煤炭自燃不僅降低煤炭質(zhì)量，還會(huì)造成火災(zāi)，并產(chǎn)生大量的煙霧煙塵，形成二氧化硫、氮氧化物、烴類等有害氣體，將對企業(yè)和環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞和影響。通過使用煤堆測溫儀對煤場煤堆內(nèi)部進(jìn)行溫度監(jiān)測，可及時(shí)了解煤堆內(nèi)部的發(fā)熱狀況，及早采取措施，消除煤堆自燃現(xiàn)象的發(fā)生，防止煤場煤堆自燃帶來的嚴(yán)重后果。

插入式測溫儀通過測溫探桿對具有一定高度或深度的物料進(jìn)行溫度監(jiān)測，常備搭配在封閉煤場環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、筒倉安全監(jiān)測系統(tǒng)中，是煤場煤溫監(jiān)測防煤自燃的重要管理手段。

堆場往往會(huì)把煤堆壓實(shí)后儲(chǔ)存,導(dǎo)致孔隙率減小,煤堆氧化層的深度也相應(yīng)減小,根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn),氧化層往往位于表層以下1米至4米深度范圍。從煤場實(shí)際情況看,煤堆自燃還表現(xiàn)出非常明顯的局部區(qū)域發(fā)性特點(diǎn),原因有很多,比如某位置存在一些煤塊,導(dǎo)致該位置的供氧條件很好;或者某位置的煤在堆放過程中受潮,含水分較多。首先發(fā)生自熱的位置稱為“熱點(diǎn)”,熱點(diǎn)相比于煤堆的其它位置,首先滿足了自燃的條件,更早的開始發(fā)熱自燃,自燃一旦開始,煤溫就可以達(dá)到230度,此時(shí)熱點(diǎn)放熱速度很快,向四周傳導(dǎo),感染本來還沒有發(fā)熱、還沒有滿足自燃條件的煤堆,促使它們開始升溫,并加速氧化反應(yīng),加速進(jìn)入自燃狀態(tài),如此循環(huán),熱點(diǎn)的區(qū)域體積不斷擴(kuò)大,不僅造成越來越大的損失,也因?yàn)轶w積太大而很難處理。這就是為什么當(dāng)我們觀察到煤堆表面冒煙,再把煤堆翻開后發(fā)現(xiàn)無論是氧化層、冷卻層還是室息層都開始自燃的原因。綜上所述,我們預(yù)防煤堆自燃的關(guān)鍵就是盡早發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn),在熱點(diǎn)剛剛出現(xiàn),感染的體積還比較小的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn),就采 取措施把禍患消滅掉,極大的減小了損耗,而且很容易處理。

二、監(jiān)測方案

1、煤堆監(jiān)控方案的主要設(shè)計(jì)原則是通過有效手段了解整個(gè)煤堆內(nèi)部溫度情況。

現(xiàn)狀是：人工巡檢是現(xiàn)場為通行的作法,但是靠一兩個(gè)工人扛2米的溫度計(jì)巡邏根本達(dá)不到有效測量密度,熱電阻插入煤堆需要幾分鐘才可以測量準(zhǔn)確,而且煤場很多地方行走不便,煤場環(huán)境惡劣,有斗輪機(jī)等大型設(shè)備作業(yè),安排太多的人測溫也非常不安全;還有堆場使用紅外溫槍或熱成像設(shè)備,該類設(shè)備都只能測量表面溫度,煤堆自熱自燃主要從內(nèi)部開始,所以達(dá)不到使用目的,導(dǎo)致選型失敗。所以現(xiàn)場明知防自熱自燃的重要性,卻無可奈何。

內(nèi)蒙古德明電子科技有限公司設(shè)計(jì)的方案是利用插入式探桿，監(jiān)測氧化層內(nèi)的分層溫度變化受到供氧量和散熱條件的制約,煤堆自燃的發(fā)源點(diǎn)主要發(fā)生在煤堆側(cè)表面以內(nèi)1米到4米深度范圍內(nèi)。如圖(煤堆豎剖面)所示,首先觀察從煤堆斜面至以內(nèi)1米深度范圍(即黑色實(shí)線至紅色虛線之間的區(qū)域),因?yàn)榫o鄰空氣,煤的散熱量大于發(fā)熱量,所以煤自熱初期所發(fā)出的熱量,不能得到有效積累,不能導(dǎo)致溫度明顯升高,所以這個(gè)區(qū)域的煤很難自燃;觀察從煤堆斜面以內(nèi)4米深度至煤堆中心的范圍(即黃色虛線至藍(lán)色虛線之間的區(qū)域),因?yàn)檠鯕夤?yīng)量太少,無法為煤發(fā)熱提供足夠的氧氣,所以很難自燃;觀察煤堆上表面(即灰色實(shí)線),因?yàn)橥L(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤堆斜面,所以相對于煤堆斜面,它很不易發(fā)生自熱自燃;觀察煤堆下表面(即綠色實(shí)線),因?yàn)榫o貼地面,供氧量不足,而難發(fā)生自燃;后,觀察從煤堆斜面以內(nèi)1米深度至煤堆斜面以內(nèi)4米深度范圍(即紅色虛線至黃色虛線之間的區(qū)域),這個(gè)區(qū)域的供氧量滿足煤發(fā)熱自燃的需要,并且散熱量不足以把煤發(fā)出的熱量及時(shí)發(fā)散到空氣中,熱量不斷積累,煤溫不斷加速升高,終導(dǎo)致嚴(yán)重的自燃,在該區(qū)域自燃后,大量的熱量不斷向煤堆中心和煤堆表面?zhèn)鬟f(即向藍(lán)色虛線和黑色實(shí)線方向),終形成我們從煤堆外面看到的冒汽冒煙等現(xiàn)象。所以,當(dāng)我們觀察到煤堆表面某處冒汽冒煙時(shí),并不是表皮首先發(fā)熱自燃,而是表面以內(nèi)1米至4米區(qū)域經(jīng)過一段時(shí)間的自燃,終把熱量傳遞出來,形成的結(jié)果。所以觀察表面發(fā)熱自燃只是治標(biāo),觀察表面以內(nèi)1米至4米區(qū)域發(fā)熱自燃才是治本。綜合考慮溫度監(jiān)測的有效性和實(shí)用性,我們往往選擇表面以內(nèi)2米深度的區(qū)域作為監(jiān)測區(qū)域。

2、測點(diǎn)高度的選擇

例如200米長度*50米寬度的條形煤堆,在150米長度處的煤堆左側(cè)斜面,斜面高度15米,那么觀察從0米到15米高度的這塊長條區(qū)域,該區(qū)域具有基本相同的供養(yǎng)氧件和散熱條件,所以更容易具有相似的煤的發(fā)熱情況,所以測量其中一點(diǎn)往往具有較強(qiáng)的代表性。考慮到無線測溫探頭在實(shí)際操作中的便捷性,和吹風(fēng)方向通常由煤堆斜面的底部沿著煤堆斜面向上(導(dǎo)致煤堆斜面靠近底部的位置供氧量比較大),我們往往選擇從距離地面向上2米的高度,把探頭垂直插入煤堆斜面,插入深度在1米到4米之間。

煤矸石山溫度場監(jiān)測防自燃系統(tǒng)特點(diǎn)：

◆無線LORA測溫采集終端型號(hào)：IDM-102AP
◆測量范圍： -200℃～1100℃
◆測量精度：溫度±0.2℃
◆分辨率：溫度0.1℃
◆通訊接口：無線發(fā)射，可選RS-485、RS-232。
◆數(shù)據(jù)記錄：跟蹤溫度隨環(huán)境等的變化，自動(dòng)記錄溫度數(shù)據(jù)，溫度記錄聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)保存至電腦硬盤
◆報(bào)警輸出：設(shè)定報(bào)警溫度，畫面溫度數(shù)據(jù)會(huì)不停閃爍并輸出報(bào)警聲音（溫度過高、過低報(bào)警等）。
◆電腦上可以實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度、記錄溫度、查詢溫度、輸出溫度報(bào)警、打印溫度報(bào)表、查看溫度歷史曲線等。
◆根據(jù)客戶需求還可以增加“短信預(yù)警”功能（溫度過高時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信報(bào)警信息到相關(guān)人員手機(jī)上）。
◆對于客戶進(jìn)行二次開發(fā)需要，可提供通訊協(xié)議及相關(guān)技術(shù)支持。
◆采用工業(yè)電路板全隔離設(shè)計(jì)，控制器都具有較強(qiáng)的防雷措施。

審核編輯 黃宇