一种煤场降温防灭火系统及方法与流程

本发明涉及储煤场地降温防灭火，具体而言，涉及一种煤场降温防灭火系统及方法。

背景技术：

1、煤炭本身是一种多孔自热介质，在长期堆放过程中，由于与空气中的氧气持续接触发生氧化反应，在煤堆内部将会不断产生热量，这些热量不断堆积造成煤堆内部温度升高，如不及时进行降温处理最终可发生煤堆自燃现象。

2、相关技术中，针对煤堆降温防灭火方面常用的是以水作为降温介质，通过对煤堆进行洒水降低煤堆温度。然而，这种方法不但降温效果差，还会造成水资源的大量浪费，而且由于水的长期冲刷，会造成煤炭热值降低，小颗粒煤炭随水流在地面横流堆积污染环境等不良影响。也有采用气态二氧化碳、液态二氧化碳进行煤堆降温防灭火的，都是从外侧由管路向较大范围的防控区域内喷射，这种方法不但容易使液态二氧化碳变成雪花状固体，降温防灭火效果差，而且，二氧化碳使用量较大，容易造成不必要的浪费。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的目的在于提供一种煤场降温防灭火系统及方法，利用液态二氧化碳作为降温介质，不但能够实现煤堆快速降温、不浪费水资源，而且对于煤堆的降温防灭火精准性高，能够及时针对性精准降温，防患于未燃，液态二氧化碳的使用量较少，节约资源。

3、为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种煤场降温防灭火系统，包括：配合设置的二氧化碳液化机和液态二氧化碳储存罐，两者通过管路连接，所述液态二氧化碳储存罐内设置压力传感器，且所述压力传感器与系统控制终端相连；多个红外测温仪，布设在煤场顶部，且所述红外测温仪与温度监控系统相连，所述温度监控系统与所述系统控制终端相连；多个二级伸缩型自动阀门，布设在煤场地板中，且通过布设在煤场地板中的管路系统与一级自动阀门相连接，所述一级自动阀门与所述液态二氧化碳储存罐通过管路连接。

4、在该技术方案中，由系统控制终端控制整个系统的运行，温度监控系统通过多个红外测温仪对煤堆温度进行实时监控，并将实时温度传输给系统控制终端，系统控制终端可以根据设定的煤堆安全温度阈值对实时温度进行判定，及时精准确定出温度异常区域，系统控制终端向一级自动阀门以及异常温度区域的多个二级伸缩型自动阀门下达打开指令，然后液态二氧化碳储存罐中储存的液态二氧化碳通过管路快速流向温度异常区域，液态二氧化碳吸收大量热量并气化为二氧化碳气体，从而对温度异常区域进行快速降温和隔绝灭火，在温度异常区域的温度降低至正常时，系统控制终端向一级自动阀门和相应的二级伸缩型自动阀门发送关闭指令，阀门关闭停止向煤堆输送液态二氧化碳。

5、本发明所使用的液态二氧化碳由二氧化碳液化机将预先准备好的高浓度二氧化碳进行液化，并将液态二氧化碳送至液态二氧化碳储存罐中存储。二氧化碳气体的来源较为广泛，如从烟气流中分离提纯等，且其工业技术也已相当完善，在此不再进行详细介绍。

6、二氧化碳液化机的开启由系统控制终端根据液态二氧化碳储存罐的压强智能判定开启与关闭，保障液态二氧化碳的供给。

7、优选地，多个红外测温仪在所述煤场顶部呈矩阵形式分布，且相邻两个红外测温仪的间距等于所述红外测温仪距煤场底面的高度。

8、优选地，每个所述红外测温仪的监测角度为45°～135°，测温范围为0℃～250℃，测温精度不小于2℃。

9、在该技术方案中，对红外测温仪的安装位置进行了特殊设计，使得对整个煤场温度可以准确全面地进行监测，相邻两个红外测温仪具有50％以上的重合度，保障了温度监测的全面和准确性，而且可以对应于相应的地面区域位置，地面区域位置温度对应精准性高，有利于实现煤场内部精准针对性降温防灭火。

10、优选地，多个二级伸缩型自动阀门在煤场地板中呈矩阵形式分布，且相邻两个二级伸缩型自动阀门的间距为5m，且最外侧的二级伸缩型自动阀门距离实际堆煤边界不大于1m。

11、在该技术方案中，对二级伸缩型自动阀门的安装位置进行了特殊设计，使其可以对煤场中的煤堆进行全覆盖释放液态二氧化碳，而且可以选择性开闭二级伸缩型自动阀门，实现对指定区域精准释放液态二氧化碳，而且液态二氧化碳不易变成雪花状固体，不但降温灭火精准性高、效果好，还有利于节约液态二氧化碳资源。

12、二级伸缩型自动阀门配备有伸缩杆，伸缩杆的顶部为锥型，上部10cm范围内在侧壁开有液态二氧化碳释放孔，下半部分带有螺旋，可在电动机的带动下伸缩。在未收到开启指令时二级伸缩型自动阀门处于关闭状态，并收缩至地板下；在收到开启指令时，螺旋伸缩杆在电动机驱动下伸出插入煤堆中，二级伸缩型自动阀门打开，从孔中释放出液态二氧化碳。

13、优选地，煤场降温防灭火系统还包括：语音广播系统，与所述系统控制终端相连，用于播放提示音；工控系统，与所述系统控制终端相连，所述工控系统包括显示设备和人员操作平台，用于查询整个系统的工作状态以及人机交互。

14、在该技术方案中，语音广播系统可以用于播放提示音，可以根据不同需求预先在系统控制终端中写入与工况相对应的提示语音，在出现相应工况时，自动播放提示语音，进行预警。工控系统包括显示设备和人员操作平台，可查询显示整个系统的工作状态，也可通过人员操作平台实现对系统控制终端的人工操控，实现人机交互。

15、本发明的技术方案还提供了一种煤场降温防灭火方法，包括以下步骤：

16、实时监控采集煤场各个红外测温仪的温度数据；

17、根据采集到的温度数据拼接融合确定整个煤场内每一坐标格网点的温度，形成煤场区域位置与温度相对应的温度地图；

18、依次判断每一坐标格网点的温度是否大于煤堆安全温度阈值；

19、若判定某一坐标格网点的温度大于煤堆安全温度阈值，则按照由内向外的顺序优先判断该坐标格网点四周的各个坐标格网点的温度是否大于煤堆安全温度阈值，确定出大于煤堆安全温度阈值的温度异常区域，继续执行对温度异常区域之外的其他温度正常区域内每一坐标格网点的温度判断；

20、将温度异常区域向四周扩大指定范围确定为待降温防灭火区域，控制启动一级自动阀门以及待降温防灭火区域内二级伸缩型自动阀门，向待降温防灭火区域释放液态二氧化碳，同时，停止执行对待降温防灭火区域内每一坐标格网点的温度是否大于煤堆安全温度阈值的判断。

21、在该技术方案中，通过实时采集到的温度数据拼接融合确定整个煤场内每一坐标格网点的温度，形成煤场区域位置与温度相对应的温度地图，从而，可以精准判定出温度异常区域。在判定某一坐标格网点的温度大于煤堆安全温度阈值时，优先判断该坐标格网点四周的温度，能够更快地确定出温度异常区域，及早采取行动，有利于节约液态二氧化碳资源，也有利于节约计算资源。将温度异常区域向四周扩大指定范围确定为待降温防灭火区域，向该区域释放液态二氧化碳，能够有效防止温度异常区域向外蔓延，进一步提高煤场降温防灭火的有效性和精准性。另外，在向降温防灭火区域释放液态二氧化碳，同时，停止执行对待降温防灭火区域内每一坐标格网点的温度是否大于煤堆安全温度阈值的判断，节约计算资源。

22、优选地，煤堆安全温度阈值为60℃～70℃；坐标格网点的划分间隔为0.1m～0.5m；待降温防灭火区域具体为将温度异常区域向四周外扩5m。

23、在该技术方案中，如此设计，可以更好地实现煤场降温防灭火，更加精准，能够有效防止出现明火以及火势蔓延等。

24、需要说明的是，煤堆安全温度阈值可以根据煤的种类以及其在自然情况下的升温特点进行设定。

25、待降温防灭火区域也可以在温度异常区域对应的平面x、y坐标的最大/最小值±5m)确定出范围。

26、优选地，煤场降温防灭火方法还包括以下步骤：依次判断待降温防灭火区域内的每一坐标格网点的温度是否小于煤堆安全温度阈值；若判定待降温防灭火区域内的所有坐标格网点的温度都小于煤堆安全温度阈值，则控制关闭一级自动阀门以及待降温防灭火区域内二级伸缩型自动阀门，待降温防灭火区域恢复为温度正常区域。

27、在该技术方案中，在确定了待降温防灭火区域后，依次判断每一坐标格网点是否小于煤堆安全温度阈值，在确定都小于煤堆安全温度阈值时，及时关闭自动阀门，将其恢复为温度正常区域，不但节约了液态二氧化碳使用量，而且节约了不必要的计算资源。

28、需要说明的是，液态二氧化碳在释放前为常温，在释放后受到温度异常区域的高温影响，会快速气化为二氧化碳气体，并吸收大量热量，从而，实现降温，同时弥散分布的二氧化碳气体能够实现煤堆与空气的长时间隔绝，实现灭火功能。

29、优选地，煤场降温防灭火方法还包括以下步骤：依次判断待降温防灭火区域内的每一坐标格网点的温度是否小于煤堆安全温度阈值；若待降温防灭火区域内某一个二级伸缩型自动阀门所对应位置周围5m范围内的坐标格网点的温度都小于煤堆安全温度阈值，则控制关闭该二级伸缩型自动阀门，并将相应区域恢复为温度正常区域。

30、在该技术方案中，进一步使得自动阀门可以及时关闭，在保障精准降温防灭火的同时，节约了液态二氧化碳使用量。

31、优选地，煤场降温防灭火方法，还包括以下步骤：实时采集液态二氧化碳储存罐中压力传感器的压强数据；判断液态二氧化碳储存罐的压强是否低于设定压强阈值下限；若判定液态二氧化碳储存罐的压强低于设定压强阈值下限时，启动二氧化碳液化机液化二氧化碳，并将液态二氧化碳输送至液态二氧化碳储存罐，同时，判断液态二氧化碳储存罐的压强是否高于设定压强阈值上限；若判定液态二氧化碳储存罐的压强高于设定压强阈值上限时，关闭二氧化碳液化机，暂停二氧化碳的液化储备。

32、在该技术方案中，通过实时采集液态二氧化碳储存罐中压力传感器的压强数据；判断液态二氧化碳储存罐的压强，从而实现及时启停二氧化碳液化机，保障了液态二氧化碳的供给。

33、本发明提出的一种煤场降温防灭火系统及方法具有以下有益技术效果：

34、(1)本发明提出的一种煤场降温防灭火系统及方法，利用液态二氧化碳作为降温介质，不但能够实现煤堆快速降温、不浪费水资源，而且对于煤堆的降温防灭火精准性高，能够及时针对性精准降温，防患于未燃，液态二氧化碳的使用量较少，节约资源。

35、(2)本发明提出的一种煤场降温防灭火系统及方法，自动化程度高，降温快速，效果显著，针对性强，精准性高，在保障精准降温防灭火的同时，液态二氧化碳资源消耗低。

36、(3)本发明提出的一种煤场降温防灭火系统及方法通过独特的红外测温仪的位置布设以及二级伸缩型自动阀门的位置布设，保障了温度监测的全面和准确性，而且可以对应于相应的地面区域位置，地面区域位置温度对应精准性高，实现了对指定区域精准释放液态二氧化碳，而且液态二氧化碳不易变成雪花状固体，不但降温灭火精准性高、效果好，还有利于节约液态二氧化碳资源。

37、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。