隻能測量表麵溫度，煤堆自熱自燃主要從(cong) 內(nei) 部開始，所以達不到使用目的，導致選型失敗。所以現場明知預防自熱自燃的重要性，卻無可奈何。

1、測點位置及深度選擇方法

受到供氧量和散熱條件的製約，煤堆自燃的發源點主要發生在煤堆側(ce) 表麵以內(nei) 1米到4米深度範圍內(nei) 。如圖（煤堆豎剖麵）所示，首先觀察從(cong) 煤堆斜麵至以內(nei) 1米深度範圍（即黑色實線至紅色虛線之間的區域），因為(wei) 緊鄰空氣，煤的散熱量大於(yu) 發熱量，所以煤自熱初期所發出的熱量，不能得到有效積累，不能導致溫度明顯升高，所以這個(ge) 區域的煤很難自燃；觀察從(cong) 煤堆斜麵以內(nei) 4米深度至煤堆中心的範圍（即黃色虛線至藍色虛線之間的區域），因為(wei) 氧氣供應量太少，無法為(wei) 煤發熱提供足夠的氧氣，所以很難自燃；觀察煤堆上表麵（即灰色實線），因為(wei) 通風量遠遠小於(yu) 煤堆斜麵，所以相對於(yu) 煤堆斜麵，它很不易發生自熱自燃；觀察煤堆下表麵（即綠色實線），因為(wei) 緊貼地麵，供氧量不足，而難發生自燃；後，觀察從(cong) 煤堆斜麵以內(nei) 1米深度至煤堆斜麵以內(nei) 4米深度範圍（即紅色虛線至黃色虛線之間的區域），這個(ge) 區域的供氧量滿足煤發熱自燃的需要，並且散熱量不足以把煤發出的熱量及時發散到空氣中，熱量不斷積累，煤溫不斷加速升高，終導致嚴(yan) 重的自燃，在該區域自燃後，大量的熱量不斷向煤堆中心和煤堆表麵傳(chuan) 遞（即向藍色虛線和黑色實線方向），終形成我們(men) 從(cong) 煤堆外麵看到的冒汽冒煙等現象。所以，當我們(men) 觀察到煤堆表麵某處冒汽冒煙時，並不是表皮首先發熱自燃，而是表麵以內(nei) 1米至4米區域經過一段時間的自燃，終把熱量傳(chuan) 遞出來，形成的結果。所以觀察表麵發熱自燃隻是治標，觀察表麵以內(nei) 1米至4米區域發熱自燃才是治本。

綜合考慮溫度監測的有效性和實用性，我們(men) 往往選擇表麵以內(nei) 2米深度的區域作為(wei) 監測區域。

2、測點高度的選擇

例如200米長度*50米寬度的條形煤堆，在150米長度處的煤堆左側(ce) 斜麵，斜麵高度15米，那麽(me) 觀察從(cong) 0米到15米高度的這塊長條區域，該區域具有基本相同的供養(yang) 氧件和散熱條件，所以更容易具有相似的煤的發熱情況，所以測量其中一點往往具有較強的代表性。考慮到無線測溫探頭在實際操作中的便捷性，和吹風方向通常由煤堆斜麵的底部沿著煤堆斜麵向上（導致煤堆斜麵靠近底部的位置供氧量比較大），我們(men) 往往選擇從(cong) 距離地麵向上2米的高度，把探頭垂直插入煤堆斜麵，插入深度在1米到4米之間。

3、測點位置的選擇

   測點越密集，發現煤的發熱現象就越早，但是測量設備的購置和維護成本就越高；反之，測點太稀疏，等到發現自燃現象就太晚了，自燃感染的區域就太大了。綜合考慮，既不能讓自燃的感染區域太大，也不能使設備的購置和維護成本太高，我們(men) 往往選擇沿著煤堆斜麵，間隔20米的距離，布置一支測溫探頭。

   考慮到很多煤場的儲(chu) 煤有不同的來源、批次、煤質等差異，所以也可以采用每個(ge) 批次插入至少一支探頭的策略，該測點就能比較好的反應該批次儲(chu) 煤的發熱自燃情況。

4、特殊情況下的布置方法

   每個(ge) 煤場都具有地理、氣候、形狀、土建結構方麵的個(ge) 性，所以煤場負責人經過長期管理實踐，也會(hui) 發現該煤場*的發熱自燃現象，可以根據這些現象有針對性的布置測溫點。

五、合理全麵的溫度監控“燒熱存冷”降煤耗

已經實施“數字煤場”管理的電廠，可以把煤溫數據導入到“數字煤場”軟件中，當燃料專(zhuan) 工使用數字煤場的配煤功能時，軟件除了提示煤質指標外，還會(hui) 提示“煤溫”指標，燃料專(zhuan) 工可以參考該煤溫指標，選擇合理配煤方案，降低煤耗。

沒有實施“數字煤場”的電廠，可以直接使用聯網版本的“煤溫監測軟件”觀看煤堆溫度，合理選擇優(you) 先上煤方案。

總之，當燃料專(zhuan) 工可以獲得“煤溫”參數後，他就可以優(you) 先使用“燒熱存冷”的原則去優(you) 化配煤方案，而不是僅(jin) 僅(jin) 靠“燒舊存新”的老方法。

1、及時發現自燃點，減少損失

當某個(ge) 測點溫度達到50度的時候，軟件會(hui) 發出高等級的報警，現場必須及時行動，根據測點位置描述，在測點附近尋找自燃點，及時把自燃的煤堆翻開、冷卻、再壓實，後再把測溫探頭插入，繼續監測煤溫。

如果不及時處理，煤溫超過50度後進入快速氧化通道，會(hui) 很快升溫自燃，更會(hui) 感染更大區域的煤堆，造成巨大損失，並且由於(yu) 感染區域過大而無法有效處理。

2、經濟效益分析

電廠比較常見的儲(chu) 煤堆大約是200米*50米*10米，我們(men) 以1個(ge) 這樣大小的煤堆計算其自燃損耗。因為(wei) 煤堆壓實的效果，初期發熱層主要集中在煤堆表麵以下的1米至4米深度範圍內(nei) ，發熱層以外的存煤發熱量比較小，暫時不計算在內(nei) ，隻計算發熱層內(nei) 的損耗。據現場測溫經驗和與(yu) 多個(ge) 電廠輸煤專(zhuan) 工的調研，我們(men) 知道，在儲(chu) 煤7天後，該發熱層有30%的煤達到或超過36度，70%的煤達到32度；在儲(chu) 煤20天後，發熱層擴大至0.5米至5米深度範圍，其中有30%達到或超過46度，有70%達到36度；在儲(chu) 煤一個(ge) 月後，發熱層擴大至表麵至超過6米的深度範圍，有30%的煤溫度接近或達到50度，70%達到46度。大多數電廠都是在發現煤溫接近或者超過50度的時候才采取降溫措施，而且很多時候，管理員根本不能發現那些溫度已經超過50度的熱點區域，直到看到煤堆開始冒煙氣或者水汽的時候才采取降溫措施，所以以上數據*符合目前燃料管理工作的現狀，根據以上數據計算得以下自燃損耗表：

  以上數值隻計算了自熱層的自燃損耗，自熱層以外還有部分損耗難以統計，沒有計算在內(nei) ，這樣，我們(men) 很容易理解，當存煤周期達到1個(ge) 月時，電廠很難達到入廠煤和入爐煤的熱值差的考核指標，因為(wei) 考核指標是1.7%，僅(jin) 僅(jin) 計算發熱層的自燃損耗就高達1.15%，再加上發熱層以外的自熱損耗、風化、雨淋、采製化誤差等，熱值差很容易超標。

  經過以上科學嚴(yan) 謹的分析，我們(men) 看到減小自熱自燃損耗是關(guan) 係到降低上千萬(wan) 元成本，和創造上千萬(wan) 元利潤的大事。

3、應用案例

華電安徽某100萬(wan) 千瓦的電廠於(yu) 2012年11月2號安裝並運行了煤堆溫度監測係統，如圖所示，按照20米間隔（或其它測點布置圖）把無線測溫探頭插入煤堆，輸煤辦公室集中監測所有測點的溫度，當某點溫度達到50度時，軟件報警，輸煤專(zhuan) 工采取翻開和壓實的方法及時清除自燃點，避免它擴大麵積。經過實際運行，該係統達到了盡早發現自燃點的目的，現場及時清除自燃點，阻值自燃麵積擴大，減輕了自燃損耗和環境汙染。而且，使用單位利用該係統改進了輸煤作業(ye) 流程，把過去的“燒舊存新”原則發展成為(wei) “燒熱存冷”原則，大大提高了煤場管理的科學性，提高經濟效益，減少有害氣體(ti) 排放。

該表格記錄了煤溫監測係統如何跟蹤測點溫度變化，發現自燃熱點，並及時報警，消除熱點的過程。現場工作人員於(yu) 20日淩晨零點鍾左右發現軟件報警，現場查看測點位置，在探頭附近發現了自燃點，並對自燃點采用翻開冷卻措施，消除了自燃事故擴大的隱患！如果沒有該煤溫監測係統，現場操作工幾乎不可能在淩晨到煤堆上測溫，也就不可能及時發現這個(ge) 自燃隱患，該自燃點肯定會(hui) 不斷擴大自燃範圍，造成更大的煤耗損失。僅(jin) 僅(jin) 1月份煤溫監測係統就幫助該電廠消除超過10起自燃隱患。

該案例還充分說明，自燃的發生具有很強的不可預測性，即使在冬天的淩晨，環境溫度不足10攝氏度的條件下還是會(hui) 發生自燃現象。而且，很多時候自燃的演變速度超過想象，一旦某個(ge) 熱點發生自燃，會(hui) 很快的向周邊區域蔓延，使得周邊區域迅速升溫。這個(ge) 案例中，測點區域的煤溫隻用了24個(ge) 小時就從(cong) 21度上升到55度。

六、煤堆溫度在線自動監測係統介紹

根據要求，煤堆溫度超過60℃時應迅速采取降溫措施，並進行倒堆，溫度超過80℃，應及時采取降溫措施並開堆使用。發現煤堆超溫或自燃，必須采取對自燃煤噴水降濕、翻堆噴水等滅火措施。為(wei) 防止煤堆自燃，確保煤場作業(ye) 人員的人身安全，保證煤場設備的安全穩定運行，減少煤炭的損失，我公司開發一款智能型無線溫度遠程監測係統，較傳(chuan) 統的測溫設計方法，省時省力、可以做到24小時無人監測狀態，精度高且不受環境影響、性價(jia) 比高等優(you) 點，目前已廣泛應用於(yu) 各大煤場、電廠等煤堆溫度監測領域，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證並取得了較好的口啤。

如上圖所示，電腦服務器通過“無線接收器”接收現場各個(ge) 溫度點的信號，現場每個(ge) 溫度點都有*的編號與(yu) 上位機軟件一一對應。整個(ge) 係統組網可以對大型場地進行高達6千多溫度點的實時集中監測。

 4.1：係統描述
　　TX-3D煤堆測溫儀(yi) 和TX-3DL測溫電纜是整個(ge) 係統的核心，主要作用是準確采集煤堆內(nei) 部溫度數據，存儲(chu) 在測溫儀(yi) 和采集分機內(nei) 。測溫主機接收數據上傳(chuan) 數據。
　　2.2技術指標
　　TX-3D測溫杆尺寸：1米—6米

 “無線發射儀(yi) ”和“無線接收器”介紹

1、無線發射測溫杆：（包括插入式金屬測溫杆和無線發射裝置，可直接插入煤堆中）。

2、無線發射裝置：

內(nei) 置鋰電池供電，可以實時循環顯示測溫杆內(nei) 多個(ge) 測點的溫度，並實時發射出去。無線發射距離長達1000米，也可增加中繼器實現更遠距離的無線傳(chuan) 輸。通過無線ZIGBEE和上位機通訊。可修改不同地址的模塊，由此可以達到多個(ge) 模塊通過無線方式共同組網的應用。內(nei) 置看門狗，保證長期可靠運行。

3、金屬測溫杆：

標準測溫杆為(wei) 2米（3個(ge) 測溫點），如果有特殊需求通常有1米(2個(ge) 測溫點)、2米(4個(ge) 測溫點)、3米(6個(ge) 測溫點)、4米(8個(ge) 測溫點)、5米(10個(ge) 測溫點)、6米(12個(ge) 測溫點)等其他長度可定製。

TX-3DL測溫電纜：根據客戶定製長度與(yu) 感溫點數
　　TX-3D測溫杆外殼：不鏽鋼
　　溫度範圍：-55~125度

測溫精度：0.3度

測溫分辨率：0.1度
　　TX-3D傳(chuan) 輸距離：500米組網GPRS模式傳(chuan) 輸無距離限製

TX-3DL傳(chuan) 輸距離：射頻上傳(chuan) 視距3公裏或GPRS模式傳(chuan) 輸無距離限製

TX-3D供電：內(nei) 置電池

TX-3DL供電：外置矽能電池或220V室電
　　環境溫度：-40~86攝氏度

　　3、通訊傳(chuan) 輸
　　TX-3D通過射頻組網，GPRS上傳(chuan) ，服務器處理顯示，短信報警

TX-3DL電纜組網，射頻上傳(chuan) 或GPRS上傳(chuan) ，軟件顯示，短信報警
　　特點：
　　省電模式：軟件喚醒，上位機軟件喚醒采集，不采集供電，有效的增加電池和設備使用壽命。

3.1組網技術
　　一個(ge) 測溫主機可接收256個(ge) TX-3D煤堆測溫儀(yi)

一個(ge) 測溫分機可接多根TX-3DL測溫電纜、可測512個(ge) 感溫探頭

7、露天煤場煤堆防自燃煤倉(cang) 溫度自動監測監控報警係統在線監控結構圖

TX-3D煤堆溫度遠程監控係統/煤堆測溫儀(yi) 的詳細資料：

 產(chan) 品谘詢：北京鴻鷗儀(yi) 器（bjhoyq）煤堆溫度遠程監控係統/煤堆測溫儀(yi) /物聯網煤場測溫

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