CN108896116A - 一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法 - Google Patents

一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，属于工业安全技术领域，该方法包含如下步骤：S1：确定煤粉泄漏、燃烧、爆炸事故易发的区域和设备；S2：进行煤粉爆炸特性实验测试，确定煤粉爆炸特性参数，并设定参数预警及控制指标；S3：进行煤粉燃烧特性实验测试，确定煤粉不同阶段自然发火指标气体，并以此确定预警和控制指标；S4：将煤粉泄漏进行分级，并设置不同量级的粉尘浓度传感器进行在线监控，实现分级预警和防控；S5：将在线监控系统与喷淋装置和主动抑爆装置相连；S6：将在线监控系统与DCS系统互联，对生产系统进行控制。本发明方法能够实现煤粉泄漏过程中关键参数的在线监测，并对泄漏、燃烧及爆炸事故的超前预警的目的。

Description

一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法
技术领域
本发明属于工业安全技术领域，涉及一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法。
背景技术
在大型煤气化工艺中，煤粉的制备采取“研磨干燥+磨粉分离收尘+中间储仓”的工艺技术，由于所制备的煤粉相对于普通煤粉水分含量和灰分含量低、煤粉的粒径小(粒径基本在90μm以下，粒径小于75μm的煤粉大于80％)，与普通煤粉相比，其粉尘层和粉尘云的引燃温度低、点火能量小、爆炸下限低，更容易发生爆炸；最大爆炸压力及爆炸压力上升速率大，发生爆炸后破坏力大。其煤粉制备系统一旦发生煤粉爆炸事故可能连带其他化工装置造成更严重的后果，甚至发生灾难性的事故。
目前，在煤化工行业所应用的监控系统，主要针对生产工艺过程进行监控，如DCS生产过程控制系统、紧急停车系统等，尚没有专门针对煤粉泄漏、燃烧、爆炸事故的在线监控系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，实现煤粉泄漏过程中关键参数的在线监测，并对泄漏、燃烧及爆炸事故的超前预警的目的。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，该方法包含如下步骤：
S1：通过危险源辨识，确定煤粉泄漏、燃烧、爆炸事故易发的区域和设备；
S2：进行煤粉爆炸特性实验测试，确定煤粉爆炸特性参数，并设定参数预警及控制指标；
S3：进行煤粉燃烧特性实验测试，确定煤粉不同阶段自然发火指标气体，并以此确定预警和控制指标；
S4：将煤粉泄漏进行分级，并设置不同量级的粉尘浓度传感器进行在线监控，实现分级预警和防控；
S5：将在线监控系统与喷淋装置和主动抑爆装置相连，对煤粉泄漏、燃烧及爆炸事故进行自动控制；
S6：将在线监控系统与DCS系统互联，对生产系统进行控制。
进一步，步骤S2中，所述煤粉爆炸特性参数包含煤粉爆炸下限浓度、粉尘层最低着火温度、粉尘云最低着火温度、极限氧含量、最大爆炸压力及最大压力上升速率。
进一步，步骤S2中，设定参数预警及控制指标包含监测过程中的温度，压力，煤粉浓度及氧气浓度。
进一步，步骤S4中，煤粉泄漏分为三级，包含一般泄漏，严重泄漏以及不可控泄漏；
其中，一般泄漏指易燃易爆粉体未明显从设备、管线中泄漏，但可造成周边环境可燃易爆粉体明显堆积，浓度<1g/m3，即毫克量级；
严重泄漏指易燃易爆粉体明显从设备、管线中漏出，但尚未达到易燃易爆粉体的爆炸下限浓度，浓度≥1g/m3，即克级；
不可控泄漏指易燃易爆粉体明显从设备、管线中漏出，并达到或超过该介质的爆炸下限浓度，浓度达到几十克每立方米。
进一步，步骤S5中，所述在线监测系统的硬件系统包含粉尘浓度传感器，CO传感器，氧气传感器，信号分离器，监测监控系统控制箱，交换机和操作员站，其中粉尘浓度传感器，CO传感器，氧气传感器均通过信号分离器连接至监测监控系统控制箱，监测监控系统控制箱连接至交换机将实时采集的数据发送到所述操作员站；
在线监控系统与喷淋装置相连，实现自动控制，是在线监控系统在监测到煤粉泄漏之后，通过探测泄漏煤粉的浓度，确定泄漏等级，发出报警信号，同时发出信号实时控制不同级别喷淋装置的开启，实现自动降尘的目的；
在线监控系统与主动抑爆装置相连，实现自动控制，是在线监控系统探测到煤粉浓度超过爆炸极限，且自动抑爆装置火焰传感器探测到爆炸火焰信号时，将信号及时传输给主动抑爆装置的控制器，控制器自动控制抑爆装置喷洒抑爆介质，将火焰扑灭，防止爆炸事故进一步扩大。
本发明的有益效果在于：本发明方法主要解决了：①煤粉泄漏过程中关键参数的在线监测；②通过设置控制指标，实现对泄漏、燃烧及爆炸事故的超前预警；③实现对喷淋装置、主动抑爆装置等控制装置运行状态的实时监测，并在达到预警指标后对其进行自动控制；④实现与生产过程的DCS系统互联，通过预警发出指令，使DCS系统对生产系统进行及时控制。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明流程图；
图2为本发明在线监控系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本发明为一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，该方法包含如下步骤：
a.通过危险源辨识，确定煤粉泄漏、燃烧、爆炸事故易发的区域和设备。
b.通过煤粉爆炸特性实验测试，确定煤粉爆炸下限浓度、粉尘层最低着火温度、粉尘云最低着火温度、极限氧含量、最大爆炸压力及最大压力上升速率等参数值，以此为依据设置在线监测过程中温度、压力、煤粉浓度、O2浓度等参数的预警和控制指标。
c.通过煤粉燃烧特性实验测试，确定煤粉不同阶段自然发火指标气体，以此为依据确定CO等参数的预警和控制指标。
d.将泄漏分为一般泄漏(微泄漏)、严重泄漏以及不可控泄漏，通过不同量级的粉尘浓度传感器进行在线监控，实现分级预警和防控。
e.将在线监控系统与喷淋装置、主动抑爆装置等控制装置相连，实现对煤粉泄漏、燃烧及爆炸事故的自动控制。
f.将在线监控系统与生产过程的DCS系统互联，通过发出预警指令，实现对生产系统的控制。
煤粉泄漏分为三级，包含一般泄漏，严重泄漏以及不可控泄漏；
其中，一般泄漏指易燃易爆粉体未明显从设备、管线中泄漏，但可造成周边环境可燃易爆粉体明显堆积，浓度<1g/m3，即毫克量级；
严重泄漏指易燃易爆粉体明显从设备、管线中漏出，但尚未达到易燃易爆粉体的爆炸下限浓度，浓度≥1g/m3，即克级；
不可控泄漏指易燃易爆粉体明显从设备、管线中漏出，并达到或超过该介质的爆炸下限浓度，浓度达到几十克每立方米；煤粉的爆炸下限浓度一般在几十克每立方米到几百克每立方米不等。
在线监控系统
如图2所示，在线监控系统分为硬件和软件两个部分，其中硬件部分包括：依次连接的各类传感器如粉尘浓度传感器，CO传感器，氧气传感器等、信号分离器、监测监控系统控制箱、交换机、操作员站等组成。
软件的主要功能模块包括实时数据库、设备通讯服务程序、HMI画面、网络通讯程序、接口SDK、Web应用服务、关系数据转储、数据转发、扩展组件等几个部分。
在大型煤气化煤粉制备工艺过程中，在煤粉收集器、粉煤仓、设备软连接等多处存在煤粉泄漏危险，容易引发燃烧、爆炸事故。需要对真个工艺过程进行爆炸危险源辨识分析的基础上，具体确定其危险环节或部位；以原料煤粉燃烧爆炸特性参数值为依据设定各监控参数的控制指标，对其进行在线监测；通过监控系统与喷淋装置、主动抑爆装置及DCS生产过程控制系统相连，对事故进行有效控制。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：
S1：通过危险源辨识，确定煤粉泄漏、燃烧、爆炸事故易发的区域和设备；
S2：进行煤粉爆炸特性实验测试，确定煤粉爆炸特性参数，并设定参数预警及控制指标；
S3：进行煤粉燃烧特性实验测试，确定煤粉不同阶段自然发火指标气体，并以此确定预警和控制指标；
S4：将煤粉泄漏进行分级，并设置不同量级的粉尘浓度传感器进行在线监控，实现分级预警和防控；
S5：将在线监控系统与喷淋装置和主动抑爆装置相连，对煤粉泄漏、燃烧及爆炸事故进行自动控制；
S6：将在线监控系统与DCS系统互联，对生产系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，其特征在于：步骤S2中，所述煤粉爆炸特性参数包含煤粉爆炸下限浓度、粉尘层最低着火温度、粉尘云最低着火温度、极限氧含量、最大爆炸压力及最大压力上升速率。
3.根据权利要求2所述的一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，其特征在于：步骤S2中，设定参数预警及控制指标包含监测过程中的温度，压力，煤粉浓度及氧气浓度。
4.根据权利要求1所述的一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，其特征在于：步骤S4中，煤粉泄漏分为三级，包含一般泄漏，严重泄漏以及不可控泄漏；
其中，一般泄漏指易燃易爆粉体未明显从设备、管线中泄漏，但可造成周边环境可燃易爆粉体明显堆积，浓度<1g/m3，即毫克量级；
严重泄漏指易燃易爆粉体明显从设备、管线中漏出，但尚未达到易燃易爆粉体的爆炸下限浓度，浓度≥1g/m3，即克级；
不可控泄漏指易燃易爆粉体明显从设备、管线中漏出，并达到或超过该介质的爆炸下限浓度，浓度达到几十克每立方米。
5.根据权利要求1所述的一种大型煤气化装置煤粉泄漏爆炸在线监测方法，其特征在于：步骤S5中，所述在线监测系统的硬件系统包含粉尘浓度传感器，CO传感器，氧气传感器，信号分离器，监测监控系统控制箱，交换机和操作员站，其中粉尘浓度传感器，CO传感器，氧气传感器均通过信号分离器连接至监测监控系统控制箱，监测监控系统控制箱连接至交换机将实时采集的数据发送到所述操作员站；
在线监控系统与喷淋装置相连，实现自动控制，是在线监控系统在监测到煤粉泄漏之后，通过探测泄漏煤粉的浓度，确定泄漏等级，发出报警信号，同时发出信号实时控制不同级别喷淋装置的开启，实现自动降尘的目的；
在线监控系统与主动抑爆装置相连，实现自动控制，是在线监控系统探测到煤粉浓度超过爆炸极限，且自动抑爆装置火焰传感器探测到爆炸火焰信号时，将信号及时传输给主动抑爆装置的控制器，控制器自动控制抑爆装置喷洒抑爆介质，将火焰扑灭，防止爆炸事故进一步扩大。
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