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摘要：本文以热电厂的干煤棚为背景，介绍了F&Gs系统设计流程及注意事项，并阐述了点式可燃气体探测器在实际应用中所存在的问题。
关键字：F&Gs；可燃气体；探测器
一、引言
近年来，为积极响应“十三五”规划关于燃煤电厂超低排放和节能改造的环保要求，各地环保部出重拳对燃煤机组的露天煤棚进行整治，实行煤棚化储存、全封闭加工。露天煤棚的封闭，很大程度上改善了其环境污染问题。
但是，煤棚是集中储存煤炭的地方。煤的火灾危险性大、易自燃，挥发分高的煤种如褐煤，在碳化过程中会释放甲烷、微量的乙烷等可燃性气体，一方面导致煤质发生变化，另一方面，当可燃气体的浓度累积到一定程度达到爆炸下限时，如遇明火、电火花等，可能会引起爆炸，危及人员的安全，造成巨大的经济损失。而封闭干煤棚的建筑跨度大、净空高、建构筑物耐火等级低，这些建筑特性导致了一旦其发生火灾，扑救难度非常大。因此，对储存挥发分较高的煤种的封闭干煤棚，设计一套火灾及可燃性气体、有毒气体监控系统（以下简称F&Gs）是十分有必要的。
二、F&Gs系统设计
F&Gs是一套针对火灾和气体探测与控制的安全管理系统。该系统取代了传统的控制器、火灾控制盘，利用的高超的传感器技术和故障诊断功能，充分满足了干煤棚对可燃气体探测的要求。F&Gs既能接收现场探测器发出的标准4～20mA信号、开关量信号，并能将信号转换成数字量的形式；还可以直接接收RS-485总线型信号，通过RS-485接口与DCS、PLC或其他设备进行通讯。
1、前期策划
对干煤棚进行F&Gs设计之前，首先需要注意如下几个方面的问题：
a)设计标准或者与甲方签订的合同中，对F&Gs总的控制水平的要求
b)煤质的分析：可燃或有毒气体探测器均只能针对一种介质进行探测。挥发分高的煤种，其易挥发的气体是以哪种气体成分为主，需明确是按照有毒气体还是可燃气体的F&Gs设计。
c)确定设计方案
d)着手F&Gs的设计工作：包括探测点的确定、探测器种类的选择、报警控制器的选择、探测区域的划分、电源的分配、布线走向、联动要求等等。
2、具体设计
由于热电厂封闭干煤棚的主要挥发分是甲烷，故本文阐述的F&Gs设计只针对可燃气体探测及报警系统而言。可分如下几个步骤：
a)设计标准
可燃气体和有毒气体检测的设计标准主要参照 《GB50493-2009石油化工可燃气体和有毒气体检测报警规范》。虽然它是针对石油化工企业新建、扩建、改建工程中可燃、有毒气体检测报警的国家标准，但是，它是截至目前为止，可燃、有毒气体检测报警最权威的规范。
b)F&Gs系统要求
F&Gs系统应独立设置，不应与其他生产相关的DCS系统、消防系统合用。当需要联动控制时，联动信号应由F&Gs发出，再送至其他系统。
c)确定探测区域
由于干煤棚的堆积高度和宽度随着生产过程会发生变化，而且热电厂中干煤棚的主要挥发分是甲烷，比空气轻，易聚集在煤棚顶部，因此，将整个煤棚顶部区域划归为可燃气体探测区域。
d)探测器种类的选择
现在市面上，可燃气体探测器的种类繁多，针对不同类型的可燃气体应选用针对性的可燃气体探测器。比较主流的类型有：催化燃烧型、红外型、电化学型、热传导型等等。干煤棚的可燃气体在以甲烷为主的情况下，可选用催化燃烧型可燃气体探测器。若空气中含有能使催化燃烧型的检测元件中毒的介质，如磷、铅、硫等时，应采用抗中毒的催化燃烧型探测器。此外，市面上很多探测器的供电方式为24VDC两线制供电，若由可燃气体控制器供电，需要满足一定的距离要求。当采用RS-485布线时，探头需采用一进一出，手拉手串联连接。为了防止24VDC信号衰减导致控制器无法接收信号，需要在每一大回路的端头安装1个RS-485隔离中继器用于加强信号。如下图1 所示。因此，在探测器的选择上，应结合现场环境以及厂家的技术资料，多与厂家技术人员沟通，最终选择合适的探测器。
图1 某热电厂干煤棚可燃气体探测系统图
e)布置探测点（点式）
根据《GB50493-2009》有关条文规定，可燃气体探测器的保护半径不宜大于7.5m，所以在布置探测点时，首先要确定把探测器覆盖整个探测区域的最小数量，然后仔细核对每个布置点的安装位置，在重要的地方可适当增加探测器的数量。在干煤棚的顶部安装时，探测器与周围的设备、管线之间不能有遮挡，尽量避开横梁，保证探测器离梁侧距离大于500mm，以防横梁对探测器有影响。
f)报警设定值
可燃气体探测器的一级报警设定值（高报警）应小于或等于25%LEL；二级报警设定值（高高报警）应小于或等于50%LEL。
g)现场报警
指示报警设备如声光报警器，可安装在干煤棚大门外侧边，离地高度2.3m的位置，便于外界及时发现声光警报。需注意声光报警器严禁任何遮挡，布置时需要注意开门时是否会对声光报警器进行遮挡。报警信号应发送至操作人员常驻的控制室、或者现场操作室等进行报警。热电厂干煤棚区域的可燃气体控制器可放在输煤控制室内，壁挂安装。当现场发生可燃气体泄漏事故时，有利于控制室内的值班人员及时采取措施。
h)电源
点式固定安装的F&Gs系统，宜采用UPS供电。
三、结束语
本文介绍的干煤棚上点式可燃气体探测器，至今还存在一些不足：如干煤棚净空高导致安装检修不便，催化燃烧型探测器使用寿命不长，维护成本高，按照规范要求布点数量多，易产生误报警等等。干煤棚的可燃气体探测问题，厂家也没有非常好的解决方案。希望随着科技的进步，最终研制出一款适合干煤棚可燃气体检测的满意产品。
参考文献
[1] 杨培成，王志鹏. 煤炭储存场所的火灾危险性及防治[J]. 武警学院学报，2008，24(12)：64-67.
作者简介：钟金金（1987--），女，浙江杭州人，硕士研究生，工程师，现从事电厂热控设计。
论文作者:钟金金,潘有思
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/4
标签：气体论文; 探测器论文; 热电厂论文; 信号论文; 系统论文; 甲烷论文; 有毒气体论文; 《电力设备》2016年第15期论文;