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煤碳存放時自燃的形成因素和防護(hù)措施

2024-08-12  來自: 鶴壁市新天科煤質(zhì)儀器有限公司 瀏覽次數(shù):126

煤是怎么自燃的


一:煤炭自燃的概念

煤炭的自燃過程是一個極其復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。

首先它是一個氧化自動加速的過程,而且并不是所有的煤氧化放熱都可以導(dǎo)致自然,而是以另一個形式的氧化放熱,特別是多變的低溫自動加速的氧化放熱。

其次,自燃煤炭始終處于放熱與散熱的這對矛盾中動態(tài)地發(fā)展,僅當(dāng)放熱速率時才有可能促進(jìn)煤溫上升,而且只有當(dāng)煤溫上升越過臨界溫度時才有可能引起發(fā)火。因此煤炭低溫自燃過程的變化是很重要的,不考慮這個就無妨反映煤炭低溫自動加速的氧化放熱過程,也就無法反映放熱與散熱這對矛盾的動態(tài)發(fā)展過程。因而煤炭的自燃向性在原理上值得深入研究。

二: 煤炭自燃的影響因素

從影響煤堆的分化與自燃的因素分析,可以認(rèn)識到影響風(fēng)化與自然的因素很多,主要包括如下幾類。

1:煤的成因類型的影響

腐泥煤和殘質(zhì)煤焦難風(fēng)化和自然,而腐質(zhì)煤較容易自燃。

2:煤化程度的影響

通常腐質(zhì)煤中年輕的褐煤易風(fēng)化和自燃,隨著煤化程度的加深,煤的著火溫度升高,風(fēng)化和自燃的下降,美化程度較高的煤較難風(fēng)化和自燃。

 3:巖相組成的影響

不同巖相組分氧化趁勢不同,各種巖相組分的氧化活性一般按下列順序遞減;

4: 水分的影響

煤堆中的水分含量過高或過低都不易自燃。每一礦區(qū)的煤都有一個容易自燃的水分范圍。

如水分含量過高時,煤的內(nèi)部孔隙和煤離之間都被水充滿,空氣不易進(jìn)入,難以氧化,即使有少量空氣進(jìn)入而使煤氧化,生成的熱量被周圍的水吸收,也打不到煤的燃?xì)膺M(jìn)入而使煤氧化,生成的熱量被周圍的水吸收,也達(dá)不到煤的燃點。

相反,若煤含的水分很低,煤的內(nèi)部孔隙和煤粒間充滿大量空氣,由于煤堆的通風(fēng)良好,煤氧化生成熱很快被空氣帶走,也很難使煤達(dá)到著火溫度。所以,只有當(dāng)煤中含有達(dá)到數(shù)值的水分時,才能使氧化后的熱量在煤堆內(nèi)積聚,引起自燃。

煤中水分的高低是決定煤堆溫度上升的重要因素。煤中水的蒸氣溫度上升,當(dāng)溫升達(dá)到80~90℃時平衡,如果水分多,這一平衡可以持續(xù)很長時間。如果煤種為褐煤,而且煤中水分較少時,則溫度上升的平衡期很短,有時隔10~20天就會自燃發(fā)火一次。

5: 煤的粒度組成的影響

若塊煤堆放時,因煤塊間隙大,空氣易于流通,因而不易引起自燃:而粉煤堆放時空氣不易流通,氧化放出的熱量不易散出,易發(fā)生自燃:塊煤和未煤混在一起堆放,煤堆里面空氣不暢通,煤與空氣的接觸面大,容易氧化發(fā)生自燃。

研究表明,溫度每增加10℃煤的氧化速度越加1倍,如果有適量空氣進(jìn)入煤堆內(nèi)補(bǔ)充因氧化反應(yīng)而消耗的氧,并且熱量沒有更多地散失時,都有可能發(fā)生自燃發(fā)火現(xiàn)象;如果熱量能被帶走或散失掉,即使煤溫保持在50~100℃以下(取決于煤種),煤呀很可能不受溫度的影響而保持穩(wěn)定。

煤的氧化主要在煤炭表面進(jìn)行。煤的粒度越小,表面積越大,其自燃的可能性也就越大。這就是由于煤與空氣接觸的機(jī)會增加和顆粒間的熱傳遞得到改善。

影響煤自燃的尾部因素

煤堆高低、形狀,堆積條件,風(fēng)的強(qiáng)弱和方向等。

1:如煤堆中的空氣量不足,氧化反應(yīng)及會中止;如空氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過需要量,就會把熱量帶走使反應(yīng)減慢。如為防止產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”而鏟平煤堆,和為防止空氣自由進(jìn)入而壓實的煤堆在不出現(xiàn)自熱問題情況下可以存放較長時間。

2:如果煤已干燥到低于其煤層水分,高濕度環(huán)境或突降暴雨會促進(jìn)煤的自熱;水分已經(jīng)高于煤層水分的煤受濕時不會產(chǎn)生熱。

三:防護(hù)措施

為了防止煤堆自燃發(fā)火,通??梢圆扇∠铝幸幌盗写胧?;

1:通過對煤堆內(nèi)煤層溫度的檢測,掌握煤層溫度變化趁勢。

2:當(dāng)溫度達(dá)到50~60℃時,就要采取倒堆或灑水等辦法予以冷卻降溫。

3:筒倉煤時,可向倉內(nèi)送入n2co2等性氣體,以隔斷氧氣來源。

4:用堆煤機(jī)降煤堆壓實,以減少煤料之間的空隙。

5:向煤機(jī)噴灑用于隔離煤與空氣的阻燃劑。

為了是煤炭減少損失或防止氧化和自燃的影響,對煤堆的具體保存方法則有以下幾種。

1:隔斷法 若長時期大量存煤,可將煤存放在水中(如湖水、池塘及寧靜的海灣);有人可將煤存在性氣體中;或?qū)⒚核鞂愉伷綁壕o,在煤堆表面涂上一層油類物質(zhì)(重油、瀝青等),也可以在上面覆蓋一層黏土或噴灑一層石灰乳,還可以將煤存放在密閉的槽中,國威有的吧固體二氧化碳(干冰)放在煤堆里,使之遂漸散出二氧化碳?xì)怏w阻止氧氣進(jìn)入而防止氧化。

2:按粒級堆存法 不同粒級的煤應(yīng)分開堆存,避免空氣進(jìn)入煤堆后氧化發(fā)熱而引起聚熱。

3:換氣法 在煤堆上裝風(fēng)筒,使煤堆通風(fēng)散熱。這是一種消極的辦法,因為煤與空氣接觸多了易緩慢氧化,使煤的熱值降低,黏結(jié)性變差。

4:合適的堆煤高度和堆放時間 堆放時間 堆煤不宜過高,煤時間不要太久,尤其是年輕煤應(yīng)盡可能縮短存期。煤堆高度一般以小于3~5m為宜,如堆煤過高,發(fā)現(xiàn)自然發(fā)火危險而難以到堆。

5:堆煤方式煤是除了仔細(xì)烤爐煤場的地基、周壁、排水、周邊設(shè)備及氣候影響外,對堆煤方式也需正確選擇。堆煤時由粒度的偏析所造成的通風(fēng)狀態(tài),在粗粒與細(xì)粒界面上易于積累熱量而引發(fā)高溫自燃。

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