目前，国内兴建化肥厂、火力发电厂等应用筒仓的情况很多，鉴于国内筒仓储煤已多次发生着火，甚至有筒仓发生爆炸的情况。为防止筒仓内可燃性气体的意外事故发生，或由于易燃煤种保存时间过长造成存煤升温和自燃情况发生，防患于未然，本公司在大型热电厂工程中的三个大型储煤筒仓的监测装置中，对筒仓储煤的温度、可燃性气体、CO气体、烟雾等参数进行监测，确保其运行参数处于安全控制范围之内。如某参数超出允许范围，立即发送报警信号，及时提醒运行人员采取必要的措施，消除事故隐患，保障运行安全。
目前绝大多数化肥厂、电厂都保存了大量的数据，但这些数据往往分散在不同的计算机或控制系统上，不能统一的存储、调用和管理，各个控制系统是互不相连的自动化孤岛，许多问题因无法采集到足够的数据进行综合分析而难以得到合理快捷的解决方法。本系统完成全厂生产过程数据的采集和存储。把生产过程中的实时数据作为企业智能应用数据利用，建立全厂专业级实时数据库，同时建立实时和历史数据查询系统及数据库维护系统，为实现经济分析、事故分析功能提供真实可靠的数据依据；最后将生产现场带至公司管理与决策者的面前。系统能利用先进、成熟的信息技术手段建立集全厂的生产过程自动化和管理信息现代化的信息网络，为实现整个化肥厂、电厂的安全、可靠、经济运行及提供高效、准确、及时的管理手段，提高企业自身的竞争力，以迎接电力系统厂网分开、竟价上网等一系列改革措施的实施，为适应电力市场逐步进入市场经济时代奠定基础。
对于筒仓运行参数的监测，目前国内尚没有相应的标准和规范遵循；参照“室内储煤场防火基准”(表Ⅰ)，stck型储煤筒仓监测装置设置筒仓温度，可燃气体浓度和烟雾等参数的实时监测，并设置了报警限；便于现场工作人员操作和采取相应的对策。
stck型储煤筒仓监测装置基本组成：
.各种传感器/变送器------温度、可燃气、CO气体、烟雾等 。
.探头附件、就地端子箱、地沟电缆和通讯网络等。
.模块采集系统-研华7000系列，ADAM7017/ADAM7052/ADAM7060模块。
.微机操作站---工控机+中文Win2000、组态王组态软件。
表Ⅰ.室内储煤场防火基准
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项 目 |
检测项目 |
危 险 性 |
管 理 基 准 |
对 策 方 法 |
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自 燃 |
温 度 |
200℃ |
Ⅰ60℃ |
优先使用 |
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Ⅱ80℃ |
洒水降温 |
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Ⅲ180℃ |
大量洒水 |
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着火 |
CO浓度 |
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浓度变化 |
强化监视 |
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煤尘爆炸 |
煤尘浓度 |
50g/m3 |
Ⅰ0.01 |
强化监视 |
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Ⅱ0.1 |
洒水 |
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Ⅲ1.0 |
停止胶带机 |
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气体爆炸 |
CH4 |
5% |
Ⅰ0.25% |
强化监视 |
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Ⅱ0.5% |
通风 |
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Ⅲ1.5% |
停运通风机 |
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缺氧 |
O2 |
18% |
19% |
停止人员作业 |
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中毒 |
CO |
1.5% |
0.05 |
和彻底通风 |
stck型储煤筒仓监测装置由各种传感器探头，就地模块采集端子箱，RS485/CAN网络通讯系统和工控机系统(操作站)组成；对储煤筒仓的各种参数(温度、可燃气体浓度、CO、烟雾等)进行监测，计算储存，打印记录和实时报警。操作站安置在输煤控制室内。
TSTC模块化分布式数据采集系统具有：结构化布局，组态灵活；信号隔离，可靠性高；软件功能强；实现了标准化、模块化和组合化。TSTC组态软件： 该组态软件是运行于中文Windows 9.X，Windows NT及Windows 2000上的真32位的工控组态软件，具有如下功能：
a）强有力的绘图工具箱及丰富多彩的各种工况图库可绘制非常逼真的工况模拟图，非凡的Windows风格操作画面，所见即所得。
b）具有实时监控，多画面热键切换。
c) 通过DLL(动态连接库)驱动程序实时传送采集模块的数字信号，可实现后台进行。
d) 具有报警事故追记功能，并实现语音报警。
e) 具有网络功能，支持TCP/IP协议，实现网络远程监视。
1. 仓壁温度监测：
每个筒仓底部设置8点测温点，中部各设置4点测温点，配置12支温度探头，温度探头采用铂电阻为检测元件，温度探头自带保护管。三个筒仓共配置36支温度探头。配置温度探头安装附件36套。
输出信号为 4～20mA
测温范围： 0℃＋200℃
误 差： 0.0075*被测量值(国标)
环境温度: ＜80℃
每个筒仓配置2支可燃气体检测器（CH4）。安装在储煤筒仓顶板上，伸入筒仓100㎜；主要监测筒仓内部储煤挥发可燃气体的浓度。
三个筒仓共配置6支可燃气体检测器及6套安装附件。
可燃气体检测器（CH4）供电电源DC24V，输出信号为 4～20mA， 测量范围为0－100%LEL。筒仓安全监测系统设定初级报警：25％LEL，二级报警：40％LEL（报警设置值可调）。
根据国标《GB1532》点型可燃气体技术要求和实验方法的规范，LEL指可燃气体在空气当中爆炸浓度体积比的下限值，25％LEL是指可燃气体在空气当中的浓度为爆炸浓度下限值的25％。所以设定初级报警为25％，二级报警为40％。
检测范围： 0 ~ 100%LEL
报警限设定： 25%LEL 一次报警 40%LEL 二次报警
电 源： +24 V.DC
输 出： 4~20 mA
检测原理： 催化燃烧式
标准气体： 甲烷标气
信号传输距离： ≤1000米
精度： ±5%F.S
工作环境温度: -40～＋70℃
工作环境湿度： ＜95％
防爆等级: dIIBT6 dIICT6
防护等级: IP54
1) 本装置配套可燃气体检测器，该产品符合“中华人民共和国国家计量检定规程—可燃气体检测报警器”(JJG693-90)的各项要求。防爆标志为dⅡBT6。
2) 传感原理：以载体催化元件作为测量可燃气体浓度的敏感元件，当可燃气体与元件表面的催化剂相接触时，由于催化作用使可燃气体在较低温度下加快氧化发热，即无焰燃烧，以致使元件温度升高，阻值增大，引起元件接入的惠斯通电桥产生不平衡输出电压，检测该电压的变化即反映元件所在场合中可燃气体的浓度变化。
3) 可燃气体检测变送器主要技术指标：
(1) 检测范围：0-100%LEL(出厂前异丁烷标定)
(2) 报警限设定：25% LEL 低报警
40% LEL 高报警
4) 每个筒仓安装2支可燃气体检测变送器探头。
5) 可燃气体检测变送器输出4-20mA电流信号，供给微机数据采集和处理系统。主要技术参数： 输 入——0-100%LEL(出厂前异丁烷标定)
输 出——4-20mA
电 源——+24VDC
每个筒仓配置2支一氧化碳传感器 安装在储煤筒仓顶板上，伸入筒仓100㎜，三个筒仓共配置6支 一氧化碳传感器，测量范围：0－500PPM,报警上限为70PPM和100PPM二级报警，报警上限设置值可调。输出信号4－20mA。
根据国标《GB1532》点型可燃气体技术要求和实验方法的规范，LEL指一氧化碳气体在空气当中爆炸浓度，25％LEL是指可燃气体在空气当中的浓度为爆炸浓度的25％。所以设定初报为25％，高报为50％。
测量范围：0－500ppm；
报警上限：70ppm和100ppm二级报警，报警上限设置值可调。
检测范围： 0-500ppm；
检测原理： 催化燃烧式
标准气体： CO标气
信号传输距离： ≤1000米
精度： ±5%F.S
工作环境温度: -40～＋70℃
工作环境湿度： ＜95％
防爆等级: dIIBT6 dIICT6
防护等级: IP54
三个筒仓的一氧化碳检测器配置安装附件6套
1) 每仓配置2支CO气体探头。
2) 配CO标准气体，2升瓶壹套，供现场检查使用。
每个筒仓配置2支烟雾探测器。主要监测筒仓内部空间是否出现火灾或储煤阴燃产生的烟雾。 2支烟雾探测器分别安装在储煤筒仓顶板上。
3个筒仓共配置6支烟雾探测器及6套安装附件。
电压范围 15至32VDC
工作温度范围 -10℃至50℃
工作湿度范围 10%至95%RH相对湿度,无凝结
最大平均监控电流 300uA@ 24VDC每10秒通讯一次并闪亮LED)
最大报警电流(LED亮) 6.5mA@ 24VDV
1)烟雾检测器不受强磁干扰，不怕潮湿，在低温状态下(-20℃)能正常工作；具有三次取样比较的功能，在被检测空间出现一次性过烟或其他类似干扰，检测器自身识别，避免误报。
2)每个筒仓安装二支烟雾探头。
a)料位计监测煤位：
每个筒仓应配置一支料位检测器及配套的仪表及部件。设备能连续测量煤位，探测高度30m。每个筒仓配置1台雷达物位计,安装在储煤筒仓顶板的中心处，三个筒仓共配置三台雷达物位计；通过数据采集至计算机工控系统上。
应用： 液体或固体
过程连接： 螺纹、万向节
过程温度： -40~200摄氏度
过程压力： -1~40bar(-100--4000kpa)
信号输出： 两线制/四线制4--20mA
带现场显示，法兰安装；
24VDC，两线制，铝外壳。
防护等级: IP68
雷达物位计安装附件3套
a）系统应配置数据采集箱以及计算机测控系统。数据采集箱防护等级为IP54。
b）数据采集及端子箱组成的内容在投标阶段应予说明。
c）应设置计算机测控系统。该系统的配置在投标阶段应有详细说明。
d）控制系统由PLC装置等组成。PLC装置的各类型I/O点均留有20％的裕度，I/O插槽也留有20％的插槽裕度。计算机测控系统应配备最新工控组态软件。
e）应具有逼真画面显示、人机对话、报警记录、事故追忆查询、打印报表以及数据曲线等功能。
每个筒仓底部的12套温度探头配置一个壁挂数据采集箱；3个筒仓共配置3台壁挂数据采集箱，防护等级为IP65，外形尺寸为450m(高) ×350mm(宽) ×200 mm（厚），前开门。
每个筒仓顶部的2套一氧化碳探头、2套可燃气体探头、2套烟雾探头、1个雷达料位计，配置一台壁挂式数据采集控制箱；防护等级为IP65，外形尺寸为450m(高) ×400mm(宽) ×200 mm（厚），前开门。
3个筒仓共配置3台壁挂式数据采集控制箱.
输煤集控室配置一套上位机系统。
上位机系统包括操作台一台、工控机一台（包括标准键盘、鼠标）、显示器一台、打印机一台、不间断电源一台以及与现场数据采集箱通讯的通讯模块（卡）1块。
数据处理和控制系统
储煤筒仓安全监测装置的控制系统由各种传感器探头及升降式综合监测装置，就地模块数据采集端子箱，RS485/CAN网络通讯系统和工控机系统(操作站)组成；对储煤筒仓的各种参数(温度、可燃气体CH4、连续料位 、烟雾等)进行监测，计算储存，打印记录和实时报警。操作台安置在输煤控制室内。
分布式数据采集系统具有：结构化布局，组态灵活；信号隔离，可靠性高；软件功能强；实现了标准化、模块化和组合化。TSTC组态软件： 该组态软件是运行于中文Windows NT、Windows 2000及Windows XP上的真32位的工控组态软件，具有如下功能：
强有力的绘图工具箱及丰富多彩的各种工况图库可绘制非常逼真的工况模拟图，非凡的Windows风格操作画面，所见即所得。
具有实时监控，多画面热键切换。
a) 通过DLL(动态连接库)驱动程序实时传送采集模块的数字信号，可实现后台进行。
b)具有报警事故追记功能，报警记录、 打印报表以及数据曲线等功能，并实现语音报警。
c)具有网络功能，支持TCP/IP协议，实现网络远程监视。
就地模块数据采集端子箱简称就地端子箱是把储煤筒仓的各种被测项目(温度、可燃气体CH4/C3H8监测系统、烟雾、连续料位及高料位等)的探头(模拟量/ 开关量信号)，经筒仓的预埋电缆直接送到就地端子箱里的ADAM4000系列模块上；工控机操作站是以一台工控机和19"屏幕液晶显示器组成的，该工控机其本身是一个抗干扰能力强、防静电、防灰尘，高可靠性的微机，其操作系统采用中文Windows 2000/ME/XP作为平台，同时通过内置的通讯卡(RS-232转RS-485并带隔离)和现场ADAM4000系列模块的通讯接口连接成局域网络。
计算机工控系统包括工控机、CRT、打印机、操作台、不间断电源等；
计算机工控系统配备最新工控组态软件和编程软件。
具有逼真画面显示、人机对话、报警记录、事故追忆查询、打印报表以及数据曲线等功能。
标准气体配置
甲烷标准气体1套，含2升瓶1个、减压阀、流量计、导管、气罩等；
丙烷标准气体1套，含2升瓶1个、减压阀、流量计、导管、气罩等。
工厂检查
工厂检查是质量控制的一个重要组成部分。
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序号 |
检查项目 |
检查内容和方法 |
备 注 |
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1 |
组 装 |
控制柜的通电和各种传感器的校验 |
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2 |
试 验 |
监测设备试验 |
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3 |
试 验 |
温度监测装置的试验 |
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4 |
出厂试验 |
设备出厂系统调试 |
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本公司对筒仓安全监测系统的质量保证程序、组织形式及从业人员的资格作出了严格的要求。对生产过程中涉及质量的设计、采购、制造、运输、安装调试及维护等作出了相应的规定和要求。
1、（筒仓安全监测系统现场安装调试准则）
2、（筒仓安全监测系统外购元器件验收要求）
3、（筒仓安全监测系统出厂前检验要求）
我公司有专门负责该项目质量保证的专职人员：
郭 伟 高工 项目负责人兼出厂检验
梁化玉 助工 技术负责人兼进货验收
该系统满足国家有关规范及技术标准：
原电力部颁布的JJG693-90[可燃气体监测报警器检定规程]
参照【日本室内储煤场防火基准】
华北电力设计院（关于筒仓安全防爆的措施试行）
该系统由系列模块化分布式监测单元(即就地模块采集端子箱)和PIII 工控机(含亚控组态软件)即操作站组成。
就地模块采集端子箱简称就地端子箱是把储煤筒仓的各种被测量(温度、可燃气体、CO气体、烟雾等)的探头/变送器信号，经筒仓的预埋电缆直接送到就地端子箱里的系列模块上。工控机操作站是以一台工控机和19"大屏幕显示器组成的，该工控机其本身是一个抗干扰能力强、防静电、防灰尘，高可靠性的微机，其操作系统采用中文Windows 2000/ME作为平台，同时通过内置的CAN卡(RS-232转CAN并带隔离)和COM2/ADAM7060(RS-232转485)模块的通讯网与I/O站连接。
CAN卡通过DB9针电缆直接和就地端子箱柜的模块RS-485网络连接，工控机的COM2通过ADAM7520(RS-232转485)模块与ADAM7060连接，COM1接CAN卡。所有现场信号(探头或变送器的)经电缆沟统一进入到就地端子箱的端子排T1、T2后。
在此强调的是ADAM4000/7000模块和计算机通讯采用CAN通讯方式，该方式区别于RS-485/422/232具有如下几个特点：
.通讯距离长(可达10公里，速度为9600bps时)
.抗干扰能力强：采用差分传输
.传输速率高：高达1Mbps
工控机的CAN/RS485，电源由#6端子箱电源提供。
由此可见，其它信号(如温度、可燃、CO、烟雾)通过研祥系列采集模块，把其模拟/开关量信号变成数字信号通过RS484/CAN网络传输到计算机中。 #1—#3就地端子箱分别测量#1—#3筒仓的#1-#4温度探头信号，每个端子箱由一个明纬电源（线性开关电源）、一只温度采集模块、空开和端子排组成，测量3个筒仓、温度信号，测量3个筒仓的6个可然气体信号、6个一氧化碳气体信号、6个烟雾信号。
每个筒仓2只 ，并且每个筒仓设置两个烟雾探头。探头将检测到的(开关)信号连接到采集模块上，将再通过网络把信号送到计算机中，说明了现场信号、模块的接线对应关系。
本装置对6个可燃气体(每个筒仓2个)进行检测，可燃气体变送器采用三线制：
GDAXX-1：+24V电源，由开关电源SP-T160D提供
GDAXX -2：信号地，由开关电源SP-T160D提供
GDAXX -3：4～20mA信号输出，接到AD3模块
该4-20mA输出信接到模块变成数字信号，通过采集模块系列、RS485/CAN网传输到计算机中。
该装置对筒仓中的6个CO气体探头进行测量(每个筒仓2个)， 一氧化碳气体变送器采用三线制：
COxx-1：+15V电源，由SP-T100C开关电源提供
COxx-2：电源地
COxx-3：变送器4-20mA输出
其4-20mA输出信号经模块变成数字信号，通过模块系列、RS485/CAN网传输到计算中。
每个筒仓有12个温度探头，其中仓顶没有，安装在筒仓下部内锥和外围安装，WZP型温度变送器采用二线制：
WTxx-1：+24VDC，由朝阳电源开关电源提供
WTxx-2：4-20mA输出
其4-20mA输出信号也经温度采集模块变成数字信号，通过RS485/CAN网传输到计算机中。
为了 各个就地端子箱的电源，工控机电源各自的独立性，引入了分布式电源。控制方案：在控制室就地端子箱分别有一个总控室电源刀闸，并且每个就地端子箱有一个空开。
UPS是山凌2KVA。
就地端子箱的开机
投入运行时打开各就地端子箱盖合上总电源开关(空开)，端子箱中的模块应正常上电(采集模块电源绿色灯亮)。使得筒仓上的各种探头(变送器)上电工作，同样RS485/CAN网络正常工作也可从CAN模块上的电源指示灯亮可看出。
计算机开机
端子箱上电后，检查计算机操作台后部的连线是否正确，UPS是否正常工作，即可打开工控主机前面板上的主电源开关即为上电。
·此时操作站后面的ADAM7060模块、CAN通讯卡的电源灯也亮，同时计算机自动加载运行中文Windows 2000/ME/XP，不久就进入该监控软件(自动启动采集模块的DLL驱动程序)。
·通讯正常时，系统自动进入系统主画面：通讯正常可以从如下几个方面来观察。
a) 主画面上的数值不全为零，与二次仪表一致时为正常；
b) 采集模块系列、RS485/CAN网通讯正常时，主机后侧CAN卡上的RXD、TXD灯应交替闪烁，同时端子箱中绿色灯也应交替闪烁；
组态软件组成
该工控组态件由三部分组成：开发环境、运行环境、DLL驱动程序安装该组态软件时缺省安装于C：＼Centurystar目录下，并生成2个相应的图标，它们是Csmaker ，Csviewer，其中工程项目文件安装在D：＼石热技改目录下，采集模块驱动程序安装在C：＼Centurystar＼Driver目录中。
a) 开发环境：主要用于编程，绘制各种画面，动画连接，建立数据库，参数变量的初始值。详见厂家提供的说明书；
b) 运行环境：是最终运行用的，用来实时监测各种储煤筒仓参数，并配有画面显示，并对报警参数有历史事故追忆，并以语言报警。
c) DLL驱动程序，它是实际星组态软件和RS485/CAN网通讯的接口，就如HP打印机驱动程序是Win2000/ME/XP操作平台和HP打印机的接口一样，它实时把各种探头经采集模块系列/模块送来的数字信号传送到组态软件中的数据库中，并实时刷新各个画面上的显示数据，及动画内容，该项有一个驱动程序。
采集模块系列驱动程序，负责把送来的各种探头信号(模拟量有：温度、CO气体、可燃气体，开关量有：烟雾)高速传送到组态软件中去，并实时刷新数据库变量的值。
筒仓监测系统组态软件
该应用软件有多个画面：
1系统总览画面
该画面以数据表格的形式，定量地实时地显示出各被测量的数值，给操作者以直观的感受，并给维修人员提供相关依据。
2系统配置画面
该画面形象地显示出储煤筒仓和计算机，就地端子箱、CAN/485网络。
具体描述了筒仓温度、可燃气体、烟雾、CO气体，高料位开关探头的信号是怎样传送到计算机中的。
3系统主画面
它是开机运行后的初始画面，操作者可以简单、直观地一览全貌。
4报警窗口画面
它是进行报警事故追忆和报警发生时详细观察发生报警的种类、时间、日期、事件的画面。
5筒仓画面， 它们分别是针对具体每一个筒仓，对它的所有参数观察的画面，进入到每个画面中，就能看得出各种探头/换能器/变送器的位置分布，监测数据等。
6筒仓的月报表
月报表是统计各个筒仓温度、可燃气体、CO气体、烟雾指示的正常及报警信息和真实数据记录，报表是以产生CSV文件格式经过世纪星软件的处理转换城WORD文档及EXCEL文件显示查看历史月份信息数据并可以进行数据打印；可以查询历史的信息。查询的范围是在2005至2050年；月报表是一个很容易方便的查看各个筒仓实时和历史信息的报表。
7 筒仓历史实时曲线表和历史曲线表。
查看各个筒仓的温度、可燃气体、CO气体每天走势曲线，记录当天的最小值和最大值。在画面上是以曲线的线式走向，以不同的颜色代表着各个筒仓的温度、可燃气体、CO气体的信息，明瞭清晰。
8 筒仓烟雾报警表
烟雾报警它是每一个筒仓有两个传感器共有8个画面组成，正常情况是绿色的，报警情况是以红色等亮并闪烁。
9筒仓高报警警告指示
它也是进行报警事故追忆和报警发生时详细观察发生报警的种类、时间、日期、事件的画面。
此画面是各个筒仓的温度、可燃气体、CO气体、烟雾高报警信息的提示，会以窗口弹出式窗口警告筒仓所发生意外故障，告知用户是在哪一个筒仓有故障且是什么传感器发出的警告信号，并以什么方式去处理告警故障。
每个筒仓设置有12点测温孔，配置了12支温度传感器，信号线端采用远程端子。每个温度传感器采用二线制，输出信号为4-20mA。
如果温度显示值偏高或为-20℃，先应检查通讯是否正常，然后再去就地端子箱的现场端子排T1/T2上测WTxx-1或WTxx-2有无电流，如果有电流，则可能模块采集模块有接触不良，对温度探头也应先看+24V电源是否加上，如果在电源正常情况下，其输出电流超过4～20mA这个范围，则说明温度探头有问题，应立即更换探头。
每个筒仓配置2支可燃气检测器，安装在储煤筒仓顶板上， 3个筒仓共配置6支传感器。采用三线制，输出信号为4-20mA。
其工作顺序是:正常的通讯→电源是否正常→有无电流输出→模块→可燃气体变送器GDAXX—2：GND、
GDAXX—3：4—20mA
每个筒仓配置2支一氧化碳传感器，安装在储煤筒仓顶板上3个筒仓共配置6支。采用三线制，输出信号为4-20mA。
一氧化碳传感器内装放大器和变送器。
其工作顺序也相同，其工作电压同样为+24V，CO气体变送器的三线制与可燃气体三线制引脚接线方式是一样 (COxx-2∶AGND COxx-3∶4-20mA输出)
每个筒仓配置2支离子式烟雾传感器，安装在储煤筒仓顶板上，3个筒仓共配置6支。采用二线制，输出信号为开关量。
其检查顺序是：通讯(RS485/CAN)→仪表→探头
在筒仓设置运行参数监测与报警装置的基础上，为确保筒仓安全运行，采取如下措施：
1)筒仓应设置通风装置，当筒仓内可燃气体含量偏高，开启通风机，降低筒仓内可燃气体含量。
值得注意的是，当筒仓内有煤发生自燃，产生烟雾时，切记不能开启通风机，避免助燃。
2)筒仓设置防爆门。当筒仓一旦发生爆炸时，防爆门首先被破坏，使爆炸能量按人为设置的通道排卸，避免毁坏筒仓主体及周围建筑物，避免伤人。防爆门的数量和面积参照火电厂设计技术规程(SPJ1-84)第4.4.6节关于粉仓防爆门的设计要求选取。
3)喷水降温：在筒仓出口处设置喷水头，喷水降温、保护筒仓下部卸煤机械和胶带运输机，安全卸出已经着火的煤。水源压力大于0 4Mpa，水管母线不小于Φ100mm，分管走向及喷头布置形式依筒仓下部结构不同而进行不同布置。
4)制定和贯彻筒仓安全运行管理规程，加强运行管理。
此系统采用自动控制注入氮气，并设置了现场氮气发生器等制氮设备。
筒仓是一种用于存储并能够方便卸出散装物料的大型装置，也是近年发电厂用来储存原煤的主要设施。原煤筒为钢筋混凝土建造的平顶锥底圆柱体结构，容积达数万M3，其内部结构根据容量大小略有差别。筒仓上部设有环式布煤机布煤，下部设有环式卸煤机出煤，并设有除尘器防止筒仓中粉尘外溢，属于一种相对封闭的容器。
原煤的自燃并非是在筒仓中全部同时发生，而是在局部具备自燃条件的某一点首先发生，时间和地点很不确定，最终才引发为大面积的自燃和爆燃。由于筒仓的容积太大，当原煤发生局部自燃时，范围小、热量低、受环境干扰大，不可能引起筒仓内可燃气体浓度、氧气量、温度等监控指标的全面超标，筒仓内的真实情况作出准确的监测，不能及时监控到筒仓内、煤层中阴燃、自燃的真实状况，等到自燃范围扩大了，热量高了，可燃气体浓度增大了再作出反应时，已经贻误了治理时间，难于控制了。
而对于筒仓内出现的阴燃、自燃、爆炸等安全事故，现有的措施也仅限于向筒仓内喷水和把煤全部卸出等方法，这些措施对于装有几万吨原煤的大型筒仓而言也是不可行的。
在几万吨原煤阴燃、自燃时往上浇水的做法无疑于火上浇油，喷入筒仓内的少量水相对于大量的原煤而言，只能起到氧化剂的作用，不但不能灭火，反而会加速原煤的爆炸（美国NFPA68/69防爆标准）；把几万吨原煤从筒仓中全部卸出，既没有那么大的场地，也需要很长的时间，对于消防灭火来说也是极不现实的做法。
而在事故发生后临时向筒仓中充入如CO2、N2等惰性气体实施惰化保护的措施，对于小于2000M3的小型筒仓还可以适用，对于几万M3的大型原煤筒仓则根本无法实现。因此，美国NFPA68/69防爆标准中明确指出，大型筒仓着火的灭火是很困难的，应该考虑控制预防，而不是消防灭火。
本工程系扩建工程性质，本期建设规模为2×600MW机组 ，采用自制高纯度的氮气作为惰化气源，通过贮气罐分别向3座筒仓内注气。由筒仓安全监测及联动系统、筒仓惰化保护系统及筒仓防爆门组成，具体技术条件为：
1、本期工程共设三个筒仓，其容量分别贮煤4000吨。
2、筒仓防火采用纯度不小于95%的氮气惰化系统进行防护；氮气制备系统出力不小于300m3/h；配备2台容量为20M3、耐压不小于1.0MPa的氮气储气罐；
3、向空气炮和活化给煤机供气，配置公称容积2m3，设计压力1Mpa的空气罐一个。
美国NFPA850 《发电站与高压直流电变频站防火推荐实施规程》中对氮气惰化系统的使用这样要求：氮气已成功地用于惰性筒仓火灾，其使用方式相似于二氧化碳，区别是氮气与空气密度几乎相同（而二氧化碳是密集得多）。因此，它必须通过筒仓周围无数的注射点射入，以确保它能取代现有的氧气。
由于筒仓体积较大，为保证在规定的时间内以设定的流量满足筒仓惰化要求，本方案分为三个部分，即：制氮系统、控制系统、喷放系统。
1、制氮系统：采用变压吸附制氮装置（PSA）技术，保证氮气纯度及氮气出力，实现安全节能、维护简便、全程全自动无人操作；其中包括氮气储存和输送。
2、控制系统：采用PLC工控控制系统，对系统制氮设备的工作状态、累计运行时间、工作压力、工作流量、释放阀门状态（开或关）以及氮气的各项指标参数进行不间断监控，实现了全自动化智能化操作。
3、喷放系统：在筒仓壁上部安装充气设备，将惰性气体充入筒仓中，置换出筒仓内的可燃气体和空气；环绕筒仓壁预埋充气装置，向煤层中充入惰性气体，排除煤层中的可燃气体和空气；在筒仓底部设置锁气装置，向卸煤口处充入惰性气体，锁住卸煤口。本系统通过上述的锁、充、换惰化保护方式和与之配套的惰化保护装置，能够全方位预防和抑制筒仓内煤的自燃和爆炸。
本工程氮气制备系统出力应满足本工程3个筒仓保护的需要（筒仓直径16米，本体高度约35米），并且满足本工程筒仓储煤最不利工况下的保护要求。
根据该工程惰化要求，选其中一个筒仓进行设计，并计算确定：
1、氮气惰化的平均流量为300 m3/h；
2、根据氮气惰化的平均流量和筒仓储煤最不利工况下的体积（按储煤50%计算）计算达到惰化置换要求的保护时间。
3、初选系统主管管径：DN50，支管管径：DN32。筒仓管道均按筒仓直径预制成型。
1）系统工作压力为0.6Mpa；
2）系统喷放时间按2小时考虑，筒仓每小时氮气流量为300m3/h。
采用高纯度的氮气（纯度不小于95%）作为惰化气源，延长贮煤的自燃和阴燃周期。对煤层上方凝集的可燃可爆气体，当监测装置发生高位报警时能及时置换。
筒仓惰化系统主要为了预防、控制筒仓内原煤阴燃、自燃、爆炸等，提高原煤筒仓的安全性。
筒仓惰化系统主要原理
锁：用惰化气体锁出煤口，隔绝外界氧气；
充：向煤层渗透高纯度的惰化气体，给煤层降温，覆盖保护层；
换：用惰化气体将煤层上部的可燃气体置换出来；使筒仓内的燃源降到最低，助燃源达到最低，从而有效地保护了筒仓的安全，具体过程就是围绕锁、充、换三等级实现。
本系统提供的用于火力发电厂的煤制粉、原煤仓系统的防爆惰化保护装置包括有：一个或多个气源、减压装置、一个或多个储气罐，还包括有：多个锁气预埋管，设置在筒仓体内壁保护檐的圆周上，及多个同样设置在筒仓体内，位于活化给料机下方的落煤管处，及设置在中心螺旋取料机下方落煤管处。用钢管完成从气源到各个锁气预埋管处的连接，改成锁气管网，保证当系统监测到筒仓产生初级信号时，系统自动开始向产生初级报警的筒仓内充高纯度的惰化气体，锁住出煤口，阻止空气从出煤口向上煤层渗透。
一个环形密封圈，其一端通过角钢、螺栓安装在筒仓体内的保护檐上，一端固定连接在筒仓底部的挡料环上，与螺旋出料机的回转叶片连成一体，由驱动器驱动，一期环绕中心轴做回转运动，使筒仓底部相对封闭，保护齿形回转轨道不被物料掩埋，阻止已冲进筒仓的惰化气体外泄，并减少氧气的摄入，环形密封圈的实现方式可以柔性的也可以是刚性的或其他组合形式。
本系统的充气环有两种充气方式：
1.环向多点式充气
惰化气体以内部多点式充气环上多个有一定间隔的孔作为充气口向筒仓充入高纯度的惰化气体。孔状可以是圆的，方的等多种方式。
2.环向连续式充气
惰化气体只能以固定部位处预埋钢管做为充气口，连续均匀地向筒仓的各个标高处冲入高纯度的惰化气体。
一级充气环所需的预埋管，设置在筒仓底部多个活化给料机和中心螺旋取料机入口处，及多个同样设置在筒仓底部，位于中心螺旋取料机的内环底部和外环底部，其作用是向筒仓底板处渗透高纯度惰化气体。
二级充气环预埋管，设置在筒仓体内保护檐同标高处及保护檐与筒仓壁相交处。向筒仓充入高纯度的惰化气体。
三级充气环，可以为单层或多层，其预埋管均匀设置在靠近筒仓顶的筒仓壁圆周上。
保护煤层间充高纯度的惰化气体，给煤层降温，并在煤层上方形成保护层。
根据系统监测信号，充气系统根据煤层的高度自动选择充气环的级别，自动开始向产生报警的筒仓内充高纯度的惰化气体，向煤层渗透高纯度惰化气体，达到使可燃性气体浓度降低的目的。
本系统的保护装置还包括多个预埋板，设置在筒仓壁上，保证盘爬在筒仓上的钢管固定在筒仓外壁上。
多个换气柱，设置在筒仓内壁圆周上，形成换气槽。
多个换气预埋管，设置在筒仓上部外壁上，处于换气柱的上方，保证从气源出来的惰化气体从上向下充入换气柱中。
锁气、充气、换气预埋管，决定管网的走向，可以有多种走向，以最节约管网的方式为最佳实现方式，预埋管设置的部位可以为筒仓任何合适的部位，可以沿筒仓圆周上均匀布置，可以在筒仓内部，也可以在筒仓外壁。
锁、充、换、多等级惰化保护装置的工作方式、可以是有初级报警信号时，开锁气；有高级报警信号时，充气与锁气同时进行，也可以仅充气工作等多种方式；有高高级报警信号时，换气与充气、锁气同时进行，也可以仅换气工作等多种工作方式。
锁气、充气、换气的管网的层数，是根据现场的实际情况和筒仓的种类来决定的，可以为一层或多层。
本系统的筒仓惰化保护系统中的减压装置，其作用是把从气源出来的带压力的气体进行减压，使其压力值达到要求，其实现方式可以是各种各样的阀。
筒仓在正常储存和出煤的过程中，筒仓氮气惰化系统是处于待机状态，当出现下列情况时启动氮气惰化系统实施保护：
1）筒仓静止储煤3～5天以上时，筒仓氮气惰化保护系统开始向煤层间断充氮气，抑制和延缓自燃的发生。
2）筒仓发现自燃倾向和异常时，筒仓氮气惰化保护系统开始向煤层间断充氮气，抑制和延缓自燃的发生。
3）筒仓发现自燃倾向和异常，而且筒仓氮气惰化保护系统开始向煤层间断充氮气后未能抑制和延缓自燃的发生有继续发展趋势时，筒仓安全置换保护系统开始用氮气置换筒仓上部空间可能爆炸的气体，同时锁住筒仓下部出煤口，全方位控制和抑制自燃和爆炸直到筒仓原煤用尽。
4）筒仓安全惰化、置换保护系统定期自动自检启动处于良好待机状态。
氮气惰化系统由氮气变压吸附制备系统、氮气储存装置、流量控制装置、分区释放装置、PLC控制系统、释放管路、释放喷头等部分组成。
系统能自制高纯度的氮气，氮气纯度不小于95％，对附产品能易于收集。所产生的氮气量能够满足筒仓的要求。
储存气态氮气，每台容量为25m3，储存装置工作不小于1.0MPa，采用立式结构并形成多台组合。按氮气惰化系统连接方式设计各接口。
PLC氮气惰化控制系统是核心控制设备，自接收到CO或CH4或温度报警命令开始工作，或由人工启动并执行如下功能：
Ø 根据命令的分区选择预设的流量设定值自动控制气体以恒定流量喷放和停止；
Ø 控制并显示记录氮气制备系统的工作状态，当氮气产出量满足储量要求时停止工作；
Ø 发出声光报警信号，提示工作人员系统已经启动运行；
Ø 启动对应分区释放阀，记录并将分区释放阀开关信号远传至控制室；
Ø 流量信号、压力信号、温度信号等参数通过4～20mA隔离远传输出；
Ø 系统控制方式采用就地控制或远程控制可选，并根据要求优先手动控制方式。
Ø 检测系统通讯、电路等部分故障，并发出警报提示。
惰化保护系统
每个筒仓均应设置惰化保护系统一套，投标商应说明惰化保护系统管路的设置位置及理由，并将安装要求返设计院。
筒仓惰化保护系统是利用氮气的惰性原理将空分装置分离出来的高纯度的氮气作为惰化气源，当筒仓安全监测系统中的温度、可燃气体、CO等被测参数超限报警时，自动启动封、注、释气管网向筒仓内注入氮气，达到稀释筒仓内可燃易爆气体浓度，抑制煤的自燃和阴燃，保障了筒仓储煤的安全。
本工程贮煤筒仓惰化保护系统的氮气由化工厂提供。用于在筒仓处于报警状态或其它状况需要时及时供气，给氮气设备启动至正常供气提供一定的缓冲时间。
本系统提供的氮气惰化装置包括：减压装置，多个封、注、释气预埋管。保证当系统监测到筒仓安全监测装置产生的报警信号时，自动开启惰化系统。
(1) 锁气管路一层，设置在筒仓底部，用钢管完成从气源到各个封气预埋管处的连接，形成封气管网，当系统监测到筒仓产生初级报警信号时，系统自动开始向筒仓底部渗透氮气，封住落煤口，阻止空气从出煤口向上部煤层渗透。
(2) 冲气管路一层，设置在筒仓特定标高处，为圆周均匀布置的注气环，注气方式为环向多点式。
(3) 换气管路三层，设置在筒仓上部特定标高处，其预埋管均匀设置在靠近筒仓顶的筒仓壁圆周上。
各个气环所在标高如下：
a）锁气层：管道分布在标高6.25m处，每个筒仓的出口处安装一圈锁气管道。
b）冲气层：管道分布在落煤锥段与圆柱段交接处，沿筒仓一周安装充气管道。分布在标高25.10m。
c）换气层：管道分布在标高14.20m,17.40m，21.50m处，沿筒仓一周安装三圈换气管道。
现场设备使用方便无人值守，运行可靠免维护，无污染排放，运行成本极低，并可实现远程自动控制。本系统的减压装置，其作用是把从气源出来的带压力的气体进行减压，使其压力值达到要求，不造成扬尘。
筒仓安全监测装置、筒仓惰化保护系统通过以太网方式实现数据通讯和共享。根据筒仓安全监测装置报警信号，惰化保护系统自动选择保护的级别：
初级报警时，开锁气；
高级报警时，冲气与锁气同时进行，也可以仅冲气工作等多种方式；
高高级报警时，释气与冲气、锁气同时进行。
报警条件及启动条件：
筒仓在正常储存和出煤时，氮气惰化装置系统处于待机状态。筒仓内静止储煤3～5天或圆形筒仓静止储煤时间达到所储煤种的发火期前5天时，启动筒仓惰化保护系统，定时向煤层间断注氮气，并定时开启释气层，置释筒仓顶部长时聚积的可燃等气体，抑制自燃的发生。
当筒仓安全监测系统发现自燃倾向和异常时，筒仓惰化系统按以下方式自动启动惰化阀门，向煤层间断注氮气，抑制和延缓自燃的发生。
(1) 当温度报警或可燃气体或CO气体有一处发生初报警时惰化系统自动启动冲气阀门。
(2) 当温度报警且可燃气体或CO气体有一处初报警时，锁气阀门和冲气阀门启动。
(3) 当温度报警且可燃气体和CO气体的两个初报警全发生时，或当温度报警且可燃气体、CO气体发生至少一个高报警时，启动锁气、冲气、释气阀门。
锁气、冲气、释气预埋管，决定管网的走向，可以有多种走向，以最节约管网的方式为最佳实现方式，预埋管设置的部位为各层环网的适当位置，沿筒仓圆周上均匀布置。
PLC是氮气惰化保护系统核心控制设备，自接收到温度或CH4或CO报警命令开始工作，自动启动并执行如下功能：
(1) 根据命令的分区选择预设的流量设定值，自动控制气体以恒定流量喷放和停止；
(2) 控制并显示记录系统的工作状态，当氮气产出量满足储量要求时停止工作；
(3) 发出就地指示灯报警信号，提示工作人员系统已经启动运行；
(4) 启动对应分区释放阀，记录并将分区释放阀开关信号远传至控制室；
(5) 流量信号、压力信号等参数通过4～20mA标准信号传输；
(6) 系统控制方式采用就地控制或远程控制可选，并根据要求优先手动控制方式。
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