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安全评价中的煤自燃问题? 1 煤的自燃机理 1.1 概述 关于煤的自燃问题,长期以来,一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因,由于黄铁矿氧化成为三氧化二铁及三氧化硫时能放出热量,在有水分参加的情况下,可以形成硫酸,它是很强的氧化剂,更加速煤的氧化,促进煤的自燃。 需要指出,有的含有黄铁矿的煤,虽然经过长斯放置,并不一定发生燃,而不含或少含黄铁矿的煤也有自燃现象。因此,煤的自燃并非完全因含有黄铁矿而引起。其主要原因是由于吸收了空气中的氧气,使煤的组成物质氧化产生热量,再被水湿润,就放出更多的湿润热,也会加速煤的自燃。此外,煤的自燃还与煤本身的性质有关。如煤的品级;煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙;煤层埋藏深度和煤层厚度;开采方法和通风方式等。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。 1.2 煤自燃的不同阶段 (1)水吸附阶段。与其他阶段不同,这个阶段只是个物理过程,煤与氧不会发生反应,煤吸附水虽不是煤自燃的根本原因,但他对煤自热,特别是低品级的煤自热有重要影响。当水被煤吸附时会放出大量热,即润湿热。所以,多数情况下该阶段对煤的自燃都起着关键作用。 (2)化学吸附阶段。煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该阶段的反应温度为环境温度至70℃。这伸过程中煤吸附氧气会产生过氧化物,因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加,并产生气体,其中的co可作为标准气体,通过监测co浓度可对煤的自燃进行早期预报,化学吸附阶段需要少量水参加反应。根据煤的品级和类型不同,化学吸附的放热量在5.04~6.72j/g之间变化。若煤温达到70℃时会分解,煤重随之在幅度下降,甚至比原始煤重还要轻。煤中水汾的蒸发可带走一些热量,该过程产热量晨16.8~75.6j/g间变化。若煤氧化进行到这个阶段,想使其不自燃是非常困难的。 (3)煤氧复合物生成阶段。该阶段生成一种稳定的化合物,即煤氧复合物。其反应温度范围为150~230℃。产生的热量25.2~003.4j/g。这个阶段煤重又有所增加,煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。 (4)燃烧初始阶段。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的过渡时期,煤温达230℃时,煤氧化可进行到个阶段。此时煤的反应热为42~243.6j/g。这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。 (5)快速燃烧阶段。这是煤自热的最后阶段,它描述了煤的实际燃烧过程。依氧气供应充足与否,这个阶段可能发生干馏、不完全燃烧或安全燃烧。如果燃烧充分,其反应热等于煤的发热值。 2 煤的自热影响因素 2.1 煤质 煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。 (1)煤的品级。煤的品级表明了煤的变质程度,常用挥发分含量和含煤量表示。品级低的纯煤自热热敏感性高,而且,随着煤的品能升高其自热敏感性下降。因而,干燥褐煤最易自热而无烟煤几乎不自热。但含有大最水分的褐煤较纯褐煤不易自燃。 (2)煤的水分含量。煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。水分含量达饱和的煤,特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤被开采和干燥前,煤体不再吸附水分,因而不能放出润湿热。煤氧化放出的热量通常使内在水分温度升高。另一方面,自热时的化学反应需要有少量的水分参加。低口级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。因而,对低品级煤来说,水分实际上是煤自热的阻化剂。 (3)矿物质。煤中的矿物成分也叫灰分。它可与氧反应放热增加煤温,而且使煤分解以增加煤与空气接触的表面积,如黄铁矿,它可以吸收氧化反应放出的部分热量降低煤的氧化反应进程;煤的高灰分使单位质量的氧化热降低。 2.2 贮运的环境因素 环境因素对煤自热的影响为:可使煤的水分含量发生变化;改变煤氧接触条件:使生产成的热量扩散。在贮存和运输过程中,影响煤自燃的因素要为通风不充分和干燥的低品级煤因雨淋和喷洒水产生润湿热。 主要的控制措施: 防止煤堆自燃现象的主要途径是隔绝空气、水份与煤碳的接触,防止温度或水份过度积聚,并采取测温、喷水等预防措施。   2.1 堆煤的方位   由于我国地理位于北半球,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,以减少阳光的直接照射。地理条件好的电厂,煤场应布置在小山丘的北侧。   2.2 堆煤的场地   煤堆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。   2.3 堆煤的方式   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,由于煤堆里面即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。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,这样也就不易引起自燃。   2.4 堆煤的形状   煤堆形状以屋脊式为佳,以减少阳光照射及雨水渗入。堆煤角度控制在40~45。,顶部平齐。煤堆的高度一般不超过6 m,煤堆过高,一旦发生自燃,很难进行倒堆或喷水处理。   2.5 堆放的时间   煤堆的存放时间应根据煤质牌号而定,一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些,但以不超过4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。   2.6 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。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。   2.7 其它   煤堆旁应布置足够的水喷淋装置,以便煤堆自燃或表面温度异常上升时降温,水喷淋系统用水可采用电厂处理后的工业废水,以节约水资源。应该强调,采用水喷淋降温是防止煤堆自燃的下策,如果喷水量不足,可能起到适得其反的作用。另外,有条件的话,应在煤场煤堆中布置测温元件,以便及时控制煤堆的自燃问题查看更多
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地区:重庆市
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