CN111790509A - 磨煤机出口煤粉管防火监测系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磨煤机出口煤粉管防火监测系统，其包括红外温度探测器、红外信号分析装置、CO取样管、CO含量分析装置、综合处理器和UPS供电电源。本发明能实时监测磨煤机出口煤粉管道是否存在燃烧的监测系统，协助大型发电企业运行人员对该异常及时发现，及时处理，将不安全的隐患消灭在初期，保护大型火力发电企业锅炉重要辅助系统的安全运行。

Description

磨煤机出口煤粉管防火监测系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及防火监测技术领域，尤其涉及一种磨煤机出口煤粉管防火监测系统及其控制方法。

背景技术

目前，大型燃煤火力发电企业多采用直吹式制粉系统，该系统将原煤从储煤场经输煤皮带运送至原煤仓短暂储存后，经给煤机输送至磨煤机进行碾磨成煤粉。从锅炉一次风机系统出来的一次风，在一次风机出口分成两路，一路直接进入磨煤机，称为″冷一次风″，用于控制磨煤机出口温度在可控范围内。另一路经空气预热器加热成热空气后，再进入磨煤机，称为″热一次风″。从给煤机进入磨煤机的原煤在磨煤机进行碾磨后，被一次风进行干燥、输送至燃烧器进行燃烧。

磨煤机碾磨后的原煤变成极易燃烧的煤粉，煤粉着火温度随煤炭中的挥发分而上下浮动，煤粉进入炉膛后，首先是其中的水分在炉内火焰、高温烟气和炉墙辐射加热的下被蒸发，然后是挥发分逸出成为可燃气体，可燃气体的化学活性高，着火温度低，着火所需能量少，因此，挥发分逸出后很快着火，挥发分的燃烧能很好的带动煤粉的完全燃烧。

磨煤机正常运行时出口温度应保持在70-90℃之间，高于100℃以上有着火爆炸危险。由于冷一次风的存在，磨煤机出口温度能得到很好的控制。而当磨煤机停运后，残存在煤粉管内的煤粉，尤其是靠近燃烧器区域的煤粉管，由于炉膛火焰的辐射能量会使这部分煤粉管温度偏高，致使煤粉挥发分逐渐析出或存在积存煤粉自燃的现象，如果运行人员未及时察觉并采取措施，可能导致制粉系统发生着火或者爆炸事故，威胁火力发电机组整体的安全稳定运行。

现有的大型燃煤火力发电企业，在磨煤机出口普遍采用布置温度测点的方法来测量磨煤机出口煤粉管的煤粉燃烧情况，这对于磨煤机出口煤粉管发生明显燃烧的情况，能够很好的判断出燃烧的情形，但对于磨煤机出口煤粉管燃烧情况的掌握缺乏有效的支撑，同时，对于尚未出于燃烧的煤粉管也就是出于阴燃状态的煤粉管，温度还未发生大幅度的变化，此时温度测点不能全面反映出煤粉管接下来可能发生的燃烧情形，不利于将异常控制在初期阶段，对整个燃煤锅炉制粉系统的安全性构成了严重的威胁，不利于大型燃煤发电企业对机组长周期安全稳定运行的要求。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种能实时监测磨煤机出口煤粉管道是否存在燃烧的监测系统，协助大型发电企业运行人员对该异常及时发现，及时处理，将不安全的隐患消灭在初期，保护大型火力发电企业锅炉重要辅助系统的安全运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述磨煤机出口煤粉管防火监测系统，包括红外温度探测器、红外信号分析装置、CO取样管、CO含量分析装置、综合处理器和UPS供电电源；

所述红外探测器安装于煤粉管，用于煤粉管处的红外测温；

所述CO取样管安装于煤粉管，用于实时采集煤粉管处的气体标本；

所述红外分析装置电信号连接所述红外探测器，接收红外温度信号并处理该信号；

所述CO含量分析装置连接所述CO取样管，用于接收CO取样并进行分析；

所述综合处理器通过信号传输电缆连接所述红外分析装置和CO含量分析装置，用于接收所述红外信号分析装置与CO含量分析装置的处理结果，并进行分析处理，并将结果输出至DCS系统；

所述UPS供电电源通过电力电缆为系统供电。

在本发明提供的磨煤机出口煤粉管防火监测系统的一种较佳实施例中，所述红外温度探测器采用红外摄像头。

在本发明提供的磨煤机出口煤粉管防火监测系统的一种较佳实施例中，还包括探测器冷却装置，用于冷却红外温度探测器。

在本发明提供的磨煤机出口煤粉管防火监测系统的一种较佳实施例中，所述探测器冷却装置采用压缩空气进行冷却。

所述磨煤机出口煤粉管防火监测系统的控制方法中，所述红外分析装置是否决定将信号传送至所述综合处理器包括以下情况中的一种：

当所述红外信号分析装置通过对比分析，判断所述红外温度探测装置探测出煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2时，向所述综合处理器发出信号1，并将具体温度情况也一并发向所述综合处理器；

当所述红外信号分析装置通过对比分析，判断所述红外温度探测装置探测出煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2时，向所述综合处理器发出信号0，不向所述综合处理器发送具体温度情况。

所述磨煤机出口煤粉管防火监测系统的控制方法中，所述CO含量分析装置是否决定将信号传送至所述综合处理器包括以下情况中的一种：

当所述CO含量分析装置分析出CO含量M＞煤粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述CO含量分析装置向所述综合处理器发出信号1，并将具体CO浓度情况也一并发向所述综合处理器；

当所述CO含量分析装置分析出CO含量M＜煤粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述CO含量分析装置向所述综合处理器发出信号0，不向所述综合处理器发送具体的CO浓度情况。

所述磨煤机出口煤粉管防火监测系统的控制方法中，所述综合处理器包括以下处理方式：

当所述煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＜粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述综合处理器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级1，并触发淡红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＞粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述综合控制器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级2，并触发淡红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＞粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述所述综合控制器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级3，并触发暗红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＜粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述红外信号分析装置与CO含量分析装置均向综合处理器发出信号0，所述综合处理器不向DCS系统发送任何信号。

与现有技术相比，本发明提供的磨煤机出口煤粉管防火监测系统及其控制方法的有益效果是：本发明能实时监测磨煤机出口煤粉管道是否存在燃烧的监测系统，协助大型发电企业运行人员对该异常及时发现，及时处理，将不安全的隐患消灭在初期，保护大型火力发电企业锅炉重要辅助系统的安全运行。同时本装置克服了单一依靠CO含量分析或红外温度的单一检测系统设备的局限，同时采用这两种有效监测方法，更能准确监测出煤粉管道内是否存在燃烧或阴燃的实际情况，大大提高了本装置的有效性，大大提高燃煤锅炉制粉系统的安全性，更好的保障燃煤机组的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明提供的磨煤机出口煤粉管防火监测系统及其控制方法的总流程示意图；

图2图1提供的所述红外分析装置处理的流程示意图；

图3是图1提供的所述CO含量分析装置处理的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语″中心″、″上″、″下″、″左″、″右″、″竖直″、″水平″、″内″、″外″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语″第一″、″第二″、″第三″仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1～图3，本发明提供一种磨煤机出口煤粉管防火监测系统的一较佳实施例，包括红外温度探测器、红外信号分析装置、CO取样管、CO含量分析装置、综合处理器和UPS供电电源；

所述红外探测器安装于煤粉管，用于煤粉管处的红外测温，优选地，所述红外探测器采用红外摄像头，通过红外摄像头拍摄煤粉管处的红外成像图，一般地，所述红外探测器具备耐高温性能，且所述红外探测器应定期清理积灰；

进一步地，为了防止红外探测器烧损，本实施例设置探测器冷却装置对红外探测器进行冷却，优选采用压缩空气进行冷却。

所述CO取样管安装于煤粉管，用于实时采集煤粉管处的气体标本，具体地，所述CO取样管采取在煤粉管道处打孔插入取样管的安装形式，且所述CO取样管应定期吹扫；

所述红外分析装置电信号连接所述红外探测器，接收红外温度信号并处理该信号；

所述CO含量分析装置连接所述CO取样管，用于接收CO取样并进行分析；

所述综合处理器通过信号传输电缆连接所述红外分析装置和CO含量分析装置，用于接收所述红外信号分析装置与CO含量分析装置的处理结果，并进行分析处理，并将结果输出至DCS系统，为了保证综合处理器的使用寿命，所述综合处理器布置在环境温度适宜的电子设备间；

所述UPS供电电源通过电力电缆为系统供电，UPS供电电源即交流不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成交流电的系统设备。

工作原理：磨煤机正常运行及停运备用时，布置在煤粉管处的红外探测器用于拍摄煤粉管处的红外成像图，传输给就近布置的红外信号分析装置，分析得出该测量处的实时温度值T1，并反馈给综合处理器；同时布置在煤粉管处的CO取样管，不断提取该煤粉管处的气体样本，送往就近布置的CO含量分析装置，CO含量分析装置分析出该处煤粉管道中CO的含量M，并将结果送往综合处理器，综合处理器接收红外信号分析装置温度T1与CO含量分析装置CO含量M的信号，进行进一步的分析，最终得出分析结果，并按照预先设定的逻辑决定是否将结果传送至DCS系统，是否触发相应动作信号。

所述监测系统的具体逻辑控制方式如下：

所述红外分析装置是否决定将信号传送至所述综合处理器包括以下情况中的一种：

当所述红外信号分析装置通过对比分析，判断所述红外温度探测装置探测出煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2时，向所述综合处理器发出信号1，并将具体温度情况也一并发向所述综合处理器；

当所述红外信号分析装置通过对比分析，判断所述红外温度探测装置探测出煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2时，向所述综合处理器发出信号0，不向所述综合处理器发送具体温度情况。

所述CO含量分析装置是否决定将信号传送至所述综合处理器包括以下情况中的一种：

当所述CO含量分析装置分析出CO含量M＞煤粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述CO含量分析装置向所述综合处理器发出信号1，并将具体CO浓度情况也一并发向所述综合处理器；

当所述CO含量分析装置分析出CO含量M＜煤粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述CO含量分析装置向所述综合处理器发出信号0，不向所述综合处理器发送具体的CO浓度情况。

所述综合处理器包括以下处理方式：

当所述煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＜粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述综合处理器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级1，并触发淡红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＞粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述综合控制器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级2，并触发淡红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＞粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述所述综合控制器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级3，并触发暗红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＜粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述红外信号分析装置与CO含量分析装置均向综合处理器发出信号0，所述综合处理器不向DCS系统发送任何信号。

值得说明的是：所述易燃信号等级1与易燃信号等级2级别相等，触发的声光报警颜色音量均相同，且颜色不限于淡红色；所述易燃信号等级3级别大于易燃信号等级1和2，触发的声光报警的颜色更深、音量更大；所述综合处理器可选用Modicon TSX Micro系列可编程控制器。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种磨煤机出口煤粉管防火监测系统，其特征在于：包括红外温度探测器、红外信号分析装置、CO取样管、CO含量分析装置、综合处理器和UPS供电电源；

所述红外探测器安装于煤粉管，用于煤粉管处的红外测温；

所述CO取样管安装于煤粉管，用于实时采集煤粉管处的气体标本；

所述红外分析装置电信号连接所述红外探测器，接收红外温度信号并处理该信号；

所述CO含量分析装置连接所述CO取样管，用于接收CO取样并进行分析；

所述综合处理器通过信号传输电缆连接所述红外分析装置和CO含量分析装置，用于接收所述红外信号分析装置与CO含量分析装置的处理结果，并进行分析处理，并将结果输出至DCS系统；

所述UPS供电电源通过电力电缆为系统供电。

2.根据权利要求1所述的磨煤机出口煤粉管防火监测系统，其特征在于：所述红外温度探测器采用红外摄像头。

3.根据权利要求1所述的磨煤机出口煤粉管防火监测系统，其特征在于：还包括探测器冷却装置，用于冷却红外温度探测器。

4.根据权利要求3所述的磨煤机出口煤粉管防火监测系统，其特征在于：所述探测器冷却装置采用压缩空气进行冷却。

5.根据权利要求1～4任一所述的磨煤机出口煤粉管防火监测系统的控制方法，其特征在于：所述红外分析装置是否决定将信号传送至所述综合处理器包括以下情况中的一种：

当所述红外信号分析装置通过对比分析，判断所述红外温度探测装置探测出煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2时，向所述综合处理器发出信号1，并将具体温度情况也一并发向所述综合处理器；

当所述红外信号分析装置通过对比分析，判断所述红外温度探测装置探测出煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2时，向所述综合处理器发出信号0，不向所述综合处理器发送具体温度情况。

6.根据权利要求5所述的磨煤机出口煤粉管防火监测系统的控制方法，其特征在于：所述CO含量分析装置是否决定将信号传送至所述综合处理器包括以下情况中的一种：

当所述CO含量分析装置分析出CO含量M＞煤粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述CO含量分析装置向所述综合处理器发出信号1，并将具体CO浓度情况也一并发向所述综合处理器；

当所述CO含量分析装置分析出CO含量M＜煤粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述CO含量分析装置向所述综合处理器发出信号0，不向所述综合处理器发送具体的CO浓度情况。

7.根据权利要求6所述的磨煤机出口煤粉管防火监测系统的控制方法，其特征在于：所述综合处理器包括以下处理方式：

当所述煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＜粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述综合处理器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级1，并触发淡红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＞粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述综合控制器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级2，并触发淡红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＞煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＞粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述所述综合控制器通过分析后向DCS系统发送煤粉管易燃信号等级3，并触发暗红色声光报警；

当所述煤粉管温度T1＜煤粉燃点温度T2、且所述CO含量M＜粉不发生明火时的CO含量最高点M0时，所述红外信号分析装置与CO含量分析装置均向综合处理器发出信号0，所述综合处理器不向DCS系统发送任何信号。

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