煤场自燃及防御处理研究
摘 要：封闭式圆形贮煤场安全节能环保，将成为未来新型储煤型式之一。通过调研圆形煤场运营情况发现，圆形煤场极易自燃且处理相当困难。针对露天煤场煤跺堆放要求，提出红外测温技术的露天煤垛温度监测方法，即使在强扰动条件下，可实现非接触条件下煤跺温度的测量工作。研究封闭煤场煤堆温度传递的特征：热源上侧温度传递比左右两侧快，下测温度传递最慢，因此布置高温区域下方的温度测点应相对较密。分析圆形煤场自燃特点，并对自然规律进行总结，保证电厂经济效益和安全，为圆形煤场积累丰富经验。
关键词：数据信息；圆形贮煤场；安全检测
1 煤堆自燃
通常煤炭自燃影响因素有煤种、孔隙率、温度、通风强度，由煤炭本身性质、氧气条件、温度及时间多方面影响。煤自燃通常潜伏期变化小，难以测出；当煤体温度到达临界温度（60～80。）时，常规仪器可检测CO、CO2、烃类气体等等，煤堆出现明火将产生大量烟雾及气体。研究发现：煤体高温点总体变化向富氧侧移动，堆煤场的自燃高温点靠近供风侧，初期氧化时，煤场中上部温度变化率快，不断移动到富氧区域，低温氧化速度快升温时间短；对于气体随温度升高，CH4、CO2整体含量不高；当温度（60～70。）时CH4、CO2迅速增加，CO作为敏感指标气体，随温度升高呈现指数增长。煤体自燃过程中，最直接指标为煤体温度，CO、CO2、烃类气体等气体。
2 气体及温度变化
以煤堆自燃产生CO气体作为检测指标主线，判断各监测点是否超过阀值，找到监测区域CO异常，主要针对CO传感器判断封闭储煤危险程度，判断自然程度依赖各类气体指标。此外对于碳化过程中甲烷、乙烷等可燃气体，固定测点将可燃气体探头布置在网架上，并伸入网架800mm左右；与此同时，将可燃气体探头安装在堆料机悬臂下，动态监测煤堆烃类气体浓度。
随着温度变化，CO、C2O6、烃类气体等指标气体浓度的比值也发生变化，温度范围40～50，CO2浓度极大且CO2/CO变大，吸氧能力强，处于高位吸附状态；温度范围50～60，CH4浓度大且CH4/C2H6变大，处于瓦斯脱附状态；温度范围60～70，C0、CO2浓度增加，O2浓度降低，耗氧及化学反应加剧，处于临界状态；温度范围105～135，C0浓度剧增，O2浓度剧降，耗氧及化学反应加剧，处于裂解状态；采取气体比值：CO2/CO、C2H4/C2H6、CH4/C2H6与对应温度关系建立煤堆自燃温度识别等级，CO2/CO极大值点表示煤温63。，C2H4/C2H6极大值点表示煤温143。。
3 数字信息监控
数据信息分为煤跺红外采集图像采集及储煤场可见光监测，将采集的数据信息通过GPRS无线传输模块远传至服务器，实现监测点与数据中心数据互通。红外热像仪用于堆煤常见波段以（8～12），像元尺寸38×38，帧频25Hz，焦距180mm/60mm，测温范围-20。～200。，将热像仪SDK代码对红外热像仪进行设计，使设计的温度检测系统能够对煤跺自动对焦调整。可见光摄像机采用PAL制795（H）×596（V），分辨率为彩色540TVL，黑白600TVL。可用煤跺表面温差快速上升制定温度场内热源监测的阈值，制定具體预警等级方法，根据需要设置监测时间间隔，监测最高表面温度是否满足最高温度位置均在像素区域范围，将热源最高温度与一天前最高温度比较。
研究相对升高率判断相应等级，采用WIFI方式对采集红外信息及可见光信息就行无线传输，无线传输频段2.4GHZ。通过现场图像采集单元测试，考核各系统软件与硬件运转，对煤跺红外监测可实现表面温度监测，获取准确煤跺表面温度 ，还可以根据表面温度实现温度场内热源监测，及时发现煤跺自燃隐患以安全处理。本系统的温度监控系统可以实现对圆形贮煤场安全检测。
4 结论
煤炭的价值在中国煤炭资源占据重要的战略位置，国民经济中很大的一部分比重是源自煤炭的开发利用，煤炭资源存储安全关系重大。本文分析圆形煤场自燃特点，并对自然规律进行总结，根据温度变化对堆煤内部进行热源监测，判断自燃危险程度及煤跺隐患预警，利用指标气体产生量不同进行煤炭氧化指标，对煤火灾进行预警。
作者简介：
孙晓慧（1996- ），女，汉族，山东省烟台市人，本科，山东科技大学矿业与安全工程学院工程力学2015级，研究方向：工程力学。
马军（1996- ），男，回族，宁夏回族自治区吴忠市人，本科，陕西科技大学机电工程学院机械类专业2016级，研究方向：机械。
王涛（1995- ），男，汉族，吉林省舒兰市人，本科，兰州交通大学经济管理学院工商管理专业2015级，研究方向：工商管理。
尹青正（1995- ），男，汉族，山东省济宁市人，本科，江西师范大学软件学院软件技术专业2016级，研究方向：软件技术。