火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施浅议

1、火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施浅议 火力发电厂的主要燃料是煤炭，为了保证锅炉用煤，一般都建有一个或多个贮煤场，基本为露天堆放，不防 雨雪和日晒。煤与空气的接触，不仅会风化，使煤的质量变坏，而且还会经常发生煤堆发热和自燃现象，从 而造成能源的浪费，环境的污染，同时也给安全生产带来了相当大的隐患。近几年，在火电厂实施职业健康安全管理体系过程中，都会把贮煤场煤堆的自燃识别为危险源，进行风 险评价，找出治理措施，尽可能地防止煤堆自燃现象的发生。那么造成煤堆自燃的原因是什么呢？普遍认为， 煤的自燃是由煤氧复合作用而产生的。由于外力的作用，破坏了煤体原始状态下的完整性，煤体表面分子的 平衡状态也被破坏

2、。当煤体与空气接触后，空气中的氧便会随着空气的流动而进入煤体内部。平衡状态被破 坏的煤表面分子与氧气接触，形成新的平衡状态，迅速与氧发生物理吸附、化学吸附及化学反应等一系列变 化，产生并放出热量。在一定的蓄热条件下，当煤体释放的热量大于向环境散失的热量时，热量积聚使煤体 温度上升，最终便导致煤体发生自燃。不难看出，煤体自燃发生机率的大小受水份、空气中氧气及散热条件的直接影响。笔者结合火电厂煤场 生产管理的实践经验，总结出以下几方面影响煤体自燃的因素。（1）煤的硫份对自燃的影响煤中含有一定的硫份，硫在一定温度下化学性质会发生变化，生成氧化硫，氧化硫遇水生成稀硫酸，这 一系列氧化反应过程为放热过程

3、，从而提高了煤堆中的温度。因此，一般来说，含硫量高的煤更易发生自 燃。（2）煤的挥发份对自燃的影响煤中挥发份的主要成分是低分子烃类，如甲烷、乙烯、丙烯、 氧化碳、二氧化碳、硫化氢等。煤的挥 发份大大地降低了煤体自燃的祸源温度。根据观察和统计表明，挥发分较高的煤，即使是同样条件下的露天 存贮，发生自燃的机率也要比挥发分较低的煤大一倍。根据煤场生产管理人员的观察，高挥发分的煤种（Vad > 28%以上），当温度达5060 C时，一、二日内便会发生自燃，且来势较猛；较低挥发分的煤种（ Vadv 21%以下的煤种），一般要到 80C以上，才会发生自燃 现象。（ 3）水份对自燃的影响在一定程度上，

4、煤堆中一定量的水份对煤的自燃起到催化作用。当煤中水份处于引起自燃的临界范围内 时，它可以促使煤各种放热反应的进行。如硫份的酸化等会产生大量的热量，产生的热量又加快了氧化反应 过程，加剧了煤的自燃。但有研究表明，当煤中水份超过12%时，由于水份的大量蒸发移走了热量，自燃趋势反而下降。另外，需要说明的是，潮湿空气中的水份大，会使煤对氧的吸附能力增强，对煤体的自燃也起到一定的 促进作用。（ 4）空气中氧气对自燃的影响在各种光、热、雨水等自然力的作用下，煤炭表面与大气中的氧气充分接触后，发生氧化分解与碎裂， 并放出热量。同时，形成新的表面，新表面又再次氧化。如此反复循环，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到

5、 自燃的温度。（5）气候条件对自燃的影响经验表明，每年的秋后 1012 月份是煤自燃的多发季节。这主要是煤堆在夏末秋初受到雨水和热带风暴 伴随的大量降水的影响，煤层被雨水渗透。大量雨水在底部排出时，把煤中的灰分和末粉一起带走，煤层变 得疏松，尤其在底部形成了许多空洞，这些空洞给热量的聚积提供了条件。秋后又是风高物燥的时节，大气 密度比煤堆内空气密度大得多，所以渗入煤堆内的空气量增大，煤的氧化加剧。此时又经常刮东北风，更有 利于煤堆的煽风点火，一旦煤堆燃烧起来，火趋风势，可能一发而不可收拾。了解以上引起煤体自燃的主要因素，可为我们制定和实施控制措施提供指南。根据以上针对煤体自燃的 分析，如何减少

6、空气与煤的接触层面，控制煤中的水份含量，做好通风散热措施，是防止煤堆自燃现象发生 的关键所在。在火电厂防止煤场自燃的管理实践中，笔者认为以下的方法切实可行。1 采用合理的堆煤方位由于我国地处北半球，阳光照在顶空时偏南，因此，煤堆的方向以南北方向取长为好。这样，东西两面 可以半天日照，半天背阴，以减小阳光对整体煤堆的直接照射面，从而减少煤堆中太阳辐射的热量聚集。另外，每座煤堆可堆成长方形，并使煤堆的长向与主导风向平行，以减少煤堆与空气的接触。2 选择适当的堆煤场地堆煤的场地以水泥地面最为理想，地面不宜铺垫空隙度较大的炉渣等物，以防空气由此进入煤堆而增加 自燃的危险。场地四周应设有排水沟与煤泥沉淀

7、池，以便排除积水及回收煤泥。煤堆的地势最好比四周稍高 一些，以保证排水的通畅，减少水量积聚，便于有效控制煤中水份的含量。3 采用合理的堆煤方式尽量在较低的温度下贮存煤炭，避开中午烈日下进行堆煤，以减少热量的携带。块煤、粉煤混在一起的煤堆，由于煤堆里面既有相当多的空气可以把煤氧化，空气又不能畅通，所以氧 化时产生的热量就容易积聚在煤堆里而使温度迅速升高。因此，块煤和粉煤以分开贮存为宜。煤堆不宜过高，相邻两煤堆之间还应留有一定的防火间距。含硫份、挥发份高的煤应分成小堆堆放，不 同种类的煤与混合后的煤应单独堆放。粉煤单独贮存时可以用推土机一层一层地压紧，尽量减少煤堆里的空气，这样也就减少了煤体表面氧

8、化 放热反应的机率。4 尽可能缩短堆放时间煤堆的存放时间应根据煤质而定，一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些，但以不超过四个月为宜。 长焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存时间以不超过一个月为宜。5 做好煤堆的维护煤堆部分采煤后，应避免煤堆顶部出现凹陷的面积过大，以减少雨水的聚积及阳光的照射。每年的秋后季节应加强对煤堆温度的监控，如果发现煤堆温度偏高，则及时使用灌水降温法，降低煤堆 内的温度并保持在比较低的状态。煤堆旁应布置足够的水喷淋装置，以便于煤堆在自燃或表面温度异常上升 时降温。长期未用的煤堆，有条件的话，煤堆上可铺放一层粘土，在夏季也可在煤堆上喷洒一层石灰水以减少煤 堆的吸热。6 其它管理

9、措施科学合理预防自燃的技术措施要靠人去实施，如果缺乏严格规范的管理，先进的技术手段也难发挥出实 效。在火电厂导入职业健康安全管理体系贯标认证过程中，应着重对下列几个方面的管理内容进行规范和加 强。6.1 建立健全煤场煤质管理档案。对煤场煤堆的存放时间、煤种化学成分、数量、堆位情况用图样、表格 等形式随时进行统计、整理、归档，为不断提高煤场管理水平积累管理经验。6.2 建立健全煤场化学监督与安全监测仪器管理台帐。包括化验分析设备、煤场测温元件等，定期校验和 维护，确保其在使用期间内测量数据的准确性和有效性。6.3 建立健全煤场各项管理制度。工作人员要培训到位，明确其责任，使之在日常巡视、监督管理

10、上做到 人尽其责，发现隐患及时报告，并组织人力、机械进行消患处理。6.4 组织制定煤场自燃应急预案。要全面考虑煤场周边的环境及一旦发生自燃的严重后果，建立相应的应 急组织机构，配备足够的应急人员和各种应急物资，有条件的单位可定期组织应急演习，提高应变能力。由 于煤场发生自燃时的情况各不相同，根据现有的经验可分别采取以下不同的应急措施：1）当局部或表层 （深度不超过 1m） 煤层发生自燃时，用水喷淋降温扑灭。2）煤堆较深部位的煤层自燃，用淋水处理后又死灰复燃时，可用镀锌管直接插入煤层深部，连接水源灌 注，以达到降温的目的。3）隐患区域较大，用淋、注无法消患时，要用推土机进行翻堆处理，并配合喷淋降温，这是根治大面积 煤堆自燃的有效方法之一。4）若煤堆由于贮存时间太长，而产生更大面积的自燃时，要果断采用隔离处理措施，即用推土机把患区 断开一道 45m 宽的 “壕沟”，防止自燃的蔓延，然后安排 “患区 ”的煤优先取