煤炭自燃不僅降低煤炭質(zhì)量，還會造成火災(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)部進行溫度監(jiān)測，可及時了解煤堆內(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。

堆場往往會把煤堆壓實后儲存,導致孔隙率減小,煤堆氧化層的深度也相應(yīng)減小,根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗,氧化層往往位于表層以下1米至4米深度范圍。從煤場實際情況看,煤堆自燃還表現(xiàn)出非常明顯的局部區(qū)域發(fā)性特點,原因有很多,比如某位置存在一些煤塊,導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”,熱點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,煤溫就可以達到230度,此時熱點放熱速度很快,向四周傳導,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),加速進入自燃狀態(tài),如此循環(huán),熱點的區(qū)域體積不斷擴大,不僅造成越來越大的損失,也因為體積太大而很難處理。這就是為什么當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,在熱點剛剛出現(xiàn),感染的體積還比較小的時候,發(fā)現(xiàn)熱點,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)計原則是通過有效手段了解整個煤堆內(nèi)部溫度情況。

現(xiàn)狀是：人工巡檢是現(xiàn)場為通行的作法,但是靠一兩個工人扛2米的溫度計巡邏根本達不到有效測量密度,熱電阻插入煤堆需要幾分鐘才可以測量準確,而且煤場很多地方行走不便,煤場環(huán)境惡劣,有斗輪機等大型設(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,所以達不到使用目的,導致選型失敗。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(即黑色實線至紅色虛線之間的區(qū)域),因為緊鄰空氣,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,不能導致溫度明顯升高,所以這個區(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(即黃色虛線至藍色虛線之間的區(qū)域),因為氧氣供應(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(即灰色實線),因為通風量遠遠小于煤堆斜面,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(即綠色實線),因為緊貼地面,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)出的熱量及時發(fā)散到空氣中,熱量不斷積累,煤溫不斷加速升高,終導致嚴重的自燃,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(即向藍色虛線和黑色實線方向),終形成我們從煤堆外面看到的冒汽冒煙等現(xiàn)象。所以,當我們觀察到煤堆表面某處冒汽冒煙時,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,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,所以測量其中一點往往具有較強的代表性。考慮到無線測溫探頭在實際操作中的便捷性,和吹風方向通常由煤堆斜面的底部沿著煤堆斜面向上(導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：

◆無線LORA測溫采集終端型號：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，自動記錄溫度數(shù)據(jù)，溫度記錄聯(lián)機實時保存至電腦硬盤
◆報警輸出：設(shè)定報警溫度，畫面溫度數(shù)據(jù)會不停閃爍并輸出報警聲音（溫度過高、過低報警等）。 
◆電腦上可以實時監(jiān)控溫度、記錄溫度、查詢溫度、輸出溫度報警、打印溫度報表、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（溫度過高時自動發(fā)送短信報警信息到相關(guān)人員手機上）。
◆對于客戶進行二次開發(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，控制器都具有較強的防雷措施。   

軟件監(jiān)測平臺：