（国家能源蓬莱发电有限公司 山东蓬莱 265601）
摘要：该文针对现有普遍存在的煤仓管理问题进行分析，详细阐述了现有煤仓管理过程所存在的问题及煤仓安全监控系统具有的优势，通过对其原理分析及应用效果分析论证了煤仓安全监控系统成功应用的结论。煤仓煤位安全监控系统必将进一步推进智慧电厂的建设。
关键词：煤仓；安全；应用；效果
1概要
对于大型火电厂而言，制粉系统是制造和输送燃烧介质的重要系统。其运行的连续性以及产生介质的质量好坏都将直接关系到炉膛内的燃烧工况，同时影响机组的安全运行。煤仓作为火电厂制粉系统中想炉膛输送介质的第一道“关卡”，其重要性不言而喻。
煤仓虽然是火力发电厂的辅助设备，但煤仓作为煤料进入锅炉的入口，一旦发生堵煤问题必将影响燃料的正常输入，造成给煤机断煤，导致锅炉燃烧不稳定，锅炉热负荷大幅度下降，并且极易出现燃烧恶化甚至造成锅炉熄火机组非计划停运。另外，当断煤发生时，机组主气温、主汽压力大幅度波动，水冷壁汽水分界面不稳定，将会出现传热恶化，久而久之将造成水冷壁爆管。
因此，避免煤仓出现堵煤的关键点是要掌握煤仓内部煤料流动情况及分布情况，采用可视化管理对煤仓及仓内物料进行管理，使管控人员能够准确、直观的观察仓内煤料是否存在较大隐患，在事故的源头将危害予以消除。
2现有煤仓管理手段及存在的问题
目前，大型火力发电厂上煤系统均采用皮带传输、煤仓囤积放料的形式来保障磨煤机内煤料的正常供给。该上煤方式经济便利、能耗较小，但是仍然存在着较大的安全隐患。
2.1煤仓内部煤料自燃隐患
长期积存的煤会因缓慢氧化作用而温度逐渐升高，达到燃点后会发生自燃。煤体存放时间越长，发生自燃的概率也就越大，并且自燃是一个相对缓慢的过程，不容易提前发现。煤仓内煤料自燃危害性极大，煤仓温度过高，仓内顶部或给煤机出现的煤有大量有毒有害气体，一氧化碳、二氧化碳浓度明显超标，甚至有带有明火的煤块引燃磨煤机内煤尘，从而引发大规模火灾及爆炸。
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图2-1 某厂煤仓自燃
因此，及时监测和判断煤仓自燃趋势并且采取有效措施防止自燃，对电厂设备安全具有着十分重要的意义。
2.2煤料板结
原煤在煤仓内依靠自身的重力向下流动的过程中，贴近仓壁的煤与仓壁产生摩擦力，同时由于煤仓锥段自上而下逐渐收缩，在受到上部煤层挤压力的作用下，煤仓下部被压实，最终形成贴壁生根状态，造成煤仓下部形成板结。原煤含泥性重，粘附力大，在重力的作用下，煤仓下部被压紧、被压实，形成板结。
煤仓内部煤体出现板结时将会加剧堵煤发生的可能性，同时影响了仓体的有效容积，致使给料司机不得不频繁补煤，额外增加了较大的工作量。同时仓内煤体板结严重时将会造成棚煤，大量煤体堆积在仓体仓壁，这也将造成测量仪器的错误测量，严重时将导致事故发生。
2.3现有煤仓管理手段
目前，在我国煤仓常用煤位测量系统的有电容式、超声波式、重锤式。
以上料位计应用时均无法避免仓内板结、棚煤时测量出现的偏差，目前运行人员没有手段直观、全面、可靠了解料仓内的情况。以有效控制料位，难以及时发现仓内棚料、板结、露眼、堵料、偏烧等异常情况，难以提前预防和及时处理，难以实现料仓的信息化管理，难以落实料仓的科学、高效管理。为消除安全隐患，节省运行维护成本，全面监测料仓内部实际料位情况，采用一款既能视频监视料仓内部情况又能智能追踪料位高度距离的料位追踪视频监测装置，从而保证料仓内部真实情况的全面掌握。
3煤仓安全监控系统
煤仓安全监控系统，是集视频监视、料位测量与控制、温度的测量于一体的监控型系统，整个系统在控制上精准和人性化，可满足运行人员的控制需求。煤仓安全系统即可直观观察仓内煤的实际情况，能根据测距系统的测量，了解到仓内的料位，并根据控制信号实现自动的上煤、停煤操作，提高输煤系统的自动化水平，同时又能测量煤粉表面温度，实现高温报警，预防煤粉自燃的产生。
3.1 煤仓安全监控系统组成
煤仓安全监控系统由两大功能块组成：煤仓视频监控系统和煤仓测量控制系统。
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图3-1 煤仓安全监控系统布局
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图3-2煤仓安全监控系统示意图
煤仓视频监控系统由就地监控、硬盘录像机、显示器、就地照明、就地配电柜、中间通讯光缆、吹扫过滤组件、集控室监测等部分构成。集控室监测可以实现远程的观测控制，通过鼠标或者遥控器，可在任何一路视频输出端上调出本系统内任一摄像机图像信号，并可对摄像机的动作进行操作。通过编程，可以在任意设定的范围内，定时循环显示图像信号。系统具有远距离通讯、远距离控制、视频录像、画面分割等功能。系统采用高清晰一体机，多倍光学变焦，自动光圈，配置电动云台、编码器，有效的保证了系统的长期稳定运行。
煤仓测量控制系统由测距系统、测温系统、视频控制器、光纤等组成。测距系统进行煤位测量，测出的煤位经过视频控制器的处理，显示在终端显示器上，并输出模拟量4-20mA信号供DCS作为煤位监测与控制的依据；测温系统进行煤温测量，测出的煤温经过视频控制器的处理，显示在终端显示器上，并输出模拟量4-20mA信号供DCS作为温度报警输入。信号类型和数量可根据客户的实际需求进行选配，灵活多变，满足客户多样性的非标定制。
3.2 具有独特设计方式的防尘系统
针对仓内部粉尘较大、且颗粒携带较高静电的现象，可采取防尘系统解决。防尘系统以压缩空气作为动力源，可在镜头或摄像头处形成环形风幕进行保护，防止粉尘在镜头或灯具上附着，确保监视系统及测距系统在仓内特殊环境下正常工作。为避免压缩空气含水造成设备出现非消耗性损坏，可将空气过滤组件安装在主压缩空气管路上，管路分支在空气过滤组件后开始。
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图3-3 防尘系统安装示意图
3.3 煤仓安全监控系统所具有的优势
3.3.1 能够实现全工况全时段可视化管理
在煤仓安全监控系统出现之前，煤仓的监视手段均是通过现场观察孔对仓内进行不定期巡检、观察，这种老旧的管理维护方式存在着以下问题：第一、在长时间运行后观察孔常常出现堵塞视线模糊，造成维护人员无法对仓内煤料情况有一个清晰的认识；第二、通过观察孔，维护人员往往只能看到固定的一块煤料，视角极为狭隘，严重影响维护人员对仓内具体形势判断，从而导致事故发生；第三、观察时段不能保证连续性及完整性，因维护人员巡检时往往进行即时检查，因此当仓内煤料出现棚煤、板结、挂壁时，并不能及时发现；
通过改造后的煤仓安全监控系统，能够实现全天候24小时、全方位360度无死角观察仓内煤料情况，并且能够将已监视画面进行储存、回放。使运行维护人员无需深处现场便可准确掌握仓内煤位情况，并且通过回放可以将遗漏时段进行查看、管理。这为管理维护人员的工作提供了极大的方便。
3.3.2准确的料位测距设备实现上煤管理自动化
煤仓安全监控系统整合了现有先进的激光测距系统，能够实时传输目前监测煤位，同时对仓内粉尘环境具有极强的抗干扰能力。
另外，该系统可以实现模拟量输出及数字量输出，可与厂方DCS、PLC系统完全兼容，实现煤料高低报警、模拟量曲线制作，实现煤仓测距系统数字化、信息化。
3.3.3定期对煤仓进行烧空仓
煤仓堵煤频发的原因即为仓内煤料过多，造成仓内煤料过度挤压。各厂运行人员均认可定期烧空仓能够将堵料情况降低到极小程度。然而在缺乏监视手段、测距设备不可靠的情况下无法真正做到烧空仓。
然而煤仓监视测距系统通过监视手段、测距手段相结合，为运行人员提供了视觉、数字两种保障手段，能够保证在定期烧空仓时煤料不断。
4煤仓安全监控系统应用效果及经济收益
4.1 煤仓安全监控系统应用效果
煤仓安全监控测距系统不仅能够满足传统煤位测量系统的一般测量功能，而且能够全工况全时段的进行煤位、煤温测量，同时采用球型云台设计，并配合防尘系统，为用户提供了可视化的全方位的煤仓内部清晰图像，便于用户对仓内煤料情况了如指掌。
4.1.1煤仓安全监控系统则着重在于煤仓内部安全工况的监视，有效监视煤仓内部原煤输送状态及安全状态，能够及早发现、及早处理，历史记录，做到有效追踪、在线监视，为管理提供依据。集控室监测可以实现远程的观测控制，通过鼠标或者遥控器，在任何一路视频输出端上调出本系统内任一摄像机图像信号，并可对摄像机的动作进行操作。
4.1.2测量煤粉表面温度，实现高温报警，预防煤粉自燃的产生。测温系统进行煤温测量，测出的煤温经过视频控制器的处理，显示在终端显示器上，并输出模拟量4-20mA信号供DCS作为温度报警输入。
4.1.3测距系统进行煤位测量，测出的煤位经过视频控制器的处理，显示在终端显示器上，并输出模拟量4-20mA信号供DCS作为煤位监测与控制的依据，并根据控制信号实现自动的上煤、停煤操作，提高输煤系统的自动化水平。
4.1.4针对仓内部粉尘较大、且颗粒携带较高静电的现象，采取防尘系统解决。防尘系统以压缩空气作为动力源，可在镜头或摄像头处形成环形风幕进行保护，防止粉尘在镜头或灯具上附着，确保煤仓安全系统在仓内特殊环境下正常工作。
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图4-1 煤仓安全监控系统就地显示效果图
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图4-2上煤时煤仓安全监控系统效果图
4.2 煤仓安全监控经济效益
有效监视煤仓内部原煤输送状态及安全状态，并实现自动控制，能够对事故隐患及早发现、及早处理，有历史记录，做到有效追踪、在线监视，为管理提供依据，有效确保煤仓安全，并能够有效保障机组的安全稳定运行。同时燃烧的稳定也保障了机组满负荷发电，带来可观的经济效益。
结论
智慧电厂是以物理电厂、数字化电厂为基础，以发电过程的数字化、自动化、信息化、标准化为基础，以管控一体化、大数据、云计算、物联网、AR虚拟现实为平台，集成智能传感与执行、智能控制与优化、智能管理与决策等技术，形成一种具备自学习、自适应、自组织、自趋优、自恢复的智能发电运行控制管理模式，实现更加安全、高效、清洁、低碳、灵活的生产目标。智能化电厂在此基础上，还加入智能化煤场、数字化视频监控等。
随着经济和科学技术的发展，智慧电厂已经越来越受到企业的重视，其发展也是一种必然的结果，它的预期效果也是显著的。作为电力主要来源的火电厂，应用煤仓煤位安全监控系统必将进一步推进智慧电厂的建设。