煤堆自燃原因分析与防治措施

煤堆自燃原因分析与防治措施煤堆自燃原因分析与防治措施 摘要 煤氧化自燃既是重大的事故隐患 也降低了煤的经 济价值 分析了煤堆自燃的原因 煤堆易发生自燃的部位 并提出 防治措施 煤炭长期堆积会因氧化作用 使煤的灰分升高 固定炭和热值 下降 降低煤的质量 煤炭自燃还会造成大量的煤白白烧掉 如 汕头电厂燃烧的烟煤 煤场经常贮有 3 个月以上的正常用量 因贮 煤时间过长而经常发生自燃 有时同时几处发生自燃 阴燃的煤 被送到输送和研磨设备 会造成燃烧和爆炸事故 煤自燃既是重 大的隐患 也降低了煤的经济价值 因此 了解煤自燃的特性 防止 煤自燃具有十分重要的意义 1 煤堆自燃原因分析 煤堆自燃原因分析 煤大体上由有机物和无机物组成 主要可燃元素是碳 约占 65 95 其次是氢 约占 1 2 并含少量氧 约占 3 5 有时高达 25 硫 约占 10 上述元素一起构成可燃化合物 称 为煤的可燃质 除此之外 煤中还含有一些不可燃的矿物质灰分 5 15 也有高达 50 和水分 一般在 2 20 之间变化 这 些物质称为煤的惰性质 煤被空气中的氧气氧化是煤自燃的根本原因 煤中的碳 氢等元素在常温下就会发生反应 生成可燃物 co ch4 及其他烷 烃物质 煤的氧化又是放热反应 如果热量不能及时散发掉 将使 煤的堆积温度升高 反过来又加速煤的氧化 放出更多的可燃质和 热量 当热量聚集 温度上升到一定值时 即会引起可燃物质燃烧 而自燃 煤堆发生自燃要同时具备以下 4 个条件 1 具有自燃倾向性 煤的自燃倾向性是煤的一种自然属性 反映了煤的变质程度 水分 灰分 含硫量 粒度 孔隙度 导 热性 是煤自燃的基本条件 煤在常温下的氧化能力主要取决于 挥发分的含量 挥发分含量越高 自燃倾向性越强 而且自燃时间 也会相应缩短 根据煤的氧化程度与着火点之间的关系 利用原 煤样的着火点和氧化煤样的着火点的差值 t 来推测煤的自燃倾 向 一般 原煤样着火点低 而且 t 大的煤容易自燃 t40 的煤 为易自燃煤 t20 的煤 褐煤和长焰煤除外 是不易自燃煤 从 表 1 可看出 从褐煤到无烟煤 其着火点越来越高 自燃倾向性越 来越弱 表 1 我国各类煤的着火点范围略 2 供氧条件 煤堆暴露于空气中 表面与空气充分接触 而且 空气通过煤块之间的间隙渗透到煤堆内部 给煤堆内部氧化创造 了条件 煤的块度越大 煤块之间的间隙越大 其供氧条件越好 3 氧化时间 煤从氧化发展到自燃有一个过程 氧化时间达 到自燃发火期才能自燃 如长焰煤的自然发火期为 1 3 个月 气煤为 4 6 个月 4 储热条件 煤在氧化的过程中放出热量 只有当放出的热 量大于散发掉的热量时 才能使热量聚集 温度上升 达到煤的着 火点就会自燃 此外 煤的粒度 水分 灰分 压实程度 环境温度 湿度 等因素都会影响煤的自燃 粒度越细 比表面积越大 氧化反应越 剧烈 越易自燃 一般 煤自燃要经历水分蒸发 氧化 自燃 3 个 阶段 煤的湿度大 将煤浸在水中 能阻止煤与氧气直接接触而发 生氧化反应 只要水不流失 也不会影响煤的质量 再者 水分蒸发 要消耗大量的热量 煤含水量越大 蒸发期越长 此阶段温度无明 显上升 灰分越高 越不易自燃 将煤堆压实 能减少煤块之间的 间隙 减少空气在煤堆内的渗透量 削弱供氧条件 环境温度和湿 度都会影响煤自燃的时间 温度越高 湿度越大 煤自燃的时间越 短 根据电力 冶金 煤炭和水泥行业的煤堆发生自燃的实际 情况看 发生自燃的部位既不在煤堆的表面 也不在煤堆深部 而 在表层以下 在自然堆积状况下 可将煤堆分为 3 层 见图 1 图 1 煤堆自燃分布剖面略 冷却层 煤堆的表层 约 0 5 1 5m 厚 该层煤较松散 与空气 接触充分 虽发生氧化反应 但散热条件好 所以不会发生自燃 氧化层 该层位于冷却层以下 厚度在 1 4m 左右 具备煤自 燃的所有条件 达到自然发火期即会自燃 窒息层 该层位于氧化层以下 煤层相对压实 供氧不充分 且 含水率较高 氧化程度较低 不易发生自燃 煤在自然堆放时 一般中心部位处颗粒较细 越往四周颗粒越 粗 相应的 从中心往四周 空隙越来越大 通风散热条件越来越好 冷却层和氧化层越来越厚 自燃一般发生在氧化层 同时伴随 着温度升高 冒热气 冒烟等现象 当发现煤堆上某处释放热 气或冒烟 那么自热或自燃点一定在该部位垂直向下的氧化层内 因为受煤的自热或自燃的热压作用 气体流动方向为垂直向上方 向 一旦某个部位发生了自燃 也会改变其上部冷却层的受热条 件 使冷却层也自燃 因此 发现煤堆自燃必须立即采取措施 防 止自燃范围扩大 2 防止煤堆自燃的措施 防止煤堆自燃的措施 防止煤堆自燃要防治结合 以防为主 对煤自燃的原因进行 分析 提出如下措施 1 煤的自燃倾向性鉴定 对掌握煤自燃火灾的规律 有针对性 地采取防火措施 保证安全生产具有重要意义 因此 对贮存自燃 倾向性较大的煤和贮煤时间较长的煤场 应作煤的自燃倾向性鉴 定 测定煤的挥发分的含量 最低着火温度 自燃发火期等指标 2 应选择合适的贮煤场和堆置方式 保持通风良好 防止煤堆 暴晒 宜将贮煤场设置在宽敞的区域 背阳光的地方 如高山的北 坡 或设置煤棚 周围和煤场下部不得有高温热源 这样可降低 煤的氧化速度 3 正确核定贮煤时间 尽量不要超过煤的自燃发火期 在露 天贮煤场情况下 贮煤时间过长是发生自燃的主要原因之一 而 且 贮煤时间越长 氧化程度越高 煤的经济价值下降越多 4 用推土机将煤一层一层压实 尤其是要将堆边大块部分压 实 铺盖一层粘土更好 这样可以减少煤堆的空隙度 赶走煤堆空 隙中的一部分空气 减少煤与氧气的接触 铺盖粘土会增加煤的 灰分 对煤质要求较高的情况不适用 在煤堆表面喷洒凝体材料 可阻止外界空气向煤堆内部渗透 防止煤堆自燃 该方法适应性 较广 但成本较高 而且增加煤的灰分 对煤质有影响 5 使煤堆保持适当的水分能延长煤的氧化期 有效防止煤自 燃 根据分析 煤自燃前的全水分为 5 7 当煤的含水量达 到 12 时 不会发生自燃 贮煤场的底部和周边应采用混凝土结 构 以防止水分渗漏和流失 煤场周边设置喷洒水设施 定期向煤 堆喷洒水 这样做还能够防止煤场扬尘 有把煤浸在水中来防止 煤氧化自燃的作法 6 加强煤场现场管理 尽早发现煤自燃征兆 并采取处理措施 每天派人巡查自燃情况 发现有局部温度升高 冒热气 冒烟等 现象时 即可判断该处氧化层已发生自燃 发生自燃还伴随着 co 浓度升高 因此 用 co 检测仪能检测出来 处理煤堆自燃主要用喷灌水的方法 将水直接洒在煤堆表 面上 或挖沟浇灌的方法都会使渗入煤堆内的水量不均 而且容易 流失 把煤冲走 由于受热压作用 进入自燃部位的水量少 防火效 果不好 改为