选煤场储煤系统之储煤安全管理优化建议方案XXXX1225.docx
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1、 盐湖集团金属镁一体化项目选煤厂圆形煤仓储煤安全管理系统建设方案南京卓越能源技术有限公司2013年12月 南京卓越能源技术有限公司目 录1 选煤厂储煤系统概况11.1 煤源及煤质11.2 储煤系统12 储煤安全管理需求12.1 煤堆自燃是储煤安全生产的危险源12.2 煤堆自燃的危害性22.3 储煤安全管理的必要性23 关于储煤安全管理设计33.1 原有储煤安全管理设计及分析33.2 关于储煤安全管理的优化建议44 储煤安全管理信息系统44.1 温度监测保护系统54.1.1 系统架构14.1.2 系统功能24.1.3 核心设备技术参数134.1.4 工程安装设计154.1.5 优势特点164.2
2、 全自动激光扫描测量(盘煤)系统174.2.1 系统原理174.2.2 系统特点184.2.3 安装方式184.2.4 软件功能194.2.5 系统优势195 设备清单与报价205.1 温度监测保护系统(双圆仓)205.2 全自动激光扫描测量(盘煤)系统(双圆仓)215.3 总价(双圆仓)21附件一:南京卓越圆仓温度监测方案优势及业绩22附件二:南京卓越圆仓全自动盘煤方案优势及业绩26 南京卓越能源技术有限公司1 选煤厂储煤系统概况1.1 煤源及煤质本项目炼焦原料煤来自青海木里煤田聚乎更矿区、大头羊煤矿,外购炼焦洗精煤来自内蒙古乌海地区;甲醇厂用原料煤为鱼卡煤矿及大煤沟煤矿原煤;供热中心用原料
3、煤为鱼卡煤矿的原煤。本项目原煤属特低灰,中、高挥发分,特低低硫、低磷,弱粘结强粘结煤,煤灰属较低软化温度、较低流动温度,特高热值。其中鱼卡煤更属低水分、高挥发份、低硫、富油煤。从上可以看出,本项目入选原煤的来源众多,煤质变数较大,原煤种类繁多,入选煤质的不确定性很大。1.2 储煤系统 项目选煤场属用户型选煤厂,原煤来源多,产品种类也多,为便于选煤厂原煤产品的储运,选煤厂系统设有多个存储设施,其中大型储煤设施有球形储煤场2个。2 储煤安全管理需求2.1 煤堆自燃是储煤安全生产的危险源氧化反应是煤的天然属性。煤中的碳、氢等元素在常温下就会发生氧化反应,生成可燃物CO、CH4及其他烷烃物质。当煤体与
4、空气接触后,空气中的氧便会随着空气的流动而进入煤体内部。平衡状态被破坏的煤表面分子与氧气接触,形成新的平衡状态,迅速与氧发生物理吸附、化学吸附及化学反应等一系列变化,产生并放出热量。当煤体释放的热量大于向环境散失的热量时,热量积聚使煤体温度上升,最终便导致煤体发生自燃。由于煤堆的自燃将导致极大的损失和危害,所以各个涉及储煤的生产行业都将煤堆的自燃监控作为其安全生产管理体系中的重要组成部分。其中在火电厂的职业健康安全管理体系中,储煤场煤堆的自燃识别为重大危险源,要求进行监测和风险评价,及时治理,尽可能地防止煤堆自燃现象的发生。正在制定的国家标准的选煤场建设规范中,对于煤堆自燃的防范也极为重视,对
5、球形储煤场已提出明确的监控防范要求。2.2 煤堆自燃的危害性储煤自燃会带来煤炭存储中的大量损耗,造成不可低估的经济损失。这主要有以下几方面:1、煤堆本身的损失:储煤自燃会带来煤炭存储中的大量损耗,造成不可低估的经济损失。据统计我国每年被不受控制的煤火烧掉的煤多达1000万至2000万吨,相当于每年“烧”掉1.25亿到2.5亿美元。大同某煤炭企业每年由于自燃造成的煤炭损失就达到400-600万元。2、储煤设施设备损失:煤堆自燃后,可能会对储煤场的相关设施造成损害。国内都发生过此类的案例:由于煤堆自燃,造成球形储煤场的罐壁损坏,由于自燃导致储煤筒仓的严重损害,严重的甚至会发生爆炸。由于此类设备设施
6、的造价极其昂贵,一旦造成损坏,修复成本将是巨大的。3、生产延误损失:煤堆一旦发生自燃,必须及时处理,这往往需要1-3天的时间,在此期间会影响到生产用煤的供应,从而导致生产延误,进而造成生产损失。4、可能的人员损害:煤堆的氧化和自燃往往伴随着CO、CH4和SO2,会对现场工作人员的身体健康带来危害,当CO浓度大于1.5%的时候可能还会引起爆炸。2.3 储煤安全管理的必要性综上可以看出,对于选煤厂的储煤系统,进行储煤安全管理,预防和消除煤仓煤炭自燃是必要的。这就需要从技术上加强对仓内煤炭状况的了解,对直接反应煤炭氧化自燃程度的煤堆温度等进行监控,科学合理的进行生产用煤管理。3 关于储煤安全管理设计
7、3.1 原有储煤安全管理设计及分析当前,关于选煤厂储煤系统的安全管理也做了部分设计,但对于直接反应氧化程度和自燃预测的关键因素温度的监测却没有考虑。经过对选煤厂煤源和煤质,储煤系统设计的综合分析,我们认为在现有设计基础上增加储煤安全温度监测系统还是很有必要的,并有办法能够兼顾用户的投资效率和投资效果。1、投资效率:虽然选煤厂的储煤系统理论上存煤时间不太长,但是由于下游项目还在建设逐步投产过程中,使得实际存煤时间远远高于理论值,再加上储煤的煤质多为中、高挥发份,这将大大加大了储煤自燃的概率。煤的挥发份对自燃有很大的影响:煤中挥发份的主要成分是低分子烃类,如甲烷、乙烯、丙烯、氧化碳、二氧化碳、硫化
8、氢等。煤的挥发份大大地降低了煤体自燃的祸源温度。根据观察和统计表明,挥发分较高的煤,即使是同样条件下的露天存贮,发生自燃的机率也要比挥发分较低的煤大一倍。根据观察,高挥发分的煤种(Vad28%以上),当温度达5060时,一、二日内便会发生自燃,;较低挥发分的煤种(Vad21%以下的煤种),一般要到80以上,才会发生自燃现象。项目用原煤都是中、高挥发份,使得煤堆自燃的可能性大大增大。因此对储煤场所采用安全温度监控措施是必要的。2、投资效果:为尽可能保证投资效果,在储煤安全监控管理系统的选择方面需要采用更新、更全面的技术方案。在这方面,南京卓越能源技术有限公司的储煤安全管理系统就是一个很好的选择。
9、南京卓越能源技术有限公司依托武汉大学(原武汉测绘科技大学国家遥测遥感重点实验室)技术与人才资源,已形成强大的企业自主研发能力和核心技术竞争能力。,与多家国内一流专业设计院有着合作关系,在球形煤场的安全管理方面市场占有率第一,拥有众多的成功案例和多年的实施维护经验。3.2 关于储煤安全管理的优化建议从上面分析可以看出,我们需要在安全保护和建设投资之间找到一个平衡,一方面要尽可能的保证储煤系统安全,另一方面要尽可能的保证投资效率。根据现有储煤系统的建设规划,综合考虑了煤场大小、煤质、存煤时间等相关因素,我方建议在储煤安全管理方面可做如下优化:名称单位容量煤仓个数仓的形式优化建议备注储煤场100kt
10、2105m球型增加:圆形煤场温度监测系统、全自动激光盘煤系统4 储煤安全管理信息系统南京卓越能源技术有限公司依托教育部传感器智能研究中心、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,自主研发的储煤安全管理信息系统,具有燃料储量管理、煤场温度监测、温度趋势分析、实时预警管理、三维画面显示、远程预警发布、灾后数据分析等多种功能,对于有效的管理煤场储量以及实时监控燃料的自燃风险、减少煤耗、提高设备安全等有着重要意义。圆形煤场储煤安全管理系统温度监测保护系统-红外扫描测温系统全自动激光扫描测量(盘煤)系统4.1 温度监测保护系统新型圆形煤场储煤自燃监测系统是南京卓越能源技术有限公司依托教育部传感器智能研究
11、中心、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,自主研发的利用热分析成像技术、三维图像处理技术、无线移动终端传输技术、嵌入式控制以及计算机网络等综合技术实现的圆形煤场内储煤运煤全过程温度监测系统,系统具有在线实时不间断监测、无人值守、自动处理异常、远程和移动发布、安装方便、操作简易等特点,切实保障人员人生安全、提前预防,降低重大事故发生率和经济损失,可为企业带来直接的安全效益和经济效益。新型圆形煤场储煤自燃监测系统由红外扫描测温系统和系统软件平台两部分组成。红外扫描测温系统主要采用红外扫描测温仪为温度传感器,空间定位控制机构为行动载体,使之能够完全监测整个圆形煤场表面的温度变化,当温度达到预设的
12、温度时通过燃料安全信息系统软件发出预报警信息,并通过系统软件显示报警温度和出现高温的空间位置,防止发生自燃的煤炭带来经济损失和引发安全事故,确保圆形煤场的安全环境状况得到有效预防。红外扫描测温系统测温主机采用全进口设备,并通过空间定位控制机构安装在堆取料机中心柱顶端,在不影响圆形煤场堆取料机及其他设备正常工作的情况下,实现全自主、全天候、无死角监测圆形煤场的温度变化。新型圆形煤场储煤自燃监测系统软件平台通过数据接口与红外扫描测温系统进行命令交互、数据传输,并在后台实现温度数据的报表统计、分析及辅助决策。新型圆形煤场储煤自燃监测系统软件平台具有实时温度状态可视、异常报警、三维显示、系统用户管理、
13、历史记录查询和统计报表输出等主要功能;同时,系统软件平台将圆形煤场温度信息移动发布,在相应的移动设备上可实时查看每个圆形煤场内各区域的温度信息以及分析数据。当圆形煤场内出现温度异常时,移动设备上有声光报警提示,同时接收到报警短信,移动设备还可以接收信息平台定期发送的温度分析报表。2013 SGIS07/2013 Rev.A1.0 如有变更恕不另行通知314.1.1 系统架构4.1.1.1 系统逻辑架构图 1 系统逻辑架构示意图4.1.1.2 系统物理部署图 2 系统物理部署示意图4.1.2 系统功能新型圆形煤场储煤自燃监测系统软件平台主要功能有实时监控、监控计划、监控历史、监控查询、操作日志和
14、圆仓报表等,如下图3所示:图 3 主要功能示意图4.1.2.1 实时监控4.1.2.1.1 监控展示实时监控展示主要包括监测控制、现场实时监控温度三维图像展示、拥有管理权限的圆仓列表、异常温度列表,报警声音控制、报表输出等功能。圆仓列表上显示当前圆仓的状态信息,选择圆仓列表中相应的圆仓,即可实时展现当前圆仓的监测温度三维图像,通过鼠标指针拖动可以观察圆仓各个视角的三维监测图像,在圆仓内部煤堆表面点以比色卡中相应的颜色表示当前监测到的实时温度值。点击圆仓内任意位置,即可显示相应的温度信息。当监测到圆仓内有超过预置安全温度阀值的温度时,在仓内异常温度列表中显示相应的异常温度信息。实时监控展示界面如
15、下图4所示:图 4 监控展示界面示意图4.1.2.1.2 监测控制系统默认按序执行监控计划中制订的监测任务,通过监测控制界面可以进行监测控制,控制红外线扫描仪和测温杆的停止测温、暂停测温、继续测温和执行下一个测温计划,同时在下次监测计划提示框中显示下一次监测计划的开始时间,以及距离下一次监测计划的倒计时剩余时间,一次计划的监测位置、执行周期和监测次数。系统允许用户根据需要执行实时监控,通过设置监测位置、监测次数、采集间隔和仓内测温时的云台转速,启动系统从起始位置开始实时监控。监测控制界面如下图5所示:图 5 监测控制界面示意图4.1.2.2 监控计划4.1.2.2.1 计划列表监控计划管理允许
16、用户添加、删除、编辑、停用、启用和查询监控计划。计划列表详细显示所有监控计划的编号、圆仓名称、计划开始时间、监测次数、采集间隔时间、计划周期、计划状态、计划负责人以及计划的添加时间等详细信息。计划列表界面如下图6所示:图 6 监控计划列表界面示意图4.1.2.2.2 计划添加添加计划时系统自动分配计划编号,并根据用户选择的监测位置,显示需要用户输入的计划参数,包括圆仓名称、计划开始时间、监测周期、监测次数、采集间隔和计划负责人等参数。用户可以根据需要添加执行一次的监控任务、每天都执行的监控任务和每周指定星期几都执行的监控任务。添加计划界面如下图7所示:图 7 添加监控计划界面示意图4.1.2.
17、2.3 计划查询监控计划允许用户根据需要查询相应的计划信息,用户可输入的查询约束参数包括圆仓名称、查询的计划开始时间范围、监控位置、计划状态、计划添加时间范围、监控周期和相关负责人名称等参数。计划查询界面如下图8所示:图 8 监控计划查询界面示意图4.1.2.3 监控历史监控历史列表分别显示仓内所有监控运行的历史记录信息,包括监控圆仓名称、开始和结束时间、监控负责人、以及详细的历史三维温度图像,同时提供历史记录查询功能。监控历史列表界面如下图9所示: 图 9 监控历史界面示意图用户可在监控历史列表中选择一条或多条历史记录信息,查看预警或报警异常温度信息,并可根据需要在异常温度信息列表中进行查询
18、检索。异常温度信息列表可导出为Excel文件格式。异常温度信息导出界面如下图10所示:图 10 监控历史异常温度信息导出界面示意图4.1.2.4 监控设置用户可根据需要选择相应的圆仓设置其仓内的预警和报警温度阀值,同时根据需要选择合适的系统预警、报警提示音和系统历史温度保存期限等信息。监控设置界面如下图11所示:图 11 监控设置界面示意图4.1.2.5 操作日志系统记录所有用户登录系统及对系统数据库修改的所有操作,且提供操作日志管理界面,只有系统超级管理员才能进入操作日志管理界面,对操作日志进行查询和删除操作。操作日志管理功能,提高了系统的安全性,有助于系统超级管理及时准确对数据库的异常操作
19、,并采取相应的处理措施。操作日志相关界面如下图12、图13、所示:图 12 操作日志管理界面示意图图 13 操作日志查询界面示意图4.1.2.6 圆仓报表系统支持按日、按月查询监控预警、报警统计信息,以统计列表和柱状图直观的展示出来,并支持打印输出报表。圆仓报表界面如下图14所示:图 14 报表查询打印输出界面示意图4.1.3 核心设备技术参数4.1.3.1 红外扫描仪红外测温仪属于光电传感器,此类传感器可探测到“热辐射”。红外测温仪由光学镜头、光电放大器、传感器以及电子信号处理器组成,光谱过滤器的作用是选择要观测的波长谱,传感器将红外线转换成电子信号,由相连接的电子信号处理器进行处理并作进一
20、步的分析。由此可通过所观测物体的红外辐射强度确定该物体的温度。由于红外线强度取决于物体材料特性所以可通过传感器选择合适的辐射率。红外测温仪的最大好处在于测量时无须与被测物体发生直接接触,所以可以用来测量移动的或者难以接触的物体的表面温度。光学参数测试范围:20-350精度:2重复数度:1响应波长:3.5m探测器类型:碲铬汞每线测量点:1024(40Hz扫描速率,90扫描角度)扫描速度:150Hz可调扫描角度:90电气参数输出:模拟信号 可设置三个独立的模拟量输出报警 继电器输出:30V,1A输入:触发器 +524VDC接口 以太网TCP/IP 100Mbit/s扫描电机平均故障间隔时间:400
21、00小时电源要求:24VDC1A基本参数工作温度:无水冷时:050 有水冷时:最高可至180环境温度:-2565预热时间:20分钟防护等级:IP65尺寸:200180190(长宽高)mm重量:7KG4.1.3.2 智能变速云台智能变速云台的载重量超过50KG,用于支撑安装红外扫描仪的横杆;重载云台安装在中心柱上方3米处、辅助红外扫描仪以圆形煤场的中心点为中心点、做360圆周往复运动,使红外扫描仪能够测量到整个煤场煤炭表面的所有温度数据。能测定实时空间坐标,并将实时坐标数据传输至控制器。云台技术参数旋转范围:水平360连续,可设置往返结构设计:由蜗轮蜗杆传动,力矩大,断电具有一定的自锁能力最大承
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