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    網(wǎng)站公告 封閉煤場(chǎng)監測,皮帶明火煤監測,筒倉安全監測,筒倉惰化保護,筒倉保護,圓形煤場(chǎng)監測,除塵器惰化,筒倉氮氣,封閉儲煤場(chǎng),煤場(chǎng)測溫,防爆門(mén),條形煤場(chǎng),煤自燃,儲煤安全,空氣炮
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    輸煤程控和筒倉監測保護

    時(shí)間:2016-11-21    點(diǎn)擊量:357

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    摘要:儲煤是火力發(fā)電廠(chǎng)輸煤系統工藝流程中一個(gè)重要的環(huán)節,超大型筒倉是儲煤發(fā)展的方向,而由于筒倉密封性好,倉內儲煤的揮發(fā)性氣體不易散發(fā),久儲極易發(fā)熱產(chǎn)生自燃甚至爆炸。

    引言
        火力發(fā)電廠(chǎng)為保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行,需要儲存大量的煤炭。通常這些場(chǎng)所的煤炭都堆放在露天煤場(chǎng)上,這種儲存方式會(huì )造成環(huán)境污染、煤炭損失、煤質(zhì)下降、增加占地以及儲煤含水量、凍結等狀況,影響正常生產(chǎn)。
        某電廠(chǎng)三期工程建設4x600MW超臨界燃煤發(fā)電機組。為節省占地,有效控制對環(huán)境的污染,并減少煤的風(fēng)吹雨淋損失,節約能源,機組沒(méi)有設置常規煤場(chǎng),而是在廠(chǎng)址東北角分兩排等距離布置了10只貯煤筒倉,并選用了儲煤與配煤分開(kāi)的工藝流程。使用筒倉儲煤會(huì )產(chǎn)生許多危險因素,如儲煤長(cháng)期存放將會(huì )使煤的溫度升高,當溫度達到煤的燃點(diǎn)時(shí),煤就會(huì )發(fā)生自燃,煤的氧化速度隨著(zhù)溫度的升高而加速。與此同時(shí),生成熱迅速增加,當溫度、可燃氣體濃度以及粉塵濃度達到一定的數值后,筒倉極易發(fā)生自燃甚至引發(fā)爆炸。由此筒倉的安全監測及防爆控制對輸煤系統的安全生產(chǎn)有著(zhù)重要的意義,各系統之間形成了復雜的網(wǎng)絡(luò )結構及聯(lián)鎖關(guān)系。
    一、系統構成及功能
        1.1筒倉安全監測
        1.1.1系統構成
        為了防止儲煤筒倉事故的發(fā)生,實(shí)現輸煤系統的安全運行,某某電廠(chǎng)三期工程中每個(gè)筒倉均設置了溫度傳感器、可燃氣體探測器、煙霧探測器和一氧化碳傳感器,分別對筒倉中的儲煤溫度、可燃氣體濃度、CO濃度及煙霧等參數進(jìn)行監測。
        溫度傳感器選用鉑電阻Pt100系列,分裝在筒倉外壁及筒倉底錐上的不銹鋼護套內,防止其被煤砸壞或磨損;且每個(gè)鉑電阻傳感器配以溫度變送器。每個(gè)儲煤筒倉分別配置可燃氣體探測器、煙霧傳感器、一氧化碳傳感器各2個(gè),安裝在筒倉頂板上,由氣泵將筒倉內氣體抽出,進(jìn)入光譜分析儀進(jìn)行氣體成分及含量分析,并將數據送入輸煤系統控制中心。 
        1.1.2系統功能
        每個(gè)筒倉監測設施的現場(chǎng)信號經(jīng)二次儀表,以RS-485通信方式傳送至輸煤程控室的計算機數據采集系統,系統具有設置報警、打印統計報表、實(shí)時(shí)趨勢、歷史趨勢畫(huà)面顯示及控制輸出等功能。筒倉安全監測系統的構成如圖1所示。
        1.2筒倉安全防爆
        筒倉安全防爆惰化系統是利用氮氣的惰性原理,將空氣中分離出來(lái)的氮氣和經(jīng)過(guò)凈化的煙氣通入筒倉,以稀釋筒倉內的可燃性氣體,從而解決筒倉內可燃性氣體濃度過(guò)高引起爆炸的隱患。 
        1.2.1工藝流程簡(jiǎn)述
        筒倉安全防爆惰化系統中惰性氣體制備設備將制備的氮氣送入儲氣罐,經(jīng)筒倉中下部和底部的氮氣通入控制閥門(mén),進(jìn)入筒倉內煤層中;電廠(chǎng)煙氣經(jīng)脫硫、制冷等一系列處理后,通過(guò)管道進(jìn)入筒倉內接近煤層的位置,稀釋可燃性氣體叫。根據從筒倉安全監測系統收集到的可燃氣體的濃度報警值,當濃度達到一級報警值時(shí),氮氣系統工作,稀釋筒倉內的可燃性氣體;當濃度達到二級報警值時(shí),在氮氣系統啟動(dòng)的同時(shí),煙氣系統也投入工作。惰化系統的工藝流程如圖2所示。   
        1.2.2系統控制方法
        整個(gè)安全防爆惰化系統可分為設備層、控制層和監控層。其中設備層包括各類(lèi)電動(dòng)閥、電磁閥、氣泵、增壓風(fēng)機、溫度/壓力傳感器等,它是整個(gè)系統控制的基本單元,負責將物理信號轉換成數字或標準的模擬信號,并且執行控制層發(fā)出的指令??刂茖硬捎肎E Fanuc Series 90-0 PLC系統,對來(lái)自輸煤程控系統的可燃氣體數據與預設的危險可燃氣體濃度值比較結果進(jìn)行判斷后作出相應處理;同時(shí),完成對現場(chǎng)工藝過(guò)程各執行機構的實(shí)時(shí)監測與控制。監控層是惰化保護系統的上位機,用來(lái)實(shí)現對整個(gè)惰化保護系統的動(dòng)態(tài)監視、報警以及手動(dòng)操作。
        1.3輸煤程控系統
        火電廠(chǎng)中所采用的絕大部分燃料是燃煤。由于煤產(chǎn)地與電廠(chǎng)間地理位置或地域不同,需要通過(guò)汽車(chē)、火車(chē)或輪船把煤運往電廠(chǎng)。輸煤系統承擔從煤源(翻車(chē)機、卸船機、汽車(chē)卸煤溝等)至儲煤場(chǎng),再由儲煤場(chǎng)到主機煤倉,或者直接將煤源輸送到主機煤倉的備煤和上煤的任務(wù)。
        1.3.1工藝流程簡(jiǎn)述
        在某電廠(chǎng)三期工程中,原料煤由煤駁船從水路運入廠(chǎng)區專(zhuān)用碼頭,碼頭上設置了2臺卸船機,運輸系統采用膠帶輸送機,原料煤經(jīng)由電子皮帶秤計量,除大木塊器作雜物分離;經(jīng)配有金屬探測器的帶式除鐵器除鐵,強力破碎機破碎后,由CIA/B-C6A/B輸送膠帶機經(jīng)卸料小車(chē)、環(huán)式布料機配入儲煤筒倉群;倉底給煤系統由環(huán)式給料機給料,經(jīng)滾軸篩、碎煤機,由CIA/B-C6A/B輸送膠帶機送入配煤系統煤倉。 
        1.3.2系統實(shí)現方法
        針對某電廠(chǎng)三期工程輸煤程控系統控制對象多、工藝流程復雜、設備分散、自動(dòng)控制要求高的特點(diǎn),選用GE Fanuc PAC Systems PLC雙機熱備冗余系統。
        根據投入的先后,先投入的一臺CPU處于主控地位,另一臺處于備用狀態(tài)。這2臺主機通過(guò)熱備模塊不斷地交換信息,使處于備用狀態(tài)的主機得到與主控狀態(tài)下的主機一樣的最新信息。一旦主控的主機發(fā)生故障而退出控制時(shí),后備主機能無(wú)擾動(dòng)地接過(guò)全部控制,使控制不致中斷。同時(shí)在系統硬件架構中,在現場(chǎng)信號相對比較集中的地點(diǎn)分別設置了遠程站(碼頭遠程站、 3#轉運站遠程站、 4#轉運站遠程站、碎煤機室轉運站、煤倉間轉運站),從而大大簡(jiǎn)化了系統接線(xiàn),系統的可靠性得到有效提高。
        輸煤程控系統的監控和管理由2套性能和配置相同且互為備用的工控機實(shí)現。采用Windows 2000平臺和具有漢字功能的CimPlicity ME工控軟件,主要完成運行操作、報警、控制、實(shí)時(shí)數據顯示、歷史數據顯示和報表管理的功能。
    二、系統整合
        筒倉安全監測和惰化系統的管理層即輸煤程控系統,是整個(gè)輸煤系統的集中控制中心。在完成輸煤程控系統自動(dòng)控制的同時(shí),它還將接收來(lái)自筒倉安全監測系統中可燃氣體濃度、筒倉儲煤溫度、CO濃度以及煙霧濃度等數據,并將這些相關(guān)數據下傳到惰化保護系統的PLC。
        為了確保整個(gè)輸煤系統安全可靠地運行,首先需要在網(wǎng)絡(luò )結構上建立可靠的聯(lián)系,使整個(gè)筒倉安全監測及惰化系統在輸煤系統中得以完整地整合;其次,系統之間要進(jìn)行合理的數據交換,才能實(shí)現筒倉安全監測系統及惰化保護系統的閉鎖,使輸煤系統的安全聯(lián)鎖發(fā)揮最大的作用。
        2.1網(wǎng)絡(luò )結構
        由于筒倉安全監測系統采用RS-485通信方式將現場(chǎng)儀表信號送至輸煤程控室的計算機數據采集系統,輸煤程控系統特配置了GE 90-70 PCM301通信模塊,通過(guò)模塊上的RS-485通信接口與筒倉安全監測系統數據采集模塊進(jìn)行連接,并采用ModbuS通信協(xié)議進(jìn)行數據交換。
        筒倉安全防爆惰化系統與輸煤程控系統均應用了GE PLC控制器,通過(guò)2個(gè)系統間的交換機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )連接,采用GE Fanuc工業(yè)以太網(wǎng)EGD通信協(xié)議(Ethernet global data),實(shí)現了系統間高效、簡(jiǎn)便、快速的數據通信。
        2.2 軟件控制方法
        2.2.1 安全監測系統的通信方法輸煤程控系統配置了GE 90-70 PCM301通信模此通信模塊內置有2個(gè)串行通信接口,將其一組態(tài)成為Modbus協(xié)議的主設備,然后將具備Modbus協(xié)議的從設備筒倉安全監測系統與模塊連接起來(lái),2個(gè)系統間即可進(jìn)行數據傳遞。對 PCM301 通信模塊組態(tài)的具體步驟如下。
        首先使用編程軟件Cimplicity ME,配置PCM301模塊端口參數POR代,編輯PCM301模塊所配置文件RTUM.107,根據需要,修改3000行開(kāi)始的一段代碼,具體如下:
        參數配置完畢后,轉換并裝載此段程序到PCM模塊。通信模塊能夠執行自身內部的程序,而與PLC系統控制程序無(wú)關(guān)。它一方面通過(guò)上述程序中設定的%R寄存器地址接收PLC的指令和返回給PLC結果和狀態(tài);另一方面通過(guò)硬件端口與筒倉安全監測系統之間進(jìn)行數據的發(fā)送和接收。
        2.2.2惰化系統的通信方法
        由于采用EGD工業(yè)以太網(wǎng)全局數據通信協(xié)議,編程人員從通信的底層編程任務(wù)中解脫出來(lái),他們只需將輸煤與惰化系統所需交換的數據定義好即可,其余由系統自動(dòng)實(shí)現數據的交換。其實(shí)現方法是在EGD中的設置對話(huà)框內進(jìn)行如下操作。 
        ①將“produced exchanged”中的“IP Address”設置為輸煤系統以太網(wǎng)模塊的IP地址,表示輸煤PLC站后續“Add exch”的“refereance”地址的存儲器內容將發(fā)送到惰化系統以太網(wǎng)模塊中對應存儲器去;
        ②將“consumed exchanged”中的“IP Address”設置為惰化系統以太網(wǎng)模塊的IP地址,表示輸煤系統PLC站后續“Add exch”的“refereance”地址的存儲器內容是從惰化系統以太網(wǎng)模塊中的對應存儲器傳送來(lái)而得到的; 
        ③ 對應惰化系統中的配置,將“ preduced exchanged”和“consumed exchange”中的“IP Address”設置為輸煤系統PLC的lP地址,即主站輸煤系統PLC發(fā)送的數據是到惰化系統分站的,而惰化系統分站發(fā)送的數據是送給輸煤系統PLC的。配置完畢后,在輸煤程控系統中收集筒倉安全監測系統輸入信號的變化、報警信息,并立即在惰化系統中進(jìn)行相應處理,同樣,惰化系統中設備運行的狀態(tài)也能夠及時(shí)采集,從而對卸煤流程作出修整。
        2.3軟件控制內容
        為確保輸煤程控系統安全可靠地運行,筒倉安全監測系統對筒倉進(jìn)行實(shí)時(shí)的數據監測。在沒(méi)有故障報警聯(lián)鎖條件時(shí),輸煤程控系統才能夠對筒倉進(jìn)行儲煤和卸煤操作。同時(shí),輸煤程控系統與筒倉安全防爆惰化系統之間保持著(zhù)密切的數據通信,一旦發(fā)生險情,安全防爆惰化系統將及時(shí)投入工作。由此各系統之間必須進(jìn)行以下數據交換。
        ①當筒倉安全監測系統監測到筒倉內的溫度值偏高時(shí),輸煤程控系統優(yōu)先卸掉該筒倉的存煤。 
        ②當筒倉安全監測系統監測到筒倉內的溫度值超過(guò)60℃時(shí),進(jìn)行一級報警,輸煤程控系統發(fā)送報警信號至安全防爆惰化系統,并打開(kāi)相應氮氣控制閥門(mén)充入氮氣;當溫度值超過(guò)70-80℃時(shí),進(jìn)行二級報警,打開(kāi)所有氮氣控制閥門(mén)充入氮氣,以起到降溫的作用,同時(shí)將筒倉內的CO、02置換掉,起到惰化系統的作用。 
        ③為防止存煤時(shí)間太長(cháng),輸煤程控系統輪流均衡使用各個(gè)筒倉,遵循先進(jìn)先出原則。在輸煤程控系統中對筒倉卸煤進(jìn)行記錄,若5天筒倉未出煤,進(jìn)行低級報警;10天未出煤,進(jìn)行高級報警;巧天未出煤,進(jìn)行高高級報警。報警信號被送入惰化系統,依據不同的報警級別,惰化系統作出相應的處理。 
        ④ 惰化系統在控制伸縮機工作,使通氣管道接近煤層的同時(shí),發(fā)送運行狀態(tài)信號至輸煤程控系統,禁止對該筒倉進(jìn)行卸煤。 
        ⑤ 可燃氣體的測量范圍為0-100LEL%,其中25LEL%為初報警,40LEL%為高報警。確認筒倉安全監測系統沒(méi)有誤報而濃度偏高時(shí),輸煤程控系統必須及時(shí)通知惰化系統啟動(dòng)沖入氮氣,并打開(kāi)對應筒倉頂部風(fēng)機或除塵器使其通風(fēng),在沒(méi)有故障報警時(shí),輸煤程控系統方可進(jìn)行操作。
        ⑥ 筒倉安全監測系統監測到筒倉內CO濃度高于3.2%時(shí)進(jìn)行一級報警;當高于5.12%時(shí)進(jìn)行二級報警,輸煤程控系統通知惰化系統啟動(dòng),沖人氮氣進(jìn)行保護,防止因CO含量過(guò)高引起爆炸,同時(shí)啟動(dòng)警鈴報警。 
        ⑦ 每個(gè)筒倉頂部設有煙霧濃度檢測,筒倉安全監測系統發(fā)出報警并確認著(zhù)火時(shí),安全防爆惰化系統啟動(dòng),注人大量惰性氣體,消滅火源;輸煤程控系統停止儲煤,緊急卸煤,并在筒倉煤出口處對煤流噴水降溫,確保卸煤皮帶和其他設備的安全。
    三、結束語(yǔ)
        大直徑筒倉形式的封閉煤場(chǎng)是火力發(fā)電廠(chǎng)儲煤的發(fā)展方向,這一方案在某電廠(chǎng)三期工程中得到很好的實(shí)施。筒倉安全監測及防爆系統投運至今,經(jīng)歷了幾次高溫、雨季的考驗,安全運行已達4年,具有較好的實(shí)用性和穩定性,為輸煤程控系統的安全運行提供了強有力的保障。

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