...态 煤炭物流园储煤筒仓成功封顶

胡鹏程　王泽瑞

[摘 要]对于储煤筒仓这一特殊类型建筑物，现行建筑消防设计规范未予以明确规定。根据相关技术规范，结合实际工作经验，分析了储煤筒仓的火灾危险性，探讨了此类建（构）筑物的消防设施设置要求，提出了较为合理的消防技术管理，为此类建（构）筑物的消防设计提供参考。

[关键词]储煤筒仓；消防技术；管理

中图分类号：TD532.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0076-02

1.引言

储煤筒倉内根据煤的物理化学特性，储存过程中储煤内部发生氧化反应，产生的热量不易扩散，会导致筒仓储存的储煤自燃。储煤的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜伏、自热、燃烧和熄火四个阶段，在自燃过程中会产生大量的CO以及CH4等易燃易爆气体，在达到一定浓度后会与O2混合发生爆炸，其中存在高挥发成分的煤种更易发生自燃现象。因此，储煤筒仓的消防技术与管理显得尤为重要。

2.现行消防规范对储煤筒仓消防要求

对于储煤筒仓这类建（构）筑物的消防设施的设置，现行《建筑防火设计规范》未予以规定。目前主要参照拓油化工全厂性仓库及堆场设计规定》（GB 50475-2008）[1]、《化工粉体工程设计通用规范》（HG/T 20518-2008）和《火力发电厂运煤设计技术规程》（DLT 5187.1-2004），《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》（DL/T 5203-2005等设计规范的有关内容要求。

通过整理上述规范相关内容，总结其具体要求如下：（1）筒仓应设有防火、防爆设施和处理自燃物料的应急措施。（2）筒仓应设置性能可靠的连续测量的料位计，并根据物料特性分别设置温度、可燃气体（包括CH、和CO等）、烟气、粉尘浓度检测报警装置及连锁高料位开关。料位计及相关检测报警信号应送入系统控制室或DSC系统。（3）仓面应设置通风机，仓顶沿仓壁周围应设置瓦斯排放孔，仓顶结构应采取泄爆设施；筒仓内存放自燃、发热、散湿及易散发有害气体物料时，筒仓上方应设置相应的通风排气管口。有粉尘爆炸危险的筒仓，其顶部盖板应设置必要的泄压设施，或设置防爆门。（4）当采用筒仓贮存自燃倾向性高的煤种时，应设置惰化系统，宜在储煤仓上部空间或金属煤斗下部设置通入灭火用惰性气体的引入管（DN≥25mm）固定接口；应设置通风排风系统，排除筒仓上部可燃气体，不留死角。

3.储煤筒仓的消防技术与管理

依据储煤筒仓消防设计，参照上述规范，此类建（构）筑物消防设施设计，应包含以下内容并遵循相应要求。

3.1 筒仓内安全监测系统

筒仓安全监测系统是一整套完善的安全保证体系，包括筒仓安全、人员安全和设备安全等[2]。为监测筒仓内储煤的状态，有效的办法是在筒仓内设置温度监测、烟气监测、可燃气体监测（CO/CH4）、料位计等安全监测系统。在设置此类设施时，应根据筒仓外形结构及运行方式，合理配置监测设施的位置及数量；设施应能保证随时监测筒仓内储煤的状态，输出可靠数据。在具体设置上应满足以下要求：（1）监测设施的设置要合理，在筒仓整个容积范围内，能够准确反映筒仓的温度分布情况，覆盖可能的自燃、易燃点，温度设置布局准确可靠。（2）监测设施选型合理，使用寿命长，适应筒仓的使用环境。（3）监测设施插入深度设计合理。（4）由于运量要求，对储煤筒仓的安全性要求也就越高，测温元件铺设在煤仓内部，是一种能够探测一条连续路线上存在的最高温度的线状温度传感器，应用工业监控技术可以确定最高温度出现的位置，它与普通热电偶不同之处在于它的热接点不固定，而是始终与电缆上的最高温度相对应。本方案测量元件利用热电效应，能够连续产生与其长度所及范围内之最高温度相对应的毫伏信号，可用来连续探测监控区域的最高温度。使用现场测控单元接入系统，对煤仓内的各温区温度进行实时监测。

3.1.1 筒仓烟气、可燃有害气体监测系统配置

由着火理论可知筒仓内发生燃烧乃至爆炸，应满足三个条件：点火源；筒仓内聚积的粉尘或可燃气体达到一定浓度；氧气达到一定浓度。在每个筒仓上部顶板上设置两套烟雾浓度测量装置，将烟雾浓度报警信号传输给监控系统[3]，此外，考虑到筒仓采用惰性气体作为保护介质，其内部可能逸出有害气体和惰性气体对人体造成危害，在生产人员滞留和巡检通行的地方，必须配置氧气检测器和有毒气体检测器（CO检测器），监测该区域的空气中氧气浓度含量，提醒工作人员安全撤离，进行开窗通风或局部强制通风，同时为确保筒仓内煤体在外运过程中不致发生自燃，有必要对出煤口处的煤温进行监测[4]。温度测定主要有三种，第一种是煤层温度测定，在每个筒仓内配备相应数量的钢缆测温系统，当检测到一点煤温大于50度时立即自动发出报警信号，远程控制中心操作员可根据报警信息让巡视员现场测温，综合信息确定是否进行倒仓，防止煤炭持续升温；第二种方法料口温度监测，在底部活化给料机周边安装有PT100插入式电阻测温系统其可以利用仓内，预埋监测部件实时显示料口周边煤温，温度达到上限值变立即报警。第三种方法是热成像监测，监测皮带输送机上煤炭是否出现燃煤，并进行实时温度监测。当检测温度大于40度时自动立即停止整条生产流程，根据现场实际温度测量值决定是否继续生产作业。

3.2 筒仓内惰化保护系统

惰化保护系统通常是指，当筒仓内可燃气体未发生爆炸的时候，将惰性气体充入到筒仓内煤层的缝隙中，稀释可燃性气体，从而达到阻止筒仓内部发生燃烧、爆炸的目的。目前常用的惰性保护气体有氮气和二氧化碳。

惰化系统中氮气的充放通过管路完成。当向储煤筒仓内部充氮气时，可以置换筒仓中的空气。由于筒仓采用钢筋混凝土封闭性结构，其密封性较好，不易发生再次渗氮的现象。在筒仓底部出煤口处为防止空气倒吸渗入，应设有锁气环；在中下部为置换煤层中的空气，应设有换气环，为提高效率，此处的充气点布置应进行加密；在中上部为隔绝空气，应设有充气环；在筒仓内部储煤储放时间较长的地方可采用测温充气钢缆向内部充气。充放氮气的工作压力应为低压，小于10kPa，否则会造成飞尘，产生二次爆炸，不但无法起到惰化作用，反而带来新的爆炸隐患。惰化保护设施需与监测系统连锁，并通过控制系统集中控制，起到预防筒仓内储煤自燃和对生产人员、设备进行安全保护的作用。

3.3 筒仓安全泄爆装置

对于储煤筒仓，由于其存在粉尘爆炸的危险，故应设置泄压设施，或设置防爆门。当筒仓内部压力达到设计阀值时，防爆门开启，快速泄压，降低筒仓内的压力，保证筒仓及其内部设备不受损坏，防爆门动作后应能自动快速复位，以防筒倉发生二次爆燃。筒仓顶部的泄爆面积可根据国家有关设计规范要求计算选取，一般宜用多个泄爆门均匀分布在筒仓顶部。筒仓的防爆设计宜考虑防爆门泄放系数和排放管道的影响。

3.4 除尘器及防爆电气设备选取

在筒仓内部筒顶处是最容易出现爆炸性煤尘混合物的部位，而在该部位设置有皮带卸料机。此处有很多传动部件（电动滚筒、传动滚筒、托辊等）和卸料设备，在工作过程中容易摩擦生热，产生点火源，从而引发煤尘爆炸，故在筒仓顶部宜设置除尘器。由于煤及煤粉尘是可燃、可爆的危险介质，运行的电器存在于爆炸危险性气体或粉尘的场所，故此类场所的电气设备必须选用符合国家或行业要求的防爆电气产品，避免引起周围爆炸性混合物爆炸，保证安全生产，避免火灾、爆炸发生。

3.5 灭火设施

当筒仓内部发生煤自燃时，向筒仓内部设置喷水降温的做法，可能形成煤的气化过程，加剧爆炸的可能性。因此，当筒仓存煤自燃时应采用窒息法进行灭火，如利用低压蒸汽、阻燃泡沫剂或惰性气体灌注筒仓，使其得不到足够的氧气，待熄火后将燃烧后的残煤导出筒仓另外处理。

对筒仓出料后底部和皮带通廊的空间，可采取常规的消防措施（如喷淋水）。在筒仓上、下通廊与搭接的皮带栈桥结合部位，宜设置栈桥消防水喷淋隔断，阻止两建（构）筑物之间的烟火蔓延；在筒仓皮带走廊等重要部位，宜设置烟雾报警或火灾探测报警，提前发现火灾危险苗头，积极进行灭火保护。

3.6 安全疏散设施

建议储煤筒仓外部设置专用独立的消防楼梯和客货两用电梯，并在每个筒仓的外墙壁设置钢平台和直爬钢梯，作为临时逃生通道，疏散工作人员，同时明确消防安全疏散设施管理的责任部门和责任人，定期维护、检查的要求，确保安全疏散设施的管理要求。

4 结语

关于储煤筒仓的消防技术管理，随着生产经验的积累，己进行了必要的防燃、防爆、灭火方面的考虑和优化，但在生产使用的过程中发现其仍有许多不足之处，需要逐步改进，在储煤筒仓设计和使用时，应对其消防安全进行全面考虑，此外还要定期进行筒仓清理，并保证每次清仓要彻底[5]，随着科技的发展进步，不断完善筒仓运行过程的管理和技术措施，进一步提高风险预防控制能力，为筒仓安全高效运行提供保障。

参考文献

[1] GB50475-2008，石油化工全厂性仓库及堆场设计规定[s].

[2] 刘金光，大型储煤筒仓消防系统的设计与应用，港口科技·科研与技革，2015.

[3] 许宁.宋桂江.汪大春.宁环波，港口超大型储煤筒仓的安全监测设备管理与维修2012第五期.

[4] 许宁，筒仓储煤自燃预警方法的研究和应用，港口装卸.2014年第6期.

[5] 马海深.王苏敏.郭素银.王建豪，黄骅港三期筒仓防煤体高温对策研究，2013年第38卷第9期.