CN107814213A - 一种煤粉仓储系统及煤粉安全管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤粉仓储系统，包括至少三个煤粉仓，每个所述煤粉仓的仓顶均连接于仓顶分配螺旋，所述仓顶分配螺旋连接于磨机系统；每个所述煤粉仓均设置有安全保护装置和安全检测装置，所述安全检测装置用于检测所述煤粉仓内的煤粉温度、CO浓度和氧气浓度；所述安全保护装置包括与所述煤粉仓仓顶连通的第一惰性气体保护站和与所述煤粉仓仓底连通的第二惰性气体保护站，所述安全保护装置用于对所述煤粉仓进行降温安定；所述安全保护装置根据所述安全检测装置的检测信号开启或关闭。本发明还提供了利用上述煤粉仓储系统的煤粉安全管理办法，使多个煤粉仓在同一时间功能各异，且随着时间进行功能交替转换，提高了煤粉储存和运输安全性及生产连续性。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭加工与利用技术领域，尤其涉及一种煤粉仓储系统及煤粉安全管理方法。
背景技术
随着工业煤粉锅炉的快速推广，煤粉作为燃料其市场需求量越来越大，区域化集中建设的煤粉制备系统得到了快速的运用。燃料煤粉因发热量高、挥发份高、粒度细及活性高等特点，易发生自燃甚至爆炸，若在煤粉制备、储存、运输中处理不当，易发生安全事故，造成人员伤亡和设备损坏。
煤粉自燃是因为煤粉沉积，表面开始氧化，放出热量促使温度升高，又加速氧化、放热和升温，一定时间后达到燃点并发生自燃。煤粉自燃过程存在蓄热期、自热期、燃烧期3个阶段，其中蓄热期与自热期的界限一般认为是70℃，已有研究表明，煤粉在常温至70℃阶段，主要发生表面氧化反应，只能生成过氧化物基团和少量的酸性基团。当温度大于70℃时，氧化反应的活化能会出现明显的上升，化学反应放出的热量数量级的增长。因此，煤粉储仓内的温度临界线不易超过70℃，否则极易发生煤粉氧化、放热、自燃，引发安全事故。现有煤粉制备一般采用中速立式磨机加一步法工艺，即烘干热媒直接进入磨煤机，在磨煤机内烘干和磨粉同时进行，成品的煤粉经收尘器进行收尘，烟气通过循环风机提供的动力，一部分通过循环风管与热源烟气混合后再次进入磨煤机，形成一个闭路循环，另一部分通过烟囱排向大气。这种工艺应用广泛，具有流程短、设备少，比投资小和安全保障措施要求高的特点，但这种工艺存在的主要弊端是：产品煤粉温度比较高，一般在70℃～80℃，给煤粉的输送和储存带来一定的安全风险。如何降低入仓煤粉的温度是保障煤粉储存安全的重要手段。
现有技术公开了一种水冷式煤粉储存装置，其采用在储存仓筒上端侧面分别设置第一出水口和第二出水口，下端的锥形面上设置第一进水口和第二进水口的方式，使外部冷水通过设置在储存仓筒内侧壁的管道对煤仓进行冷却降温，从而达到煤粉储存的安全性。现有技术还公开了一种密封空间内煤粉储存过程中的安全控制方法，其采用对煤粉仓内的煤粉温度、氧溶度和CO溶度进行监控，当煤粉温度、氧溶度和CO溶度高于某一值时，对煤仓进行充氮处理，从而达到控制煤粉的安全性的目的。
上述水冷式煤粉储存装置，采用了对煤粉仓的结构进行改进的方式进行煤粉的降温处理，虽可对煤粉温度进行降低，但难以对现有的煤粉仓进行适用。上述密封空间内煤粉储存过程中的安全方法虽能在一定程度上降低仓储过程中的煤粉温度，但由于存在煤粉升温、充氮、降温、停止充氮、煤粉再升温的往复过程，容易存在煤粉温降不稳定，且煤粉温度暂时降低后被运送，在输送过程中煤粉温度升高引发的自燃自爆的危险。且现有技术提供的设备和方法，由于煤粉降温需要一定时间，因此难以将磨粉装仓、煤粉降温和煤粉输送同时进行。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种煤粉仓储系统和煤粉安全管理方法，以实现降低煤粉温度，保证煤粉生产安全性和连续性的需要。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种煤粉仓储系统，包括至少三个煤粉仓，每个所述煤粉仓的仓顶均连接于仓顶分配螺旋，所述仓顶分配螺旋连接于磨机系统；
每个所述煤粉仓均设置有安全保护装置和安全检测装置，所述安全检测装置用于检测所述煤粉仓内的煤粉温度、CO浓度和氧气浓度；所述安全保护装置包括与所述煤粉仓仓顶连通的第一惰性气体保护站和与所述煤粉仓仓底连通的第二惰性气体保护站，所述安全保护装置用于对所述煤粉仓进行降温安定；所述安全保护装置根据所述安全检测装置的检测信号开启或关闭。
优选地，所述煤粉仓有三个，三个所述煤粉仓依次接收所述磨机系统中的煤粉，且当其中一个所述煤粉仓用于接收所述磨机系统中的煤粉时，另外两个所述煤粉仓分别用于降温安定和装车运输。可以使三个煤粉仓在同一时刻功能各异，且随着时间的改变功能交替改变，在保障煤粉仓降温安定时间的同时，保证生产和运输的连续性。
优选地，所述安全保护装置还包括设置于所述煤粉仓仓顶的仓顶除尘器，所述仓顶除尘器连接有仓顶引风机。用于将煤粉仓中的湿气排出煤粉仓，缓解煤粉仓结露、煤粉结板及煤粉接团等现象的发生。
优选地，所述第一保护气体为CO2，所述第二保护气体为N2。
优选地，所述安全监测系统包括用于检测CO浓度的CO检测仪(12)、用于检测O2浓度的氧传感器(13)以及用于检测煤粉温度的温度传感器(14)。用于随时监测煤粉仓中的安全状态，在监测异常时，可以及时采取措施，避免安全事故的发生。
优选地，所述煤粉仓上还设置有用于隔绝空气的锁气阀。用于隔绝外界空气，防止外界空气进入而提高煤粉仓中的氧气含量。
一种煤粉安全管理方法，采用上述的煤粉仓储系统，并包含如下步骤：
所述磨机系统依次向多个所述煤粉仓中装在煤粉；
所述煤粉仓装在煤粉后进行降温安定；
当所述安全检测装置监测所述煤粉仓满足安定条件后，所述煤粉仓进行煤粉的装车运输。
优选地，所述降温安定包括以下步骤：
关闭所述煤粉仓用于装料和用于装车的阀门；
开启所述第二惰性气体保护站，向所述煤粉仓中充入所述第二保护气体，直至所述煤粉内氧气浓度不高于12％；
关闭所述第二惰性气体保护站，开启所述第一惰性气体保护站，向所述煤粉仓中填充所述第一保护气体，直至所述第一保护气体对所述煤粉仓内煤粉进行完全覆盖；
关闭所述煤粉仓的所有的阀门，所述煤粉仓静置安定。
优选地，所述安定条件为：静置安定时间大于或等于6小时，且煤粉温度不超过60℃。
优选地，在关闭用于装料和用于装车的阀门之后、在开启第二保护气体保护站之前，还包括：
将所述煤粉仓中的湿气排出所述煤粉仓，且排湿时间不小于半小时。
本发明的有益效果为：
本发明提供的煤粉仓储系统通过采用在一条煤粉生产线上采用多个煤粉仓，可以使多个煤粉仓在同一时间分别用于接收磨机系统的受粉、降温安定和装车运输，使煤粉仓中的煤粉充分冷却后再用于运输，降低了煤粉仓中煤粉降温不稳定或降温不充分，在运输过程中发生自燃自爆的危险；同时，多个煤粉仓的功能可相互转换，可以保证煤粉生产过程和装车运输过程的连续性，提高了生产效率；且由于单个煤粉仓中相对传统煤粉仓在结构上不存在较大改进，可以较好地适用于现有煤粉仓的仓储管理。
本发明提供的煤粉安全管理办法，通过采用多个煤粉仓分别用于受粉、降温安定和装车运输，可以在不影响煤粉生产和煤粉运输的状态下，使煤粉进行长时静置以达到较为稳定的安定条件。
附图说明
图1是本发明提供的煤粉安全管理系统的示意图；
图2是本发明提供的煤粉仓的示意图。
图中标记如下：
1-磨机系统除尘器；2-磨机系统引风机；3-仓顶分配螺旋；4-入料阀；5-煤粉仓；6-出料阀；7-散装机；8-密封罐车；9-仓顶除尘器；10-仓顶引风机；11-第一惰性气体保护站；12-CO检测仪；13-氧传感器；14-温度传感器；15-第二惰性气体保护站；16-控制阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
如图1所示，本发明提供了一种煤粉仓储系统，该系统包括3个成品煤粉仓5；每个煤粉仓5的仓顶均连接于仓顶分配螺旋3，仓顶分配螺旋3连接于磨机系统，磨机系统将生产的煤粉依次分配至3个煤粉仓5，装载后的煤粉仓5经过降温安定进行装车运输，磨机系统依次向3个煤粉仓5分配煤粉，可以使3个煤粉仓5中的一个煤粉仓5接收磨机系统中的煤粉时，另外两个煤粉仓5分别处于降温安定和装车运输阶段，即在同一时间，三个煤粉仓5的作用各不相同，且随着时间改变，各仓的功能交替转换，从而在保证煤粉仓5中的煤粉降温充分的前提下，保证煤粉仓储系统的连续生产。同时，该系统中还包含安全检测装置、安全保护装置及用于接收安全检测装置的监测信号并控制安全保护装置的运行的安全控制装置，安全检测装置检测煤粉仓5内的煤粉温度、CO浓度和氧气浓度并向安全控制装置发送监测信号，安全控制装置根据监测信号判断煤粉仓5内的煤粉是否完成降温安定，若未完成，则控制安全保护装置启动以避免出现安全隐患，若煤粉完成降温安定，安全控制装置则控制安全保护装置停止工作，煤粉仓5进入装车运输阶段。
具体地，磨机系统通过磨机系统除尘器1连接仓顶分配螺旋3，且磨机系统除尘器1连接有磨机系统引风2。来自磨机系统的成品煤粉通过磨机系统除尘器1进行煤粉收集，且乏气通过磨机系统引风机2排除，仓顶分配螺旋3用于将收集于磨机系统除尘器1中的煤粉分配至成品煤粉仓5中。磨机系统除尘器1与仓顶分配螺旋3的连接管路上设置有控制阀16，用于开启或关闭两者之间的连通管路，且控制煤粉从磨机系统除尘器1进入仓顶分配螺旋3中的煤粉量。
仓顶分配螺旋3中的煤粉通过煤粉管路连接于煤粉仓5，每个煤粉仓5与仓顶分配螺旋3之间均连接有入料阀4，用以控制连接每个煤粉仓5中的煤粉管路的开启与闭合。通过控制三个入料阀4的开闭，可以控制仓顶分配螺旋3仅对其中的一个煤粉仓5进行煤粉装载。为方便描述，图1中由左到右的三个煤粉仓5依次为第一煤粉仓、第二煤粉仓和第三煤粉仓，当三个煤粉仓5中的第一煤粉仓用于装载煤粉时，第二煤粉仓用于煤粉的安定降温，第三煤粉仓用于装车运输；随着时间的改变，若第一煤粉仓装载煤粉完毕，则第一煤粉仓中的煤粉进入安定降温阶段；若第二煤粉仓中的煤粉达到安定条件，则第二煤粉仓中的煤粉开始用于装车运输；若第三煤粉仓中的煤粉装车完毕且第一煤粉仓中的煤粉装载完毕，则第三煤粉仓用于装载磨机系统中生产的煤粉。因此，随着时间的改变，三个煤粉仓5的功能交替转换。由于系统在任意一个时刻仅有一个煤粉仓5用于装载煤粉，为避免因煤粉仓5容量过小导致磨机系统中生产的煤粉大于煤粉仓5的容纳量而导致磨机系统闲置，每个煤粉仓5的仓容量应满足存储磨机最大生产负荷8小时以上的生产量。
每个煤粉仓5均通过出料阀6连接散装机7，当其中一个煤粉仓5中的煤粉达到安定条件后，煤粉仓5中煤粉用于装车运输，煤粉通过出料管路输送至与散装机7相连的密封罐车8中，密封罐车8将煤粉输送至用户处。
由于在磨机系统中，煤粉的烘干和磨粉同时进行，因此，进入煤粉仓5的煤粉温度较高，会给煤粉的存储和输送带来一定的安全风险。为保证煤粉的仓储及运输安全，每个煤粉仓5均配置有安全检测装置和安全保护装置。如图2所示，安全检测装置包括用于检测煤粉仓5中氧气含量的氧传感器13、用于检测CO浓度的CO检测仪12及用于检测煤仓内温度的温度传感器14。在本实施例中，氧传感器13采用本领域较为常用的氧化锆，温度传感器14采用热电偶，且氧传感器13、CO检测仪12和温度传感器14均置于煤粉仓5内。通过对煤粉仓5中氧气浓度、CO溶度和煤粉温度的实时监测，可以随时监测煤粉仓5内的安全状态，以便异常发生时，及时采取措施，避免安全隐患的发生。
如图2所示，安全保护装置包括连通于煤粉仓5顶部的第一惰性气体保护站11和连通于煤粉仓5底部的第二惰性气体保护站15。第二惰性气体保护站15用于从煤粉仓5的底部注入第二保护气体，通过第二保护气体，挤出煤粉中的氧气，降低煤粉仓5中煤粉堆中的氧气含量，防止煤粉中氧气含量过高引发的煤粉自燃。第二保护气体为不与氧气、CO和煤等物质发生反应的气体，可以为惰性气体或不与上述物质发生反应的其他气体，在本实施例中，第二保护气体为氮气。第一惰性气体保护站11用于从煤粉仓5的顶部注入第一保护气体，使第一保护气体覆盖煤粉的表面，防止煤粉与空气中的氧气发生氧化反应而蓄热自燃，因此第一保护气体同样不与氧气、CO和煤粉等物质发生反应，且气体的密度应大于空气的密度，从而使第一保护气体能位于空气的下层，覆盖在煤粉的表面，对煤粉进行覆盖保护，在本实施例中，第一保护气体选择为CO2。
相对于现有技术中仅通入氮气降低煤粉的温度，本实施例中通过从煤粉仓5底部充氮降低煤粉中的氧气含量，以及从煤粉仓5顶部充CO2对煤粉进行覆盖，可以降低煤粉中的氧气含量且避免煤粉与空气中的氧气接触，有效防止煤粉因自身温度过高，与氧气发生氧化反应，从而导致煤粉氧化、放热、自燃等现象。
安全保护装置还包含连接于煤粉仓5仓顶的仓顶除尘器9及与仓顶除尘器9连接的仓顶引风机10，仓顶除尘器9和仓顶引风机10用于将煤粉仓5中湿度较大的热气排出煤粉仓5外，缓解煤粉仓5中煤粉结露、结板及结团等现象的发生。为防止外界空气进入煤粉仓5中，使煤粉仓5中氧气含量增加，每个煤粉仓5的安全保护装置还包含用于隔绝空气的锁气阀，锁气阀配置在煤粉仓5与外部设备或外部环境连通的每一管路上，以尽可能地隔绝外部设备或环境中空气的导入，提高安全保护装置对煤粉仓5的保护力度。
为提高煤粉仓5储系统的管理自动化，煤粉仓5储系统还配置有安全控制装置，安全控制装置连接安全检测装置，并接受安全检测装置中各检测测设备传递的信号；当信号异常时，安全控制装置控制安全保护装置的启动，以尽早发现煤粉仓5中的环境异常及消除相应的安全隐患。
采用上述煤粉仓储系统进行煤粉安全管理的方法为：
S1磨机系统依次向多个煤粉仓5中装在煤粉；
S2煤粉仓5装载煤粉后进行降温安定；
S3安全检测装置监测煤粉仓5满足安定条件后，煤粉仓进行煤粉的装车运输。
磨机系统向三个煤粉仓5中的第一煤粉仓装载煤粉，三个煤粉仓5中已装载煤粉的第二煤粉仓进入降温安定，三个煤粉仓5中已达到安定条件的第三煤粉仓进行煤粉的装车运输；当第一煤粉仓装载完毕后，第一煤粉仓进入降温安定；当第二煤粉仓满足安定条件时，第二煤粉仓进行装车运输；当第三煤粉仓中煤粉装车完毕且第一煤粉仓装载完毕后，磨机系统向第三煤粉仓装载煤粉。因此三个煤粉仓在同一时刻功能各异，且随着时间的改变，功能交替改变。
其中，降温安定的步骤为：
T1关闭煤粉仓5的入料阀4和出料阀6；
T2开启仓顶除尘器9和仓顶引风机10半小时以上；
用于将煤粉仓中的湿气排出煤粉仓，缓解煤粉仓结露、煤粉结板及煤粉接团等现象的发生。
T3关闭仓顶除尘器9和仓顶引风机10；
T4开启第二惰性气体保护站15，向煤粉仓中充入第二保护气体，直至煤粉仓内氧气浓度不高于12％；
向煤粉仓中的煤粉堆内充氮，降低煤粉中的氧气含量，防止煤粉蓄热自燃。
T5关闭第二惰性气体保护站15，开启第一惰性气体保护站11，向煤粉仓中填充第一保护气体，直至第一保护气体对仓内煤粉进行完全覆盖；
向煤粉仓中进行充入一定数量的CO2，使CO2覆盖在煤粉的表面，防止煤粉与空气中的氧气接触发生氧化反应，从而放热引发自燃。
T6关闭煤粉仓5的所有的阀门，煤粉仓5中煤粉进行静置安定，直至煤粉仓5达到安定条件；
使煤粉仓静置安定，自然降温。
在降温安定的过程中，安全监测装置中监测煤粉仓的温度、氧气浓度和CO浓度；当静止安定过程中，煤粉仓中的监测参数发生异常时，控制系统控制安全保护装置的开启，对煤粉仓进行充氮和/或充CO2保护，以尽早消除安全隐患。
其中，安定条件为：静置安定时间大于或等于6小时，且煤粉温度不超过60℃。
且当用于装车的煤粉仓5在装车过程中温度超过60℃或CO含量超标均应停止装车，使用于装车的煤粉仓5转换为用于降温安定，实施降温安定操作，确保各项安全检测数据合格后再行装车，确保生产安全。
上述实施例中的煤粉仓储系统采用了在一条煤粉生产线配置3个煤粉仓，以使每个煤粉仓在同一时间分别用于接受磨机系统的受粉、降温安定和装车运输，且随着时间的改变，三个煤粉仓的功能交替转换。在实际生产过程中，也可以在一条煤粉生产线上配置3个以上的煤粉仓，使多个煤粉仓的功能进行交替转换来达到上述目的。
本发明提供的煤粉仓储系统通过采用在一条煤粉生产线上采用3个煤粉仓，可以使3个煤粉仓在同一时间分别用于接收磨机系统的受粉、降温安定和装车运输，使煤粉仓中的煤粉充分冷却后再用于运输，降低了煤粉仓中煤粉因温降不稳定或温降不充分，在运输过程中发生自燃自爆的危险；同时，3个煤粉仓的功能可相互转换，可以保证煤粉生产过程和装车运输过程的连续性，提高了生产效率；且由于单个煤粉仓中相对传统煤粉仓在结构上不存在较大改进，可以较好地适用于现有煤粉仓的仓储管理。本发明提供的煤粉安全管理办法，通过采用多个煤粉仓分别用于受粉、降温安定和装车运输，可以在不影响煤粉生产和煤粉运输的状态下，使煤粉进行长时静置以达到较为稳定的安定条件；同时，采用了锁气阀隔绝外部空气、仓底充氮降低氧气含量和仓顶充CO2进行使煤粉隔绝氧气的安全保护措施可以有效地防止煤粉仓中煤粉氧化自燃，提高了煤粉仓的安全条件。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种煤粉仓储系统，其特征在于，包括至少三个煤粉仓(5)，每个所述煤粉仓(5)的仓顶均连接于仓顶分配螺旋(3)，所述仓顶分配螺旋(3)连接于磨机系统；
每个所述煤粉仓(5)均设置有安全保护装置和安全检测装置，所述安全检测装置用于检测所述煤粉仓(5)内的煤粉温度、CO浓度和氧气浓度；所述安全保护装置包括与所述煤粉仓(5)仓顶连通的第一惰性气体保护站(11)和与所述煤粉仓(5)仓底连通的第二惰性气体保护站(15)，所述安全保护装置用于对所述煤粉仓(5)进行降温安定；所述安全保护装置根据所述安全检测装置的检测信号开启或关闭。
2.如权利要求1所述的煤粉仓储系统，其特征在于，所述煤粉仓(5)有三个，三个所述煤粉仓(5)依次接收所述磨机系统中的煤粉，且当其中一个所述煤粉仓(5)用于接收所述磨机系统中的煤粉时，另外两个所述煤粉仓(5)分别用于煤粉的降温安定和装车运输。
3.如权利要求2所述的煤粉仓储系统，其特征在于，所述安全保护装置还包括设置于所述煤粉仓(5)仓顶的仓顶除尘器(9)，所述仓顶除尘器(9)连接有仓顶引风机(10)。
4.如权利要求3所述的煤粉仓储系统，其特征在于，所述第一惰性气体保护站(11)内的第一保护气体为CO2，所述第二惰性气体保护站(15)内的第二保护气体为N2。
5.如权利要求4所述的煤粉仓储系统，其特征在于，所述安全检测装置包括用于检测CO浓度的CO检测仪(12)、用于检测O2浓度的氧传感器(13)以及用于检测煤粉温度的温度传感器(14)。
6.如权利要求5所述的煤粉仓储系统，其特征在于，所述煤粉仓(5)上还设置有用于隔绝空气的锁气阀。
7.一种煤粉安全管理方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的煤粉仓储系统，并包含如下步骤：
所述磨机系统依次向多个所述煤粉仓(5)中装载煤粉；
所述煤粉仓(5)装载煤粉后进行降温安定；
当所述安全检测装置监测所述煤粉仓(5)满足安定条件后，所述煤粉仓(5)进行煤粉的装车运输。
8.如权利要求7所述的煤粉安全管理方法，其特征在于，所述降温安定包括以下步骤：
关闭所述煤粉仓(5)用于装料和用于装车的阀门；
开启所述第二惰性气体保护站(15)，向所述煤粉仓(5)中充入第二保护气体，直至所述煤粉仓(5)内氧气浓度不高于12％；
关闭所述第二惰性气体保护站(15)，开启所述第一惰性气体保护站(11)，向所述煤粉仓(5)中填充第一保护气体，直至所述第一保护气体对所述煤粉仓(5)内煤粉进行完全覆盖；
关闭所述煤粉仓(5)的所有的阀门，所述煤粉仓(5)静置安定。
9.如权利要求8所述的煤粉安全管理方法，其特征在于，所述安定条件为：静置安定时间大于或等于6小时，且煤粉温度不超过60℃。
10.如权利要求9所述的煤粉安全管理方法，其特征在于，在关闭用于装料和用于装车的阀门之后、在开启第二惰性气体保护站(15)之前，还包括：
将所述煤粉仓(5)中的湿气排出所述煤粉仓(5)，且排湿时间不小于半小时。
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