煤堆自燃监测方法及防控系统技术方案

本发明专利技术公开了煤堆自燃监测方法及防控系统，系统包括抽气测温联合装置，由气体抽采束管和铠装测温光纤组成，用以抽采煤堆内部指标气体并采集周围煤体温度；感烟探测巡检装置，用以探测煤堆表面烟雾浓度并发送信号；测氡装置，用以采集煤堆氡并发送信号；红外探测装置，用以采集煤堆红外图像和现场检测视频；信号接收装置，用于接收感烟探测巡检装置、红外探测装置及测氡装置采集的信号；数据处理装置，与信号接收和抽气测温联合装置相连，综合判断煤堆内部阴燃情况；自燃防控灭火系统，根据煤堆内部的燃烧情况执行不同的灭火控制措施。本发明专利技术涉及煤堆实时监测预警领域，能够综合多方面技术实时监测判断煤堆自燃情况并及时处理。

Monitoring method and control system of coal spontaneous combustion

【技术实现步骤摘要】
煤堆自燃监测方法及防控系统
本专利技术煤堆自燃监测方法及防控系统，涉及煤堆实时监测并综合判断进行及时控制，属于煤堆自燃探测防控领域。
技术介绍
港口等大型储煤基地通常为露天煤场，由于外部环境的变化以及时间的积累，露天存放的煤堆内温度会逐渐升高，甚至引发自燃。因此，煤堆自燃的早期预测预报和火源探测技术是煤炭储存管理、储煤基地防灾灭火的关键技术。目前煤炭自燃的探测技术主要采用的是红外探测技术、指标气体探测技术、光纤测温技术等方法，但主要都是利用单一某种技术判断煤堆自燃情况，存在一定的误差和延迟性，无法准确确定煤堆内部自燃的位置。针对露天煤堆的监测目前并没有一套综合系统可以结合多种探测技术进行实时监测，并综合分析多个指标共同判断煤堆内部自燃情况，根据煤堆自燃的不同情况及时进行相应的处理措施。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供煤堆自燃监测方法及防控系统，实现对煤堆的实时监测、综合判断和及时处理。本专利技术实施例一提供一种煤堆自燃监测及防控的系统，包括：抽气测温联合装置，与数据处理装置相连，用以抽采煤堆内部指标气体，采集周围煤温数据；感烟探测巡检装置，用以采集煤堆表面烟雾浓度，并实时向信号接收装置发射采集到的烟雾浓度信息；测氡装置，用以采集煤堆惰性气体氡，并定时向信号接收装置发射采集到的惰性气体氡的浓度；红外探测装置，由红外热像仪和高速摄像机组成，通过信号接收装置接收与数据处理装置相连，用以采集煤堆红外图像和现场检测视频；信号接收装置，与数据处理装置相连，用以接收感烟探测巡检装置、测氡装置以及红外探测装置采集的信号；数据处理装置，与抽气测温联合装置和信号接收装置相连，用以分析处理指标气体浓度、烟雾浓度、惰性气体氡浓度和温度的动态变化并进行综合判断；防控系统，根据煤堆的实际自燃情况采取不同的灭火防控技术对煤堆自燃进行治理。可选的，所述抽气测温联合装置，包括气体抽采束管、铠装测温光纤和套管、支架，所述套管和所述支架具有伸缩性，所述支架可以根据煤堆的大小调整长度；所述套管圆周方向上有位置相对的两个凹槽，圆周方向的其他地方开设有圆孔；所述套管内部铺设所述气体抽采束管，所述套管外部的凹槽铺设所述铠装测温光纤，所述凹槽上装有卡扣用以固定所述铠装测温光纤，随着煤堆的增大可以向外拉伸所述套管。可选的，所述抽气测温联合装置还包括与所述气体抽采束管相连的外部抽气泵、除杂装置、气体采样控制器和气相色谱仪在内的其他装置，所述气相色谱仪与所述数据处理装置相连；与所述铠装测温光纤连接的光纤测温装置，通过所述信号接收装置与所述数据处理装置相连。可选的，所述支架底端连接物一边的长宽比5～10，伸长后相邻两边的夹角最大为150°，伸长后的距离可达原来长度的10～20倍。可选的，所述套管是由多个直径不同的圆管连接相套组成，相邻两个圆管的直径之比为0.80～0.95。可选的，所述套管上所述的凹槽的深度为10～20mm，每段所述凹槽上最少装有3个所述卡扣，每段所述凹槽上的所述卡扣均匀分布。可选的，所述气体抽采束管最前端是封闭的，在所述气体抽采束管的前端圆周方向上开设有通气孔，开孔面积可达0.2～0.7。可选的，所述感烟探测巡检装置依次包括智能移动小车、可调直杆、感烟探测器和信号发射机，所述可调直杆位于所述智能移动小车上，所述感烟探测器和所述信号发射机安装在所述可调直杆上，所述感烟探测器的实时监测信息由所述信号发射机实时发送给所述信号接收装置。可选的，所述智能移动小车可以围绕煤堆做匀速圆周运动，并可以人为设置匀速圆周运动的周长和周期；所述可调直杆可以根据形成煤堆的倾角调节相应的角度，使感烟探测器平行分布于煤堆表面。可选的，位于所述可调直杆上包括多个均匀分布的感烟探测器和一个信号发射机，每个感烟探测器与信号发射机通过所述可调直杆连接。可选的，所述测氡装置包括用以采集煤堆惰性气体氡的探测杯和定时发射探测杯中惰性气体氡浓度的无线信号发射装置，所述测氡装置中的所述无线信号传输装置位于所述探测杯上。可选的，灭火控制系统包括定向钻孔注惰技术、向煤堆注入泡沫或凝胶、使用旋转水泡进行灭火。根据煤堆内部自燃不同情况实施不同的防控技术以达到防止煤自燃的目的。本专利技术实施例二提供一种煤堆自燃监测的方法，基于上述实施例所述的任一煤堆自燃监测的系统，包括：根据堆放的煤堆的大小将所述底端连接物拉伸到一定的长度，将所述支架的底端连接物与所述支撑装置连接起来，将所述气体抽采束管和所述铠装测温光纤预先铺设在所述套管中，将抽气测温联合装置中的所述套管架放在所述支架上，将所述整体装置预埋在堆煤的场地，利用所述套管中的气体抽采束管采集煤堆内部指标气体，所述套管中的铠装测温光纤探测周围煤体温度；将感烟探测巡检装置置于距离煤堆D处，利用所述感烟探测巡检装置对煤堆表面进行烟雾浓度的探测，并定时发射采集到的烟雾浓度信息；将测氡装置预埋在煤堆表面，利用所述测氡装置采集惰性气体氡的浓度，并定时发射采集到的惰性气体氡的浓度；将红外探测装置安装在煤堆场地较外侧，利用所述红外探测装置实时采集煤堆红外图像和现场检测视频；将信号接收装置安装在煤堆场地较外侧，利用所述信号接收装置接收所述感烟探测巡检装置、所述测氡装置和所述红外探测装置发射的数据信号；利用数据处理装置处理分析多个数据并综合判断以确定煤堆内部自燃的大致范围；根据煤堆内部自燃的程度和大致范围利用防控技术执行不同的灭火方法。可选的，根据煤堆的大小拉伸支架底端的连接物使所述支架的长度与堆煤半径之比为0.9～1.0，根据拉伸后所述支架的长度确定所述支撑物的个数。可选的，在可以承受所述套管重量的前提下，所述支撑物可以连续与所述底端连接物连接，也可以间隔一个空位进行连接。可选的，根据所述底端连接物的长度改变所述支撑物的高度和上部连接两个支撑物的装置的长度，使置于所述上部装置上的所述套管距离地面的高度为0.5～1.0m。可选的，所述套管内部铺设所述气体抽采束管，所述套管外部的凹槽铺设所述铠装测温光纤，所述凹槽上装有卡扣用以固定所述铠装测温光纤，随着煤堆的增大可以向外拉伸所述套管，使所述套管拉伸至煤堆最外层。可选的，所述套管上的两个所述凹槽位于同一水平面，即所述铠装测温光纤铺设在所述套管的左右两侧，用于连续采集煤体的温度，所述气体抽采束管铺设在所述套管的上下两侧，用于采集周围煤堆的指标气体。可选的，所述套管中的气体采样器的分布位置的距离不相同，随着与煤堆中心的距离的减小相邻两个所述气体采样器的距离越大，即相邻的两个所述气体采样器的距离成等比数列，公比为1.1～1.3。可选的，通过所述抽气测温联合装置对相应束管进行预先抽采，预抽时间为2～8min之后每间隔5～30min进行一次抽采指标气体，抽采气体的流量为30～90ml/min。可选的，O2以及以CO为主要的碳氧化物为判断煤自燃的主要指标气体，饱和烃和链烷比以及不饱和烃为次要指标气体，O2浓度在5％～15％之间或CO浓度骤然增加视为异常状况。可选的，分析检测所述气体抽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤堆自燃监测方法及防控系统，其特征在于，包括：/n抽气测温联合装置，与数据处理装置相连，用以抽采煤堆内部指标气体，采集周围煤温数据。/n感烟探测巡检装置，用以采集煤堆表面烟雾浓度，并实时向信号接收装置发射采集到的烟雾浓度信息。/n测氡装置，用以采集煤堆惰性气体氡，并定时向信号接收装置发射采集到的惰性气体氡的浓度。/n红外探测装置，由红外热像仪和高速摄像机组成，通过信号接收装置接收与数据处理装置相连，用以采集煤堆红外图像和现场检测视频。/n信号接收装置，与数据处理装置相连，用以接收感烟探测巡检装置、测氡装置以及红外探测装置采集的信号。/n数据处理装置，与抽气测温联合装置和信号接收装置相连，用以分析处理指标气体浓度、烟雾浓度、惰性气体氡浓度和温度的动态变化并进行综合判断。/n灭火控制系统，根据数据处理装置判断得出的煤堆内部的着火情况执行不同方式的灭火控制措施。/n

【技术特征摘要】
1.煤堆自燃监测方法及防控系统，其特征在于，包括：
抽气测温联合装置，与数据处理装置相连，用以抽采煤堆内部指标气体，采集周围煤温数据。
感烟探测巡检装置，用以采集煤堆表面烟雾浓度，并实时向信号接收装置发射采集到的烟雾浓度信息。
测氡装置，用以采集煤堆惰性气体氡，并定时向信号接收装置发射采集到的惰性气体氡的浓度。
红外探测装置，由红外热像仪和高速摄像机组成，通过信号接收装置接收与数据处理装置相连，用以采集煤堆红外图像和现场检测视频。
信号接收装置，与数据处理装置相连，用以接收感烟探测巡检装置、测氡装置以及红外探测装置采集的信号。
数据处理装置，与抽气测温联合装置和信号接收装置相连，用以分析处理指标气体浓度、烟雾浓度、惰性气体氡浓度和温度的动态变化并进行综合判断。
灭火控制系统，根据数据处理装置判断得出的煤堆内部的着火情况执行不同方式的灭火控制措施。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽气测温联合装置，包括气体抽采束管、铠装测温光纤和套管、支架，所述套管和所述支架具有伸缩性，并且所述套管圆周方向上有位置相对的两个凹槽，圆周方向的其他地方开设有圆孔。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述套管是由多个直径不同的圆管连接相套组成，相邻两个圆管的直径之比为0.80～0.95。


4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述套管上所述的凹槽的深度为10～20mm，所述凹槽上下装有多个卡扣。


5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述支架由具有伸缩性的底端连接物和与所述连接物相连接的支撑物构成，所述连接物的伸长距离可达原来长度的2～5倍。


6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气体抽采束管最前端是封闭的，在所述气体抽采束管的前端圆周方向上开设有通气孔，开孔面积可达0.2～0.7。


7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述套管中的气体采样器的分布位置的距离不相同，随着与煤堆中心的距离的减小相邻两个所述气体采样器的距离越大，即相邻的两个所述气体采样器的距离成等比数列，公比为1.1～1.3。


8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测氡装置包括用以采集煤堆惰性气体氡的探测杯和定时发射探测杯中惰性气体氡浓度的无线信号发射装置，所述无线信号传输装置位于所述探测杯上。


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【专利技术属性】
技术研发人员：陆新晓，刘梦华，王成岩，史国钰，幸运，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11