火電廠煤場自燃的原因分析及控制措施淺議

1、火電廠煤場自燃的原因分析及控制措施淺議火力發(fā)電廠的主要燃料是煤炭，為了保證鍋爐用煤，一般都建有一個或多個貯煤場，基本為露天堆放，不防雨雪和日曬。煤與空氣的接觸，不僅會風(fēng)化，使煤的質(zhì)量變壞，而且還會經(jīng)常發(fā)生煤堆發(fā)熱和自燃現(xiàn)象，從而造成能源的浪費，環(huán)境的污染，同時也給安全生產(chǎn)帶來了相當(dāng)大的隱患。近幾年，在火電廠實施職業(yè)健康安全管理體系過程中，都會把貯煤場煤堆的自燃識別為危險源，進(jìn)行風(fēng)險評價，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？普遍認(rèn)為，煤的自燃是由煤氧復(fù)合作用而產(chǎn)生的。由于外力的作用，破壞了煤體原始狀態(tài)下的完整性，煤體表面分子的平衡狀態(tài)也被破壞。當(dāng)煤體與空

2、氣接觸后，空氣中的氧便會隨著空氣的流動而進(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。在一定的蓄熱條件下，當(dāng)煤體釋放的熱量大于向環(huán)境散失的熱量時，熱量積聚使煤體溫度上升，最終便導(dǎo)致煤體發(fā)生自燃。不難看出，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。筆者結(jié)合火電廠煤場生產(chǎn)管理的實踐經(jīng)驗，總結(jié)出以下幾方面影響煤體自燃的因素。（ 1）煤的硫份對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)過程為放熱過程，從而提高了煤堆中的

3、溫度。因此，一般來說，含硫量高的煤更易發(fā)生自燃。（ 2）煤的揮發(fā)份對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)煤場生產(chǎn)管理人員的觀察，高揮發(fā)分的煤種（ Vad 28%以上），當(dāng)溫度達(dá)5060 時，一、二日內(nèi)便會發(fā)生自燃，且來勢較猛；較低揮發(fā)分的煤種（Vad 21%以下的煤種），一般要到80以上，才會發(fā)生自燃現(xiàn)象。（ 3）水份對自燃的影響在一定程度上，煤堆中一定量的水份對煤的自燃起到催化作用。當(dāng)

4、煤中水份處于引起自燃的臨界范圍內(nèi)時，它可以促使煤各種放熱反應(yīng)的進(jìn)行。如硫份的酸化等會產(chǎn)生大量的熱量，產(chǎn)生的熱量又加快了氧化反應(yīng)過程，加劇了煤的自燃。但有研究表明，當(dāng)煤中水份超過 12%時，由于水份的大量蒸發(fā)移走了熱量，自燃趨勢反而下降。另外，需要說明的是，潮濕空氣中的水份大，會使煤對氧的吸附能力增強(qiáng)，對煤體的自燃也起到一定的促進(jìn)作用。（ 4）空氣中氧氣對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，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。（ 5）氣候條件對自燃的影響經(jīng)驗表明，

5、每年的秋后 1012 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，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。此時又經(jīng)常刮東北風(fēng)，更有利于煤堆的煽風(fēng)點火，一旦煤堆燃燒起來，火趨風(fēng)勢，可能一發(fā)而不可收拾。了解以上引起煤體自燃的主要因素，可為我們制定和實施控制措施提供指南。根據(jù)以上針對煤體自燃的分析，如何減少空氣與煤的接觸層面，控制煤中的水份含量，做好通風(fēng)散熱措施，是

6、防止煤堆自燃現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵所在。在火電廠防止煤場自燃的管理實踐中，筆者認(rèn)為以下的方法切實可行。1 采用合理的堆煤方位由于我國地處北半球，陽光照在頂空時偏南，因此，煤堆的方向以南北方向取長為好。這樣，東西兩面可以半天日照，半天背陰，以減小陽光對整體煤堆的直接照射面，從而減少煤堆中太陽輻射的熱量聚集。另外，每座煤堆可堆成長方形，并使煤堆的長向與主導(dǎo)風(fēng)向平行，以減少煤堆與空氣的接觸。2 選擇適當(dāng)?shù)亩衙簣龅囟衙旱膱龅匾运嗟孛孀顬槔硐耄孛娌灰虽亯|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。場地四周應(yīng)設(shè)有排水溝與煤泥沉淀池，以便排除積水及回收煤泥。煤堆的地勢最好比四周稍高一些，以保證排

7、水的通暢，減少水量積聚，便于有效控制煤中水份的含量。3 采用合理的堆煤方式盡量在較低的溫度下貯存煤炭，避開中午烈日下進(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，塊煤和粉煤以分開貯存為宜。煤堆不宜過高，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)單獨堆放。粉煤單獨貯存時可以用推土機(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。4 盡可能縮短堆放時間煤堆的存放時間應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)而定，一

8、般無煙煤和貧煤的存放時間可稍長一些，但以不超過四個月為宜。長焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存時間以不超過一個月為宜。5 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)凹陷的面積過大，以減少雨水的聚積及陽光的照射。每年的秋后季節(jié)應(yīng)加強(qiáng)對煤堆溫度的監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)煤堆溫度偏高，則及時使用灌水降溫法，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降溫。長期未用的煤堆，有條件的話，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。6 其它管理措施科學(xué)合理預(yù)防自燃的技術(shù)措施要靠人去實施，如果缺乏嚴(yán)格規(guī)范的管理，先進(jìn)的技術(shù)手段

9、也難發(fā)揮出實效。在火電廠導(dǎo)入職業(yè)健康安全管理體系貫標(biāo)認(rèn)證過程中，應(yīng)著重對下列幾個方面的管理內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范和加強(qiáng)。6.1 建立健全煤場煤質(zhì)管理檔案。對煤場煤堆的存放時間、煤種化學(xué)成分、數(shù)量、堆位情況用圖樣、表格等形式隨時進(jìn)行統(tǒng)計、整理、歸檔，為不斷提高煤場管理水平積累管理經(jīng)驗。6.2 建立健全煤場化學(xué)監(jiān)督與安全監(jiān)測儀器管理臺帳。包括化驗分析設(shè)備、煤場測溫元件等，定期校驗和維護(hù)，確保其在使用期間內(nèi)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。6.3 建立健全煤場各項管理制度。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)隱患及時報告，并組織人力、機(jī)械進(jìn)行消患處理。6.4 組織制定煤場自燃應(yīng)

10、急預(yù)案。要全面考慮煤場周邊的環(huán)境及一旦發(fā)生自燃的嚴(yán)重后果，建立相應(yīng)的應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)，配備足夠的應(yīng)急人員和各種應(yīng)急物資，有條件的單位可定期組織應(yīng)急演習(xí)，提高應(yīng)變能力。由于煤場發(fā)生自燃時的情況各不相同，根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗可分別采取以下不同的應(yīng)急措施：1）當(dāng)局部或表層(深度不超過1m) 煤層發(fā)生自燃時，用水噴淋降溫?fù)錅纭?）煤堆較深部位的煤層自燃，用淋水處理后又死灰復(fù)燃時，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。3）隱患區(qū)域較大，用淋、注無法消患時，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。4）若煤堆由于貯存時間太長，而產(chǎn)生更大面積的自燃時，要果斷采用隔離處理措施，即用推土機(jī)把患區(qū)斷開一道45m 寬的 “壕溝 ”，防止自燃的蔓延，然后安排“患區(qū) ”的煤優(yōu)先取