浅谈防止煤堆自然的措施.doc

浅谈防止煤堆自然的措施摘要： 煤因低温氧化而释放的热量如不能及时放散，煤的温度就会升高，当煤的温度达到着火点时就会导致自燃。随着城市集中供热的发展储煤量大幅攀升，如何减少或杜绝煤自然现象的发生显得日关重要。本文通过煤自然原因的分析，提出煤堆自然的防治措施和办法。关键词：煤堆 自燃 影响因素 防治Abstract: The quantity of heat releasing because the low temperature oxidizes spreads coal in time if unable , the coal temperature only is capable to do a power-up , should be therefore likely when the coal temperature reaches burning point leading to autoignition. Rise with the fact that development of city central heating stores coal amounts up clambering by large margins, occurrence how, to cut down or completely eradicate coal natural phenomena look like that day turn off is important. The main body of a book analysis by natural cause of coal, suggest that coal piles up natural prevention and cure measure and way. Key words: open storage pile Spontaneous Factors Prevention1 引言随着人们生活水平的提高，对能源需求和环保的要求越来越强烈，城市集中供热以其迅猛的发展势头登上历史的舞台。随之而来的是供暖燃煤的需求，而这些关乎城市供暖安全的大量燃煤储存显得日关重要。煤的自燃性对煤场储煤带来严重的隐患。一旦煤堆自燃，不仅使储存的然煤欠缺，而且给供热生产造成冲击，对环境也是污染，严重的会引发火灾，造成巨大的经济损失。我国已经成为世界上煤炭自燃灾害最严重的国家，笔者多次经历过煤堆自然的发生，根据多年对煤炭储运管理经验结合相关资料查找总结得出结论。本文详细阐述了影响煤堆自燃的内在和外在影响因素，在此基础上提出煤堆自燃的防治措施和方法。2 煤堆自燃的机理煤堆与空气接触，会发生氧化反应，并放出热量。煤发生氧化反应后，使煤堆的温度升高。煤的温度升高后，又加速了煤的氧化反应速度。这样，就使煤堆的温度越来越高。当温度超过煤的自燃点时，就会自燃。另外，当煤和水蒸汽接触时由于煤具有吸附能力，水蒸汽在它的表面上凝结成水，并放出大量的热量，使煤堆的温度升高。当煤堆达到一定温度后， 再因氧化作用， 温度也可能达到煤的自燃点。在理论上常把煤炭氧化自燃的发展过程分为三个阶段：(1)低温氧化阶段。在常温下煤能吸附空气中的氧，并在表面生成不稳定氧化物OH、COOH 等。煤的化学性质变得活泼些，着火温度开始降低。如煤中含有硫会氧化生成SO2，并放出热量，该阶段煤氧化产生的热量较少，与散发的热量保持平衡，所以其温度并不高。仍保持常温。(2)自热阶段。经过第一阶段后，煤的氧化速度加快，不稳定氧化物逐渐分解为水、二氧化碳和一氧化碳，产生的热量来不及散发而聚积在煤堆内，使温度不断升高，达到6070。此阶段内产生的OH 减少，CO含量则明显增加，这时煤处于自燃临界状态。(3)自燃阶段。经过自热阶段后，如果堆积状态不变，热量积蓄使温度继续升高，很快就达到70以上。这时煤的氧化急剧加快，产生大量的热，使温度迅速上升到达着火温度就燃烧起来。3 煤堆自然的因素（1）煤的水分含量。煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。水分含量达到饱和的煤，特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤, 煤不再吸附水分，因而不能放出润湿热。煤氧化放出的热量通常使内在水分温度升高。另一方面,自热时的化学反应需要有少量的水分参加。通常低品级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。因而，对低品级煤来说, 水分实际上是煤自热的阻化剂。资料表明煤的低含水量段与含水量较高段各有一个总吸氧量与放热量较大的峰值点，且两峰值基本一致。英国诺丁汉大学的绝热氧化实验也表明，干燥煤的反应活性明显强于润湿煤。因此，水分在自燃过程中所起作用应根据具体情况而定。（2）矿物质。煤中矿物质主要是粘土类、碳酸盐类、氧化物类、硫化物类和硫酸盐类。其中对煤自燃影响较大的是硫化物类中的黄铁矿，由于黄铁矿与煤吸附相同的氧气量时，其温度的增值比煤大三倍，黄铁矿的存在将会对煤的自热、自燃起加速作用，从而成为影响煤自热、自燃的因素之一。硫的含量越高，煤的自燃危险性越大。资料表明硫酸盐类中的水绿矾在低温氧化过程中放出的热量是黄铁矿放出热量4.111.4倍，煤中所含的水绿矾暴露于空气中时将会产生大量热量，对煤自燃产生促进作用，且含量越高，影响越大，是导致煤自燃的主要因素。（3）煤中含有的硫份。硫在一定温度下化学性质发生变化, 生成三氧化硫, 三氧化硫吸收水分生成稀硫酸, 其反应过程为放热过程, 也提高了煤堆中的温度，会加速煤的自燃。（4）气温气压的影响。经验表明，煤堆的自燃经常发生在秋后大气温度下降时，此季节大气密度比煤堆的空气密度大，渗入煤堆的空气量增大，导致自燃加剧。一般来说，大气温度降低，密度变大，渗入煤堆内的新鲜空气量增加，煤堆的自燃加快。（5）粒度。煤的粒度是影响煤自热自燃的一个重要因素。随着粒度减小, 煤的比表面积增加, 与氧的接触面积和耗氧速率增大, 氧化放热性增强。对于较小颗粒的煤来说, 粒度在氧化过程中起到了关键作用。通常粒度分布范围宽的煤样耗氧速度大, 氧化自燃性强。4 煤堆自燃的综合防治措施（1）煤堆的堆放。防止煤堆自燃现象的主要途径是隔绝空气、水分与煤的接触，防止温度或水分过度积聚。因此，煤的有效堆放是防治煤自然的关键之所在。笔者通过多年摸索实践得出结论如下：其一，我国地理位于北半球，阳光照在顶空时偏南，因此煤堆的方向以南北方向取长为好。如有可能煤场应尽量布置在高建筑物的北侧；其二，煤堆的场地以水泥地面最为理想，地面不宜铺垫空隙度较大的炉渣等物，以防空气由此进入煤堆而增加自燃的危险，且场地四周应设有排水沟与煤泥沉淀池，以便排除积水及回收煤泥。煤堆的地势最好比四周稍高一些，以保证排水的通畅，减少水量积聚；其三，尽量在较低的温度下贮存煤，避开中午烈日下进行堆煤，以减少热量的携带。块煤、粉煤混在一起的煤堆，由于煤堆里面有相当多的空气可以把煤氧化，空气又不能畅通，所以氧化时产生的热量就容易积聚在煤堆里而使温度迅速升高，因此，煤堆应层层压实，减少与空气的接触面积，以减少氧化的可能性。其四，煤堆形状以屋脊式为佳，以减少阳光照射及雨水渗入。堆煤角度控制在4045，顶部平齐，煤堆应堆到作业机械所允许的堆存高度，一般为8m10 m，易自燃的煤堆存高度应为3m 4 m；其五，煤堆的存放时间应根据煤种而定，一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些，但以不超过4个月为宜。长焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存时间以不超过2个月为宜。其六，煤堆部分采煤后，应避免煤堆顶部出现凹陷的面积过大，以减少雨水的聚积及阳光的照射。长期未用的煤堆，表面可铺放一层粘土，在夏季也可在煤堆上喷洒一层石灰水以减少煤堆的吸热。（2）煤堆自燃的预测和早期散热。首先，鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是早期揭露火灾的敏感指标，可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点；其次，可以采用红外探测法判断高温点的位置， 红外探测法其基本原理是，根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，推断出火源点的位置；再次，在预测工作中也有采用探杆测温辅助监测。对有自燃危险的地点埋设测温探头或探杆，定期监测温度变化情况。通过以上几种方法预测，根据储煤氧化自燃的三个阶段理论，如果在其氧化生成的温度还未达到临界温度前，就着手去进行人为散热，破坏储煤堆内部的积热环境，那么储煤堆内部的增温过程便可终止，即应采取冷却措施。如果煤堆着火，一般不能用水扑救，因为水浸透不深时，可产生水蒸气，会加速燃烧。当然，在水十分充足的情况下，水将煤堆淹没，也可用水扑救。一般应将燃烧的煤挖出来，用水浇灭，进行倒垛。（3） 阻隔法。上个世纪80 年代初就有人进行了煤堆保护层的研究，并在鞍钢灵山煤场进行了现场试验，结果证明煤堆涂保护层后可以有效隔绝空气，防止煤堆氧化自燃。另外笔者通过现场实验表明，压实煤堆以及用水灰浆覆盖煤堆等对防治自然非常有效。通过选用合适的高聚物分子作为阻化剂，并以水玻璃、氧化钙、表面活性剂等为添加剂进行尝试。结果表明这种新型阻化剂阻化效果良好，阻化率达90以上。（4）注阻化剂。对易发火重点区域采取高压压注阻化剂的方法，防治煤堆自然发火。先在重点区域打钻，然后封孔，利用柱塞泵压注阻化剂溶液，煤堆周边进行惰化处理。经现场应用，效果十分显著。5 结束语 煤堆自燃的防治应以防为主, 以治为辅。研究煤堆自热自燃规律, 开发科学的预测预报技术是预防煤堆自燃的预警。相应的规章制度的执行以及煤堆管理是关键。此外，新兴科学技术的应用也是防治煤堆自然的保证。1 King J ,Krug D ,Zepf D. The role of oxygen complex in oxidationof carbonaceous compoundsJ . SocChem Industry Trans FaradSoc ,1964 ,42(4) :297 - 299.2 FIERRO V, MIRANDA J L, ROMERO C, et al. Modelpredictions and experimental results on self - heatingprevention of stockpiled coals J .Fuel, 2001, 80: 12