煤堆自燃原因分析与防治措施.pdf

防火防爆煤堆自燃原因分析与防治措施胡明红　　　　　　　王红汉　范喜生(武钢集团公司安环处　 430083)　　　　　 (武汉安全环保研究院　 430081)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 , 并提出防治措施关键词　 煤堆　自燃　自燃的部位　防治措施Cause of spon taneous com bustion of coa l heap and m ea sures for its preven tionH u M inghong(S af ety and E nv ironm ental P rotection D ep artm ent,W uhan I ron and S teel G roup Com p any　 430083)W ang Honghan　 Fan X isheng(W uhan S E PR I　 430081)Abstract　 T he spontaneous com bustion of coal heap no t only is a great po tential danger, but also affect it’seconom ic value. In th is paper cause of the spontaneous com bustion of coal heap , and the locations being liableto spontaneous com bustion are studied. M easures fo r coal spontaneous com bustion p reventing are alsodelivered.Keywords　 coal heap　 spontaneous com bustion　 location of self igniting　 p reventing m easures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　煤堆自燃原因分析均应有一致的标准要求 , 而不能按建设单位、安装单位双方达成的协议来确定 , 否则发生事故后果不堪设想建议建立一个类似压力容器的标准化委员会 ,来制订、修改和统一各类压力管道的标准2)加强对压力管道监检工作提高压力管道的安装质量必须控制源头 , 建议加强压力管道元件制造单位的监察力度 , 在材料审查中应注意是否存在以下问题 : ①原始质量证明书检查中发现有的质量证明书项目不全或数据不符要求 , 如化学成分、机械性能等不符要求等 ; ②管子、管件和阀门的实物质量问题亦相当突出 , 如材质有折叠、重皮、壁厚减薄 , 甚至开裂等3) 焊接是压力管道安装过程中至关重要的环节之一 , 但各类管道焊接标准较多 , 对焊接工艺评定要求不完全一致 , 所以监检过程中发现全焊透角焊缝的焊接质量问题比较突出 , 从而影响角焊缝质量 ,建议通过探伤方法提高制造过程中的焊接质量。

4　结语压力管道安全监检很有必要 , 要使监检工作取得良好的效果 , 必须与安装单位的有关问题 , 特别是技术 , 质检部门密切配合 , 促进压力管道监检工作的发展 , 进一步完善压力管道监检标准体系 , 提高压力管道的设计、制造和管理水平 , 及时消除使用中的隐患 , 防止事故的发生收稿日期 : 2000- 09- 08)·52·2001 年第 27 卷第 1 期January 2001 　　　工业安全与防尘Industrial Safety and D ust Contro l　　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、 CH 4 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 \[ 1 \]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 ; $T > 40℃的煤为易自燃煤 ; $T < 20℃的煤 (褐煤和长焰煤除外 ) 是不易自燃煤 \[ 2 \]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煤种 褐煤 长焰煤 不粘煤 弱粘煤 气煤 肥煤 焦煤 贫瘦煤 无烟煤着火点 ℃ 267～ 300 275～ 330 278～ 315 310～ 350 305～ 350 340～ 365 355～ 365 360～ 390 365～ 420自燃倾向性强　　　　　　　　　　　　　　弱← →(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 \[ 1 \]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- 冷却层 ; ˚ - 氧化层 ; ¸ - 窒息层冷却层 : 煤堆的表层 , 约 0. 5～ 1. 5 m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～ 4 m 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 \[ 3 \]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·62·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 , 防火效果不好改为插管注水将注水管直接插入自燃部位 , 用压力水湿润氧化自燃部位的煤体 , 降低了煤体的自热温度 , 抑制了煤氧化自燃。

对于较小的煤堆 , 可把发生自燃部位的外表层扒掉 , 露出氧化自燃层来散热冷却 , 或经常倒堆破坏氧化层以延缓或阻止自燃如同时喷洒水 , 则阻燃效果更好该方法只适用于煤堆较小、四周有空间的情况参考文献1　 龚友成等 . 煤粉自燃特性研究 . 工业安全与防尘 , 1995, 3:3～ 62　 汤清华等 . 高炉喷吹煤粉知识问答 . 北京 : 冶金工业出版社 , 1997. 43　 刘清龙等 . 用台阶式插管定量注水法防治露天煤堆自燃 .煤矿安全 。