煤矸石山防自燃治理方案_煤矸石山温度场监测监控系统

2020-02-25

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为了解决自燃矸石山治理过程中的测温难点,准确评估其火情状况,与工程实践相结合,烟台云飞电子科技有限公司建立了一套煤矸石远程无线测温系统测温方法,系统测温方法按温度级将自燃矸石山划分为4个区:防控区、临界区、蓄热区以及发火区;测温从水平和垂直2个方向逐渐逼近高温区,直至锁定矸石山内部发火区,应用该方法对乌海美方矿1座矸石山进行系统测温,依据测温结果准确判定出防控区、临界区、蓄热区及发火区,其中,发火区及蓄热区作为灭火施工的重点区域,主要位于边坡中上部.研究认为,该方法省时省力地评估了矸石山的自燃状况,测温评估结果直接指导自燃矸石山的灭火施工。

煤堆煤矸石山自燃监测预警系统,通过在煤堆煤矸石山中分层布设多个温度传感器,建立远程控制系统,采集煤堆煤矸石山各层的温度数据,并无线传回主控计算机,实现对煤堆煤矸石山温度的实时监测;通过上位机软件实现温度的实时显示、曲线绘制、数据存储、分析、高温报警等功能,实时短信通知安全员,及时采取针对性防火措施,对火电厂、港口、矿区的地表煤堆煤矸石山自燃进行实时监控预警并采取安全技术支持和指导。

煤矸石是采煤和洗煤过程中的排弃物,通常占采煤量的15% ~ 20%。煤矸石山对环境的危害除占地外就是自燃。自燃时释放出大量二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等有害气体,严重污染周围大气环境,危害人们身体健康。在人们环保意识不断提高、环保问题备受关注的今天,如何防治煤矸石自燃,就显得比较重要。

煤矸石自燃的原因:

关于煤矸石自燃的原因,主要有硫铁矿氧化学说和煤氧复合自燃学说。硫铁矿氧化学说是目前解释煤矸石自燃的主要理论。它认为,煤矸石中的硫铁矿在低温下发生氧化,产生热量并不断聚积,使煤矸石内温度聚集,引起煤矸石中的煤和可燃有机物燃烧起来,从而导致煤矸石自燃。而煤氧复合自燃学说则认为煤矸石中通常夹带着10 %~ 25 %的碳质可燃物,在常温下,煤矸石中的煤(尤其是镜煤和丝炭)会发生缓慢的氧化反应,同时放出热量,当热量聚积到一定温度时,便可引起可燃物自燃,从而导致矸石山自燃。

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煤矸石自燃的条件:

煤矸石山发生自燃须具备以下条件:

1、煤矸石具有自燃倾向性;

2、有连续的氧气供给;

3、有热量积聚的环境;

4、以上条件应维持足够时间已达到自燃点。

其中条件1为煤矸石发生自燃的内部特征,2、3为其自燃的外部条件。煤矸石中的可燃物主要是黄铁矿和煤,而氧气及热量积聚的环境,与其堆积结构有关。矸石山在自然堆放(平地或顺坡堆放)过程中,均会发生粒度偏析,在矸石山内产生“烟囱效应”。氧化产生的热量,一部分由“烟囱效应”随空气带出,另一部分则积聚在矸石山中。当某一局部温度达到自燃点时便引起自燃,且逐步向四周蔓延。

煤矸石山灭火方法:

1、直接挖出法

这种方法较为简单,但只适用于初燃的矸石山。一般利用机器或高压水枪,挖出着火矸石和热矸石,用水冷却或让其自然冷却,回填或重新堆积。

2、注浆法

注浆法是国内常用的方法,可表面浇洒,也可挖沟灌注和钻孔注浆。其中,钻孔注浆对大面积或深部燃烧治理和防止复燃效果较为理想。该方法是在矸石山布置一定数量的钻孔,将黄土、粉煤灰、电石渣和石灰等注浆材料配成一定浓度的浆液注入火区和自热区。考虑浆液受重力作用的影响,其扩散以垂直方向为主,难以控制其流动方向。近年来出现了将注浆与注泡沫灭火剂相结合的治理技术。泡沫有较好的隔氧作用,不仅可以节约用水,在矸石空隙中的扩散能力较强,又不会破坏浆液形成的密封带。

3、灌水法

水在高温下形成蒸汽,吸收大量汽化热,其吸热降温效果好,是一种优良的灭火剂。但是,选择这种方法慎重。一方面,注水后矸石山空隙率增加,干燥后矸石的反应活性也会增加,很难防止其复燃。另一方面,对深部高温炽热火区或含有硫铁矿的火区,水与炽热的炭相遇,产生大量的水煤气,增加了爆燃几率;水的加入会使硫铁矿氧化反应更加剧烈、更复杂,产生的热量和气体来不及释放,产生积聚而引发喷爆。

4、表面密封和压实法

该方法是在矸石山表面铺土、压实,隔绝空气进路,使矸石山内部空气消耗殆尽后熄灭。表面密封和压实法可以降低燃烧强度和污染物排放速率,主要用于控制矸石山火势和污染强度,需要及时维护。国内采用分层堆放矸石、分层压实的方法预防矸石山自燃取得了较好的效果,其灭火效果不太理想。

5、低温惰性气体法

该方法是向火区注入液氮和固体2CO混合物,可快速降低火区温度,而且在相变过程中体积可增加500倍,形成冷压波,从注入点快速扩散至全区,把低密度热烟气排至地表,同时隔绝空气,达到降温灭火的目的。

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煤矸石山温度场监测监控系统技术方案如下:

分布式预防煤矸石山自燃的监测系统,包括有温度数据采集系统、温度数据处理与分析系统以及预警监控系统,其特征在于:所述的温度数据采集系统包括有埋设在煤矸石山中的多个温度感测装置和测试主机,每个温度感测装置分别包括有一根聚氯乙烯管或由通过聚氯乙烯短接相连接的多根聚氯乙烯管,一根聚氯乙烯管或多根聚氯乙烯管的外壁上捆扎有温度感测光缆,所述温度感测光缆的输出端与所述测试主机的输入端相连接;所述测试主机的输出端与所述温度数据处理与分析系统的输入端相连接,所述温度数据处理与分析系统的输出端与所述的预警监控系统相连接。

煤矸石山无线测温系统功能特点:

◆无线测温终端型号:YF-60W

◆测量范围: -200℃~2000℃

◆测量精度:温度±0.2℃ 

◆分辨率:温度0.1℃       

◆通讯接口:GPRS无线发射,可选RS-485、RS-232。

◆数据记录:跟踪温度随环境等的变化,自动记录温度数据,温度记录联机实时保存至电脑硬盘

◆报警输出:设定报警温度,画面温度数据会不停闪烁并输出报警声音(温度过高、过低报警等)。 

◆电脑上可以实时监控温度、记录温度、查询温度、输出温度报警、打印温度报表、查看温度历史曲线等。

◆根据客户需求还可以增加“短信预警”功能(温度过高时自动发送短信报警信息到相关人员手机上)。

◆对于客户进行二次开发需要,可提供通讯协议及相关技术支持。

◆采用工业电路板全隔离设计,控制器都具有较强的防雷措施。   

煤矸石山温度场监测系统产品优势: 

采用分层、自动采集、定时采集、无线传输、建模显示图形曲线列表一体化,功能全面、性能稳定,防爆设计、性价合理、使用便捷灵活、无环境限制、传输距离远、内置电池使用时间长达2-5年等优点。

烟台云飞电子科技有限公司凭着良好的信誉、优良的服务与多家企业和科研单位建立了长期的合作关系,热诚欢迎各界朋友前来参观、考察、洽谈业务。

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