煤堆自燃原因分析與防治措施

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煤堆自燃原因分析與防治措施

【摘要】煤氧化自燃既是重大的事故隱患，也降低了煤的經(jīng)濟價值。

分析了煤堆自燃的原因，煤堆易發(fā)生自燃的部位，并提出防治措施。

煤炭長期堆積會因氧化作用，使煤的灰分升高，固定炭和熱值下降，

降低煤的質(zhì)量。煤炭自燃還會造成大量的煤白白燒掉。如汕頭電廠燃燒

的煙煤，煤場經(jīng)常貯有3個月以上的正常用量，因貯煤時間過長而經(jīng)常發(fā)

生自燃，有時同時幾處發(fā)生自燃。陰燃的煤被送到輸送和研磨設(shè)備，會造

成燃燒和爆炸事故。煤自燃既是重大的隱患，也降低了煤的經(jīng)濟價值，因

此，了解煤自燃的特性，防止煤自燃具有十分重要的意義。

1、煤堆自燃原因分析

煤大體上由有機物和無機物組成，主要可燃元素是碳（約占65%?

95%）,其次是氫（約占設(shè)?2盼，并含少量氧（約占396?5%,有時高達

25%）、硫（約占10%）,上述元素一起構(gòu)成可燃化合物，稱為煤的可燃質(zhì)。

除此之外，煤中還含有一些不可燃的礦物質(zhì)灰分（5%?15%,也有高達50%）

和水分（一般在2%?20%之間變化），這些物質(zhì)稱為煤的惰性質(zhì)。

煤被空氣中的氧氣氧化是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氫等元素

在常溫下就會發(fā)生反應(yīng)，生成可燃物CO、CH4及其他烷燒物質(zhì)。煤的氧

化又是放熱反應(yīng)，如果熱量不能及時散發(fā)掉，將使煤的堆積溫度升高，反

過來又加速煤的氧化，放出更多的可燃質(zhì)和熱量。當(dāng)熱量聚集，溫度上升

到一定值時，即會引起可燃物質(zhì)燃燒而自燃。

煤堆發(fā)生自燃要同時具備以下4個條件：

（1）具有自燃傾向性。煤的自燃傾向性是煤的一種自然屬性，反映了

煤的變質(zhì)程度，水分、灰分、含硫量、粒度、孔隙度、導(dǎo)熱性，是煤自燃

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的基本條件。煤在常溫下的氧化能力主要取決于揮發(fā)分的含量，揮發(fā)分

含量越高，自燃傾向性越強，而且自燃時間也會相應(yīng)縮短。根據(jù)煤的氧化

程度與著火點之間的關(guān)系，利用原煤樣的著火點和氧化煤樣的著火點的

差值A(chǔ)T來推測煤的自燃傾向。一般，原煤樣著火點低，而且AT大的煤

容易自燃；AT4(TC的煤為易自燃煤；AT2CTC的煤(褐煤和長焰煤除外)

是不易自燃煤。從表1可看出，從褐煤到無煙煤，其著火點越來越高，自

燃傾向性越來越弱。

表1我國各類煤的著火點范圍略

(2)供氧條件。煤堆暴露于空氣中，表面與空氣充分接觸，而且空氣

通過煤塊之間的間隙滲透到煤堆內(nèi)部，給煤堆內(nèi)部氧化創(chuàng)造了條件。煤

的塊度越大，煤塊之間的間隙越大，其供氧條件越好。

(3)氧化時間。煤從氧化發(fā)展到自燃有一個過程，氧化時間達到自燃

發(fā)火期才能自燃。如長焰煤的自然發(fā)火期為1?3個月，氣煤為4?6個

月。

(4)儲熱條件。煤在氧化的過程中放出熱量，只有當(dāng)放出的熱量大于

散發(fā)掉的熱量時，才能使熱量聚集，溫度上升，達到煤的著火點就會自

燃。

此外，煤的粒度、水分、灰分、壓實程度、環(huán)境溫度、濕度等因素

都會影響煤的自燃。粒度越細，比表面積越大，氧化反應(yīng)越劇烈,越易自

燃。一般，煤自燃要經(jīng)歷水分蒸發(fā)、氧化、自燃3個階段。煤的濕度大,

將煤浸在水中，能阻止煤與氧氣直接接觸而發(fā)生氧化反應(yīng)，只要水不流

失，也不會影響煤的質(zhì)量；再者，水分蒸發(fā)要消耗大量的熱量，煤含水量

越大，蒸發(fā)期越長，此階段溫度無明顯上升?；曳衷礁?越不易自燃。將

煤堆壓實，能減少煤決之間的間隙，減少空氣在煤堆內(nèi)的滲透量，削弱供

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氧條件。環(huán)境溫度和濕度都會影響煤自燃的時間，溫度越高、濕度越大,

煤自燃的時間越短。

根據(jù)電力、冶金、煤炭和水泥行業(yè)的煤堆發(fā)生自燃的實際情況看，

發(fā)生自燃的部位既不在煤堆的表面，也不在煤堆深部，而在表層以下。在

自然堆積狀況下，可將煤堆分為3層(見圖1)。冷卻層：煤堆的表層，約

0.5?1.5m厚，該層煤較松散，與空氣接觸充分，雖發(fā)生氧化反應(yīng)，但散熱

條件好，所以不會發(fā)生自燃。

氧化層：該層位于冷卻層以下，厚度在1?4m左右，具備煤自燃的所

有條件，達到自然發(fā)火期即會自燃。

窒息層：該層位于氧化層以下，煤層相對壓實，供氧不充分，且含水

率較高，氧化程度較低，不易發(fā)生自燃。

煤在自然堆放時，一般中心部位處顆粒較細，越往四周顆粒越粗，相

應(yīng)的，從中心往四周，空隙越來越大，通風(fēng)散熱條件越來越好，冷卻層和

氧化層越來越厚。自燃一般發(fā)生在氧化層。同時伴隨著溫度升高、冒熱

氣、冒煙等現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤堆上某處釋放熱氣或冒煙，那么自熱或自燃

點一定在該部位垂直向下的氧化層內(nèi)，因為受煤的自熱或自燃的熱壓作

用，氣體流動方向為垂直向上方向。一旦某個部位發(fā)生了自燃，也會改變

其上部冷卻層的受熱條件，使冷卻層也自燃。因此，發(fā)現(xiàn)煤堆自燃必須立

即采取措施，防止自燃范圍擴大。

2、防止煤堆自燃的措施

防止煤堆自燃要防治結(jié)合，以防為主。對煤自燃的原因進行分析，

提出如下措施：

(1)煤的自燃傾向性鑒定，對掌握煤自燃火災(zāi)的規(guī)律，有針對性地采

取防火措施，保證安全生產(chǎn)具有重要意義。因此，對貯存自燃傾向性較大

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的煤和貯煤時間較長的煤場，應(yīng)作煤的自燃傾向性鑒定，測定煤的揮發(fā)

分的含量、最低著火溫度、自燃發(fā)火期等指標(biāo)。

(2)應(yīng)選擇合適的貯煤場和堆置方式,保持通風(fēng)良好，防止煤堆暴

曬。宜將貯煤場設(shè)置在寬敞的區(qū)域，背陽光的地方(如高山的北坡)，或設(shè)

置煤棚。周圍和煤場下部不得有高溫?zé)嵩?。這樣可降低煤的氧化速度。

(3)正確核定貯煤時間，盡量不要超過煤的自燃發(fā)火期。在露天貯煤

場情況下，貯煤時間過長是發(fā)生自燃的主要原因之一。而且，貯煤時間越

長，氧化程度越高，煤的經(jīng)濟價值下降越多。

(4)用推土機將煤一層一層壓實，尤其是要將堆邊大塊部分壓實，鋪

蓋一層粘土更好，這洋可以減少煤堆的空隙度，趕走煤堆空隙中的一部

分空氣，減少煤與氧氣的接觸。鋪蓋粘土?xí)黾用旱幕曳?，對煤質(zhì)要求較

高的情況不適用。在煤堆表面噴灑凝體材料，可阻止外界空氣向煤堆內(nèi)

部滲透，防止煤堆自燃。該方法適應(yīng)性較廣，但成本較高，而且增加煤的

灰分，對煤質(zhì)有影響。

(5)使煤堆保持適當(dāng)?shù)乃帜苎娱L煤的氧化期，有效防止煤自燃。根

據(jù)分析，煤自燃前的全水分為5%?7%。當(dāng)煤的含水量達到12%時，不會發(fā)

生自燃。貯煤場的底部和周邊應(yīng)采用混凝土結(jié)構(gòu)，以防止水分滲漏和流

失。煤場周邊設(shè)置噴灑水設(shè)施，定期向煤堆噴灑水，這樣做還能夠防止煤

場揚塵。有把煤浸在水中來防止煤氧化自燃的作法。

(6)加強煤場現(xiàn)場管理,盡早發(fā)現(xiàn)煤自燃征兆，并采取處理措施。每

天派人巡查自燃情況，發(fā)現(xiàn)有局部溫度升高、冒熱氣、冒煙等現(xiàn)象之，即

可判斷該處氧化層已發(fā)生自燃。發(fā)生自燃還伴隨著CO濃度升高，因此，

用CO檢測儀能檢測出來。

處理煤堆自燃主要用噴灌水的方法。將水直接灑在煤堆表面上，或

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挖溝澆灌的方法都會使?jié)B入煤堆內(nèi)的水量不均，而且容易流失，把煤沖

走，由于受熱壓作用，進入自燃部位的水量少，防火效果不好。改為插管

注水將注水管直接插入自燃部位，用壓力水濕潤氧化自燃部位的煤伍，

降低了煤體的自熱溫度，抑制了煤氧化自燃。對于較小的煤