浅谈火电厂煤炭自燃的原因、防治措施和处理方法

浅谈火电厂煤炭自燃的原因、防治措施和处理 方法 摘要：煤炭氧化自燃不但降低了煤的经济价值，而且存在重大的安全隐患。文章针对火 力发电厂煤炭储存时容易发生的自燃现象，分析煤堆自燃的原因，煤堆自燃前的征兆，煤堆 易发生自燃的部位，并提出了具体的防治措施和处理方法。 关键词：煤场；自燃；措施；处理 大型火力发电厂为了满足发电要求，确保社会用电的需要，一般会建有大型的煤炭 储煤场，用来存储大量的煤炭。煤炭自燃会带来巨大地经济损失和安全隐患，防止煤炭自燃 是一个非常重要的问题。煤的自燃是由煤的氧化所引起的，煤炭露天存放，受风吹、日晒、 雨淋，与空气中氧气充分接触，当煤堆温度达到着火点时，则氧化反应速度增大，并有导致 煤堆自燃的可能。这对挥发性强的烟煤及褐煤来说，可能性较大，对含硫量较高的煤而言， 危险性更高。 煤炭堆积时间过长发生氧化反应后，会使煤的灰分升高，发热量降低，使煤的质量变坏。 储煤时间过长，热量堆积，如果得不到有效散发，将发生自燃。温度高或已经自燃的煤炭输 送到运煤设备和磨煤机设备，可能造成燃烧和爆炸危险。 庄河发电厂有二个工作储煤场，一个备用储煤场。工作储煤场额定储煤量在25万t左 右，储煤量达到额定值时，也会发生煤堆温度升高，热值下降的问题。煤场作为存煤的场所, 关乎企业的重大经济效益。因此加强煤场存煤的煤质监督，了解煤自燃的特性，减小自然损 耗，特别是防止煤的自燃，就显得特别重要了。 1煤炭自燃原因 1.1煤的组成 煤由有机物和无机物组成，分为可燃物质和惰性物质。其中碳、氢、氧、硫这些元素组 成煤的可燃物质，碳元素所占比例最大，约为65%〜95%； —些矿物质灰分和水分构成煤 的惰性物质，它们也占有相当大的比例，对煤的自燃起着一定的作用。 1.2自燃倾向性 煤中灰分、水分、挥发分、粒度大小、含硫量、孔隙度等是煤自燃的基本条件。煤的自 燃倾向性反映了煤的变质程度。在常温下，煤的挥发分含量越高，自燃可能性越大，自燃时 间会相应缩短。可以根据原煤样的着火点和煤样氧化后的着火点之间的差值来判断煤的自燃 趋向。一般来讲，原煤样着火点低，二者之间的差值越大，煤越容易发生自燃。 决定煤自燃倾向性的因素有以下几个方面： 煤的炭化变质程度。煤的炭化程度越高，其自燃倾向性越小。 煤中水分。一定含量的水分有利于煤的自燃。 煤中含硫量。在同牌号煤中，含硫化物越多，越易自燃。因为煤中所含黄铁矿在低温 氧化时生成硫酸铁和硫酸亚铁，使煤体膨胀而变松软，增大了氧化表面积；黄铁矿氧化热也 促进煤的自燃。 煤的粒度、孔隙度、导热能力也是煤的自燃倾向性的条件之一。 1.3煤中的硫份 煤中含有一定量的硫份，约占10%左右。在一定温度条件下，会与空气中的氧气发生 化学反应生成氧化硫，氧化硫遇水反应生成稀硫酸。发生化学反应时会放出一定的热量，提 高煤堆的温度。 1.4氧气影响 火力发电厂储煤场一般都是露天的，煤炭与氧气充分接触。空气中的氧气，通过煤块之 间的缝隙渗透到煤堆的内部，使煤堆内部也储存了大量的氧气。如果都是大块煤，渗透到煤 堆内部的氧气更多，供氧越充足，自燃条件越充分。若是细粉煤则相反。 煤炭与氧气充分接触，发生氧化反应，释放热量，形成新的外表。新的外表再次被氧化, 周而复始，煤堆内部温度逐渐上升，达到煤炭自燃的温度后，即会发生自燃。 煤中含有的碳、氢等元素在常温下就会发生化学反应，生成CH4、C。等可燃物质。煤 被氧化后放出的热量，如果不能及时散发掉，将使煤堆温度急剧上升。温度升高，还会加速 煤的氧化反应，释放出更多的热量。当热量聚集到一定程度时，就会引起煤中的可燃物质成 分燃烧发生自燃。 煤炭发生自燃的根本原因就是与空气中的氧气发生氧化反应。 1.5煤中的水分 煤中含有一定量的水分，大约在2%~20%之间变化。当煤中的水分在5%~7%时，会 加速煤中的各种反应的进行，如硫份发生化学反应生成稀硫酸，产生的热量又加快了煤的氧 化反应进行，加速煤的自燃进程。 通常来讲，煤发生自燃要经历三个阶段。首先是水分蒸发，然后是氧化分解，最后阶段 为自燃。水分蒸发阶段会带走大部分的热量。煤炭含水量越高，蒸发期越长，煤堆不会有明 显的温度上升，煤炭很少自燃。 1.6季节变化影响 秋季伴随着气温下降，大气密度增加，渗透到煤堆内的空气增加。因此，秋季与其它三 个季节相比，煤炭自燃的几率增加。 1.7灰分的影响 煤炭的灰分越高，自燃越不容易发生。 1.8煤炭的氧化时间 煤从水分蒸发，与空气接触发生氧化，最后发展到自燃需要一段时间，只有到达其自然 发火期才会自燃。煤种不同，自然发火期也不相同，例如：长焰煤为1〜3个月，气煤为4〜 6个月。 1.9其它 自然环境温度和空气湿度也会影响到煤炭的自燃。环境温度越高，空气湿度越大，煤炭 发生自燃的几率较大，否则相反。 2煤堆自燃前的征兆 2.1自燃的潜伏期 煤炭的自燃，不是在煤变松和强烈的空气流入以后立即发生的，它是要经过一个热量聚 集的潜伏期才会发生。这种潜伏期较长，通常在90 d以内。 2.2自燃的季节 各个产地的煤自燃的季节及温度不同，有不少煤在夏季高温时易自燃；也有在春、秋季, 特别是连绵阴雨天，空气中湿度大，煤堆的热量不易散发，也容易自燃。甚至还有些煤种冬 天下雪天更易自燃，煤中焦炭在低温下易吸附氧气氧化。大同煤焦炭含量高，雪是很好的保 温物质，因此在下雪季节，要注意大同煤自燃。 2.3自燃的征兆 因为煤炭在自燃前，要经过发热阶段。冬季，在煤炭发热的地方，可以发现许多新雪斑 或由煤堆深处逸出水蒸气，冷凝而形成毛茸的雪瘤了。夏季，清晨在煤堆发热地方会出现“渗 出物”的潮湿点，在白天，特别是经过日光晒以后，潮湿点消失，残留一层白色矿物或黄色 凝结物，如果煤堆的温度超过60°C时，有的煤就会在1〜2d内发生自燃。 3自燃煤的位置 煤炭在自然堆积的状况下，一般可以分为三层：冷却层、氧化层和窒息层。 冷却层，煤堆表面开始至1.5m左右。虽与氧气充分接触发生氧化反应，但位于表层， 散热条件非常好，一般来讲，不容易引起自燃。氧化层位于冷却层以下1〜4m之间，自燃 的条件全部具备，一旦达到煤的自然发火期，立即发生自燃。窒息层位于氧化层以下，该层 煤炭之间间隙较小，供氧量较小，氧化反应不充分，一般不会发生自燃。 庄河发电厂运用斗轮机堆煤，在堆放的过程中，大块煤会分散在煤堆的四周，而煤堆的 中间一般颗粒较细。由内及外，煤炭之间的空隙会越来越大，散热条件也越来越好。发生自 燃的位置既不在煤堆的表层（冷却层），也不在煤堆的内部（窒息层），而是发生在氧化层。 发生自燃后，堆温升高，伴随着冒黄烟、冒白汽的现象。受煤的自燃、自热的压力作用，气 体流动方向垂直向上，自燃点一定在冒烟气的垂直向下的部位。氧化层发生自燃，不用很长 时间，也会带动冷却层自燃。发现煤堆自燃，要马上采取措施，防止范围扩大，避免不必要 的损失。 4煤堆自燃的防治措施 要以预防为主，采取防治结合的治理办法。主要措施是减少煤炭与空气、水分的接触， 定期测温，防止热量堆积，还可以配合喷淋降温。 煤的自燃倾向性鉴定。掌握煤自燃火灾的规律，有针对性地采取防自燃措施