近幾年,在火電廠實(shí)施職業(yè)健康安全管理體系過(guò)程中,都會(huì)把貯煤場(chǎng)煤堆的自燃識(shí)別為危險(xiǎn)源,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),找出治理措施,盡可能地防止煤堆自燃現(xiàn)象的發(fā)生。那么造成煤堆自燃的原因是什么呢?應(yīng)采取什么措施呢?

眾所周知,火力發(fā)電廠的主要燃料是煤炭。為了保證鍋爐用煤,一般都建有一個(gè)或多個(gè)貯煤場(chǎng),基本為露天堆放。這樣煤與空氣的接觸,風(fēng)化使煤的質(zhì)量變壞,還會(huì)經(jīng)常發(fā)生煤堆發(fā)熱和自燃現(xiàn)象。普遍認(rèn)為,煤的自燃是由煤氧復(fù)合作用而產(chǎn)生的。當(dāng)煤體與空氣接觸后,空氣中的氧便會(huì)隨著空氣的流動(dòng)而進(jìn)入煤體內(nèi)部。平衡狀態(tài)被破壞的煤表面分子與氧氣接觸,形成新的平衡狀態(tài),迅速與氧發(fā)生物理吸附、化學(xué)吸附及化學(xué)反應(yīng)等一系列變化,產(chǎn)生并放出熱量。當(dāng)煤體釋放的熱量大于向環(huán)境散失的熱量時(shí),熱量積聚使煤體溫度上升,最終便導(dǎo)致煤體發(fā)生自燃。

煤體自燃發(fā)生機(jī)率的大小受水份、空氣中氧氣及散熱條件的直接影響。以下幾方面影響煤體自燃的因素:

(1)水份對(duì)自燃的影響

在一定程度上,煤堆中一定量的水份對(duì)煤的自燃起到催化作用。當(dāng)煤中水份處于引起自燃的臨界范圍內(nèi)時(shí),它可以促使煤各種放熱反應(yīng)的進(jìn)行。如硫份的酸化等會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,產(chǎn)生的熱量又加快了氧化反應(yīng)過(guò)程,加劇了煤的自燃。但有研究表明,當(dāng)煤中水份超過(guò)12%時(shí),由于水份的大量蒸發(fā)移走了熱量,自燃趨勢(shì)反而下降。潮濕空氣中的水份大,會(huì)使煤對(duì)氧的吸附能力增強(qiáng),對(duì)煤體的自燃也起到一定的促進(jìn)作用。

(2)煤的揮發(fā)份對(duì)自燃的影響

煤中揮發(fā)份的主要成分是低分子烴類,如甲烷、乙烯、丙烯、—氧化碳、二氧化碳、硫化氫等。煤的揮發(fā)份大大地降低了煤體自燃的禍源溫度。根據(jù)觀察和統(tǒng)計(jì)表明,揮發(fā)分較高的煤,即使是同樣條件下的露天存貯,發(fā)生自燃的機(jī)率也要比揮發(fā)分較低的煤大一倍。根據(jù)觀察,高揮發(fā)分的煤種(Vad>28%以上),當(dāng)溫度達(dá)50~60℃時(shí),一、二日內(nèi)便會(huì)發(fā)生自燃,;較低揮發(fā)分的煤種(Vad<21%以下的煤種),一般要到80℃以上,才會(huì)發(fā)生自燃現(xiàn)象。

(3)煤的硫份對(duì)自燃的影響

煤中含有一定的硫份,硫在一定溫度下化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化,生成氧化硫,氧化硫遇水生成稀硫酸,這一系列氧化反應(yīng)過(guò)程為放熱過(guò)程,從而提高了煤堆中的溫度。因此,一般來(lái)說(shuō),含硫量高的煤更易發(fā)生自燃。

(4)氣候條件對(duì)自燃的影響

經(jīng)驗(yàn)表明,每年的秋后10~12月份是煤自燃的多發(fā)季節(jié)。這主要是煤堆在夏末秋初受到雨水和熱帶風(fēng)暴伴隨的大量降水的影響,煤層被雨水滲透。大量雨水在底部排出時(shí),把煤中的灰分和末粉一起帶走,煤層變得疏松,尤其在底部形成了許多空洞,這些空洞給熱量的聚積提供了條件。秋后又是風(fēng)高物燥的時(shí)節(jié),大氣密度比煤堆內(nèi)空氣密度大得多,所以滲入煤堆內(nèi)的空氣量增大,煤的氧化加劇。此時(shí)又經(jīng)常刮東北風(fēng),更有利于煤堆的煽風(fēng)點(diǎn)火。

(5)空氣中氧氣對(duì)自燃的影響

在各種光、熱、雨水等自然力的作用下,煤炭表面與大氣中的氧氣充分接觸后,發(fā)生氧化分解與碎裂,并放出熱量。同時(shí),形成新的表面,新表面又再次氧化。如此反復(fù)循環(huán),導(dǎo)致煤堆溫度不斷上升,逐漸達(dá)到自燃的溫度。

了解以上引起煤體自燃的主要因素,可為我們制定和實(shí)施控制措施提供指南。根據(jù)以上煤體自燃的分析,如何控制煤中的水份含量,做好通風(fēng)散熱措施,減少空氣與煤的接觸層面是防止煤堆自燃現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵所在。在火電廠防止煤場(chǎng)自燃的管理實(shí)踐中,以下的方法切實(shí)可行。

1盡可能縮短堆放時(shí)間

煤堆的存放時(shí)間應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)而定,一般無(wú)煙煤和貧煤的存放時(shí)間可稍長(zhǎng)一些,但以不超過(guò)四個(gè)月為宜。長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存時(shí)間以不超過(guò)一個(gè)月為宜。

2選擇適當(dāng)?shù)亩衙簣?chǎng)地

堆煤的場(chǎng)地以水泥地面最為理想,地面不宜鋪墊空隙度較大的爐渣等物,以防空氣由此進(jìn)入煤堆而增加自燃的危險(xiǎn)。場(chǎng)地四周應(yīng)設(shè)有排水溝與煤泥沉淀池,以便排除積水及回收煤泥。煤堆的地勢(shì)最好比四周稍高一些,以保證排水的通暢,減少水量積聚,便于有效控制煤中水份的含量。

3做好煤堆的維護(hù)

煤堆部分采煤后,應(yīng)避免煤堆頂部出現(xiàn)凹陷的面積過(guò)大,以減少雨水的聚積及陽(yáng)光的照射。每年的秋后季節(jié)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤堆溫度的監(jiān)控,如果發(fā)現(xiàn)煤堆溫度偏高,則及時(shí)使用灌水降溫法,降低煤堆內(nèi)的溫度并保持在比較低的狀態(tài)。煤堆旁應(yīng)布置足夠的水噴淋裝置,以便于煤堆在自燃或表面溫度異常上升時(shí)降溫。長(zhǎng)期未用的煤堆,煤堆上可鋪放一層粘土,在夏季也可在煤堆上噴灑一層石灰水以減少煤堆的吸熱。

4采用合理的堆煤方位

由于我國(guó)地處北半球,陽(yáng)光照在頂空時(shí)偏南,因此,煤堆的方向以南北方向取長(zhǎng)為好。這樣,東西兩面可以半天日照,半天背陰,以減小陽(yáng)光對(duì)整體煤堆的直接照射面,從而減少煤堆中太陽(yáng)輻射的熱量聚集。另外,每座煤堆可堆成長(zhǎng)方形,并使煤堆的長(zhǎng)向與主導(dǎo)風(fēng)向平行,以減少煤堆與空氣的接觸。

5采用合理的堆煤方式

盡量在較低的溫度下貯存煤炭,避開(kāi)中午烈日下進(jìn)行堆煤,以減少熱量的攜帶。塊煤、粉煤混在一起的煤堆,由于煤堆里面既有相當(dāng)多的空氣可以把煤氧化,空氣又不能暢通,所以氧化時(shí)產(chǎn)生的熱量就容易積聚在煤堆里而使溫度迅速升高。因此,塊煤和粉煤以分開(kāi)貯存為宜。煤堆不宜過(guò)高,相鄰兩煤堆之間還應(yīng)留有一定的防火間距。含硫份、揮發(fā)份高的煤應(yīng)分成小堆堆放,不同種類的煤與混合后的煤應(yīng)單獨(dú)堆放。粉煤?jiǎn)为?dú)貯存時(shí)可以用推土機(jī)一層一層地壓緊,盡量減少煤堆里的空氣,這樣也就減少了煤體表面氧化放熱反應(yīng)的機(jī)率。

6其它管理措施

科學(xué)合理預(yù)防自燃的技術(shù)措施要靠人去實(shí)施。在火電廠導(dǎo)入職業(yè)健康安全管理體系貫標(biāo)認(rèn)證過(guò)程中,著重對(duì)下列幾個(gè)方面的管理內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范和加強(qiáng)。

6.1建立健全煤場(chǎng)化學(xué)監(jiān)督與安全監(jiān)測(cè)儀器管理臺(tái)帳。包括化驗(yàn)分析設(shè)備、煤場(chǎng)測(cè)溫元件等,定期校驗(yàn)和維護(hù),確保其在使用期間內(nèi)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。

6.2建立健全煤場(chǎng)煤質(zhì)管理檔案。對(duì)煤場(chǎng)煤堆的存放時(shí)間、煤種化學(xué)成分、數(shù)量、堆位情況用圖樣、表格等形式隨時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理、歸檔,為不斷提高煤場(chǎng)管理水平積累管理經(jīng)驗(yàn)。

6.3建立健全煤場(chǎng)各項(xiàng)管理制度。工作人員要培訓(xùn)到位,明確其責(zé)任,使之在日常巡視、監(jiān)督管理上做到人盡其責(zé),發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)報(bào)告,并組織人力、機(jī)械進(jìn)行消患處理。

6.4組織制定煤場(chǎng)自燃應(yīng)急預(yù)案。

根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)可分別采取以下不同的應(yīng)急措施:

(1)若煤堆由于貯存時(shí)間太長(zhǎng),而產(chǎn)生更大面積的自燃時(shí),要果斷采用隔離處理措施,即用推土機(jī)把患區(qū)斷開(kāi)一道4~5m寬的“壕溝”,防止自燃的蔓延,然后安排“患區(qū)”的煤優(yōu)先取用,并配合做翻堆處理。

(2)當(dāng)局部或表層(深度不超過(guò)1m)煤層發(fā)生自燃時(shí),用水噴淋降溫?fù)錅纭?/p>

(3)煤堆較深部位的煤層自燃,用淋水處理后又死灰復(fù)燃時(shí),可用鍍鋅管直接插入煤層深部,連接水源灌注,以達(dá)到降溫的目的。

(4)隱患區(qū)域較大,用淋、注無(wú)法消患時(shí),要用推土機(jī)進(jìn)行翻堆處理,并配合噴淋降溫,這是根治大面積煤堆自燃的有效方法之一。

總之,要想使以上方法措施真正發(fā)揮出實(shí)效,還要靠不斷地強(qiáng)化管理去實(shí)現(xiàn),如果火力發(fā)電企業(yè)能把職業(yè)健康安全管理體系的系統(tǒng)化管理思想充分運(yùn)用到煤場(chǎng)管理實(shí)踐中,那么煤場(chǎng)安全管理的績(jī)效就一定會(huì)不斷地提高。

篇2:煤堆自燃原因分析防治措施

【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(jì)價(jià)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(zhǎng)期堆積會(huì)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(huì)造成大量的煤白白燒掉。如汕頭電廠燃燒的煙煤,煤場(chǎng)經(jīng)常貯有3個(gè)月以上的正常用量,因貯煤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而經(jīng)常發(fā)生自燃,有時(shí)同時(shí)幾處發(fā)生自燃。陰燃的煤被送到輸送和研磨設(shè)備,會(huì)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(jì)價(jià)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(jī)物和無(wú)機(jī)物組成,主要可燃元素是碳(約占65%~95%),其次是氫(約占1%~2%),并含少量氧(約占3%~5%,有時(shí)高達(dá)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(dá)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(huì)發(fā)生反應(yīng),生成可燃物co、ch4及其他烷烴物質(zhì)。煤的氧化又是放熱反應(yīng),如果熱量不能及時(shí)散發(fā)掉,將使煤的堆積溫度升高,反過(guò)來(lái)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(shí),即會(huì)引起可燃物質(zhì)燃燒而自燃。

煤堆發(fā)生自燃要同時(shí)具備以下4個(gè)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(qiáng),而且自燃時(shí)間也會(huì)相應(yīng)縮短。根據(jù)煤的氧化程度與著火點(diǎn)之間的關(guān)系,利用原煤樣的著火點(diǎn)和氧化煤樣的著火點(diǎn)的差值δt來(lái)推測(cè)煤的自燃傾向。一般,原煤樣著火點(diǎn)低,而且δt大的煤容易自燃;δt>;40℃的煤為易自燃煤;δt<20℃的煤(褐煤和長(zhǎng)焰煤除外)是不易自燃煤。從表1可看出,從褐煤到無(wú)煙煤,其著火點(diǎn)越來(lái)越高,自燃傾向性越來(lái)越弱。

表1我國(guó)各類煤的著火點(diǎn)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(guò)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(shí)間。煤從氧化發(fā)展到自燃有一個(gè)過(guò)程,氧化時(shí)間達(dá)到自燃發(fā)火期才能自燃。如長(zhǎng)焰煤的自然發(fā)火期為1~3個(gè)月,氣煤為4~6個(gè)月。

(4)儲(chǔ)熱條件。煤在氧化的過(guò)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(shí),才能使熱量聚集,溫度上升,達(dá)到煤的著火點(diǎn)就會(huì)自燃。

此外,煤的粒度、水分、灰分、壓實(shí)程度、環(huán)境溫度、濕度等因素都會(huì)影響煤的自燃。粒度越細(xì),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(gè)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(huì)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(zhǎng),此階段溫度無(wú)明顯上升。灰分越高,越不易自燃。將煤堆壓實(shí),能減少煤塊之間的間隙,減少空氣在煤堆內(nèi)的滲透量,削弱供氧條件。環(huán)境溫度和濕度都會(huì)影響煤自燃的時(shí)間,溫度越高、濕度越大,煤自燃的時(shí)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(shí)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(jiàn)圖1)。

圖1煤堆自燃分布剖面略

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(huì)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(dá)到自然發(fā)火期即會(huì)自燃。

窒息層:該層位于氧化層以下,煤層相對(duì)壓實(shí),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(shí),一般中心部位處顆粒較細(xì),越往四周顆粒越粗,相應(yīng)的,從中心往四周,空隙越來(lái)越大,通風(fēng)散熱條件越來(lái)越好,冷卻層和氧化層越來(lái)越厚。自燃一般發(fā)生在氧化層。同時(shí)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(diǎn)一定在該部位垂直向下的氧化層內(nèi),因?yàn)槭苊旱淖詿峄蜃匀嫉臒釅鹤饔?氣體流動(dòng)方向?yàn)榇怪毕蛏戏较颉Ｒ坏┠硞€(gè)部位發(fā)生了自燃,也會(huì)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(kuò)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(duì)煤自燃的原因進(jìn)行分析,提出如下措施:

(1)煤的自燃傾向性鑒定,對(duì)掌握煤自燃火災(zāi)的規(guī)律,有針對(duì)性地采取防火措施,保證安全生產(chǎn)具有重要意義。因此,對(duì)貯存自燃傾向性較大的煤和貯煤時(shí)間較長(zhǎng)的煤場(chǎng),應(yīng)作煤的自燃傾向性鑒定,測(cè)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(chǎng)和堆置方式,保持通風(fēng)良好,防止煤堆暴曬。宜將貯煤場(chǎng)設(shè)置在寬敞的區(qū)域,背陽(yáng)光的地方(如高山的北坡),或設(shè)置煤棚。周圍和煤場(chǎng)下部不得有高溫?zé)嵩础＿@樣可降低煤的氧化速度。

(3)正確核定貯煤時(shí)間,盡量不要超過(guò)煤的自燃發(fā)火期。在露天貯煤場(chǎng)情況下,貯煤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是發(fā)生自燃的主要原因之一。而且,貯煤時(shí)間越長(zhǎng),氧化程度越高,煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值下降越多。

(4)用推土機(jī)將煤一層一層壓實(shí),尤其是要將堆邊大塊部分壓實(shí),鋪蓋一層粘土更好,這樣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(duì)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(duì)煤質(zhì)有影響。

(5)使煤堆保持適當(dāng)?shù)乃帜苎娱L(zhǎng)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(dá)到12%時(shí),不會(huì)發(fā)生自燃。貯煤場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)揚(yáng)塵。有把煤浸在水中來(lái)防止煤氧化自燃的作法。

(6)加強(qiáng)煤場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)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)象時(shí),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(cè)儀能檢測(cè)出來(lái)。

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,或挖溝澆灌的方法都會(huì)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(jìn)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(rùn)氧化自燃部位的煤體,降低了煤體的自熱溫度,抑制了煤氧化自燃。對(duì)于較小的煤堆,可把發(fā)生自燃部位的外表層扒掉,露出氧化自燃層來(lái)散熱冷卻,或經(jīng)常倒堆破壞氧化層以延緩或阻止自燃。如同時(shí)噴灑水,則阻燃效果更好。該方法只適用于煤堆較小、四周有空間的情況。