鐵路運輸煤炭自燃防控對策的探討

李可佳，楊廣全，陸 松

(中國鐵道科學研究院 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081)

鐵路運輸煤炭自燃防控對策的探討

李可佳，楊廣全，陸 松

(中國鐵道科學研究院 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081)

煤炭的自燃特性使其在儲存和運輸過程中存在火災隱患。為加強鐵路運輸煤炭自燃防控，在闡述國外煤炭自燃防控研究現(xiàn)狀及經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國煤炭分類及分布特點，分析不同種類煤炭的自燃特性，結(jié)合鐵路運輸途中煤炭自燃案例，探討鐵路運輸途中煤炭自燃原因及部位，從煤炭儲存管理、煤炭裝車管理、火災施救預案 3 個方面提出煤炭自燃防控的相應對策。

煤炭自燃；鐵路運輸；防控對策

煤炭自燃是自然界存在的一種客觀現(xiàn)象，在儲存、運輸途中自燃現(xiàn)象時有發(fā)生。煤炭自燃始于儲煤內(nèi)部，當內(nèi)部煤炭從空氣中吸收氧氣時會產(chǎn)生局部熱點，氧化過程產(chǎn)生的熱量導致煤炭溫度升高，引起煤炭自燃。煤炭是鐵路運輸?shù)闹攸c物資。鐵路運輸途中煤炭發(fā)生自燃，不僅影響鐵路運輸安全、擾亂運輸秩序，還會造成環(huán)境污染和經(jīng)濟損失，甚至危及人身安全。因此，應加強對鐵路運輸煤炭自燃防控的研究。

1 概述

1.1 國外煤炭自燃案例分析

國外鐵路運輸煤炭發(fā)生自燃的事件較多，煤炭自燃問題一直是關(guān)注熱點。1992 年，美國某煤場發(fā)生由煤炭自燃引起的火災，由于煤火自身難以撲滅特性，再加上滅火初期手段不起作用，從在煤倉中發(fā)現(xiàn)熱點到煤火最終被撲滅共用時 28 h[1]。2010 年 11 月，澳大利亞昆士蘭鐵路公司的萬噸煤炭重載列車運行至昆士蘭州的海角港口 (Dalrymple Bay)煤炭碼頭南部時發(fā)現(xiàn) 24 輛鐵路貨車自燃，主要是在鐵路運輸途中由于煤炭氧化導致自熱引起煤炭自燃，同時煤炭熱量不能即時散發(fā)出去，造成溫度升高引起貨車自燃。煤炭自燃發(fā)生后，通過采取移除自燃的煤炭、散熱和隔絕氧氣等有效措施進行施救。2013 年 9月，印度鐵路 1 列煤炭貨車在去往梅圖爾 (Mettur) 火電廠的途中起火，該列車由 40 輛貨車組成，每節(jié)車廂裝載煤炭 25 t，總重 1 000 t。

通過以上煤炭自燃事件發(fā)現(xiàn)，導致此類火災發(fā)生的主要原因：①煤炭長時間存放增加了產(chǎn)生熱量的可

能性；②新煤堆放在舊煤上引起不同大小煤炭顆粒的分離，導致產(chǎn)生熱量；③煤倉里測量煤堆溫度的探針過少，導致未能及時發(fā)現(xiàn)煤炭自燃；④遇到火災時缺少煤炭輸送設(shè)備；⑤二氧化碳對于滅火沒有起到有效的作用；⑥沒有在第一時間采用澆水滅火；⑦缺乏相應的規(guī)章制度和人員培訓造成沒有制訂合理的滅火方案；⑧沒有吸取以前類似火災的教訓[1]。為防止煤炭自燃，美國能源部建議煤炭儲存時應了解煤炭的品質(zhì)。碳含量高的無煙煤，氧、硫含量低的煙煤不易自燃；新挖煤比舊煤的吸氧速度快、更易自燃。美國科研人員發(fā)現(xiàn)干燥煤炭暴露在高濕度條件下的自燃危害性最嚴重，水分對于煤炭自燃會起到促進作用[2]。為預防煤炭自燃，煤炭水分含量應限制在 3% 以內(nèi)，煤炭含硫量應限制在 1% 以內(nèi)，水分含量高的煤應被分離出來盡早使用，儲存煤應避免接觸水分。

1.2 煤炭分布及特性

我國煤炭資源豐富，煤種齊全，包括從低變質(zhì)程度的褐煤、長焰煤到高變質(zhì)程度的無煙煤[3]。不同煤種的自燃特性不同：褐煤很容易自燃，長焰煤可以自燃，肥煤、氣煤、焦煤比較難以自燃，貧煤、無煙煤、瘦煤、弱粘結(jié)煤、不粘結(jié)煤不會自燃。其中，褐煤主要分布在華北地區(qū)，約占全國褐煤地質(zhì)儲量的3/4 以上，而又以內(nèi)蒙古東部地區(qū)賦存最多，西南地區(qū)是僅次于華北地區(qū)的第 2 大褐煤基地，其儲量約占全國褐煤的 1/8，大部分分布在云南省境內(nèi)，其他各省 (區(qū)) 的褐煤儲量均不到全國的 3%[4]，全國各省 (區(qū)) 褐煤儲量分布如表 1 所示[5]。長焰煤主要分布在遼寧省阜新市，陜西省府谷縣、神木縣，新疆準格爾煤田、伊犁盆地，以及河南省義馬市等地區(qū)[6]。另外，河南義馬煤田的煤屬于高灰、低硫分、中高全水，發(fā)熱量較低，揮發(fā)分較高，極易自燃。

1.3 鐵路運輸煤炭自燃原因分析

煤炭在儲存、裝車、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中受到地面儲運現(xiàn)實條件的限制，特別是鐵路運輸距離長，以及受鐵路行車秩序和運行規(guī)則的限制等諸多不利因素，使煤炭在空氣中暴露時間長，導致儲運過程中煤炭自燃現(xiàn)象時有發(fā)生。影響煤炭自燃的主要因素有煤炭的水分、灰分、含硫量、粒徑大小、孔隙度、導熱性、連續(xù)的供氧條件、積聚氧化熱的環(huán)境等[7]。鐵路運輸途中煤炭自燃的主要原因包括：①發(fā)生自燃的煤炭自身應具有容易自燃或自燃的傾向性；②煤炭內(nèi)部由于水分、高溫天氣等因素造成熱量蓄積且不能及時散發(fā)；③裝載部分自燃或者溫度接近著火點溫度的煤炭，運輸過程中空氣不斷進入煤層，為自燃煤炭供應了充足的氧氣，導致煤炭自燃。

鐵路運輸途中煤炭發(fā)生自燃的部位多集中于敞車下部側(cè)門處，空氣從側(cè)門縫隙、煤炭空隙進入煤炭內(nèi)部，造成煤炭氧化、積熱、自燃。部分煤炭自燃發(fā)生于敞車上部區(qū)域，煤炭著火點深度約為 15～20 cm。由于在役的敞車車門即使關(guān)閉也大都存在縫隙，在鐵路運輸途中少量空氣從車門縫隙、煤炭空隙進入煤炭內(nèi)部，易于引起積熱的煤炭氧化、自燃。因此，使用敞車裝載具有自燃傾向性的煤炭時，除控制煤炭的裝車溫度外，應特別注意密封車門縫隙。

表1 全國各省(區(qū))褐煤儲量分布

2 鐵路運輸煤炭自燃防控對策

為防止鐵路運輸過程中煤炭自燃，應堅持“以防為主，防治結(jié)合”的原則。防止煤炭自燃的基本原則是防止燃燒條件同時存在并相互作用，既要阻止氧氣(空氣) 的供應，又要保持充分的散熱條件，防止危險溫度的產(chǎn)生。

2.1 加強煤炭儲存管理

（1）建立煤炭儲存登記臺賬。鐵路煤炭裝車站應建立煤炭儲存登記臺賬，準確掌握煤炭來源、質(zhì)量、數(shù)量、上貨時間、儲存時間等，同時在鐵路運

輸煤炭的煤礦企業(yè)也建立相應的臺賬，掌握煤炭的采出時間和存放時間。我國內(nèi)蒙古的褐煤、陜北神木等地的長焰煤，以及從國外進口的印尼煤、美國粉河盆地的次煙煤等采用鐵路運輸時，途中發(fā)生自燃的概率高，應加強自燃防控管理。

（2）煤炭儲存應按品種分類、分區(qū)堆存。應將新煤、舊煤分開堆存，標明煤炭堆存時間、噸量，以免發(fā)生混亂，新到煤炭嚴禁堆到已發(fā)熱的原有庫存煤炭上。露天儲煤場應選擇合適的堆置方式，保持通風良好，防止煤堆暴曬。儲煤場的底部和周邊應采用混凝土結(jié)構(gòu)，以防止水分滲漏、流失。有條件時可以采用煤棚、防曬網(wǎng)等必要的防曬措施。煤堆周圍和煤場下部不得有高溫熱源。煤場周邊必須設(shè)置噴灑水設(shè)施，定期向煤堆噴灑水。

（3）加強對煤堆溫度的檢查監(jiān)測。可以采用溫度測試儀監(jiān)測煤堆中心溫度，每堆煤測 4～5 處，每處測 4 個點 (煤炭表層、深度 400 mm、1 000 mm、1 500 mm 及以上) 并做好記錄。新進場的煤炭，溫度超過 50℃ 以上時禁止堆存，在采取澆水或翻堆等措施降溫措施后方可堆場。對存放時間超過 1 個月的煤堆應重點掌握，每天進行測溫，發(fā)現(xiàn)局部發(fā)熱按照先翻煤倒垛再組織裝車的原則，防止煤炭自燃或?qū)⒁呀?jīng)自燃的煤炭裝入車內(nèi)。

（4）加強煤炭堆場日常管理。建立健全檢查巡視制度，煤場周邊應設(shè)置醒目的禁煙禁火的警示標示標牌，進入煤場的人員不得吸煙，對煤場內(nèi)的碎紙、雜草、木屑等可燃物及時清除。每天溫度最高時至少巡檢1次煤堆，并對煤炭進行測溫，做好記錄備查。發(fā)現(xiàn)堆場內(nèi)煤堆有局部冒熱氣、冒煙、高溫發(fā)火等現(xiàn)象，必須立即采取滅火、降溫措施，挖出火源并將其移出煤場，安排專人對該煤堆進行盯控。

2.2 加強煤炭裝車管理

（1）裝車前，煤炭裝車單位應對煤炭產(chǎn)地、煤礦名稱、儲存時間、發(fā)貨單位等事項進行逐項核對，如有不符，不得裝車。重點加強對易燃煤種的管理，控制煤炭儲存時間，按上貨先后順序安排裝車計劃，加速煤炭流轉(zhuǎn)速度，避免將長期儲存形成的高溫煤裝車。貨運員在裝車前使用測溫槍檢測所裝煤炭溫度，并做好測溫記錄備查，發(fā)現(xiàn)局部發(fā)熱超過 50℃ 時不得裝車，應采取有效措施進行降溫處理。未采取有效預防自燃措施時，不得裝車。

（2）裝車時，每臺裝載機配備 1 名平煤工，認真執(zhí)行“一看、二測、三裝車”的防止自燃煤炭裝上車的卡控措施，裝載司機必須聽從指揮，不得隨意取煤裝車。裝卸車輛和機械應安裝防火帽，禁止在裝車地點吸煙及明火作業(yè)，防止外來火源夾雜在煤炭中，造成煤炭自燃。遇敞車門縫過大影響裝車時，應使用阻燃材料襯墊，防止運行過程中煤炭撒落危及安全。

（3）每批煤炭裝車后，應對裝車后車輛進行測溫，每批次不少于 2 輛，有條件的應做到車車測溫，每車的測溫點不少于 3 處 (車輛運行兩端及中部)，并做好測溫記錄備查。裝車后，煤炭表層須噴灑抑塵劑，并且噴灑后煤炭表層形成的滲透厚度不得小于10 mm。發(fā)現(xiàn)煤炭冒熱氣或冒煙時，立即通知托運人進行處理，對有自燃跡象的重車，應甩車處理，不得擅自承運。

2.3 火災施救預案

一般來說，噴灑阻燃劑可以減小煤炭自燃的幾率，也可以對自燃的煤炭進行滅火，但成本較高。鐵路運輸作為煤炭物流的一個中間環(huán)節(jié)，應在煤炭儲存、裝運環(huán)節(jié)等方面加強管理，以防止煤炭自燃。在堆場發(fā)現(xiàn)煤炭局部發(fā)熱現(xiàn)象但沒有發(fā)生自燃之前，可以采用翻煤倒垛的方法進行散熱，防止煤炭自燃[8]；對局部發(fā)生自燃的煤炭，可以將燃燒的煤炭的挖掉或噴水降溫；對較大面積發(fā)生自燃的煤炭，應采用隔離措施進行處理，將著火煤炭清理出堆場，防止發(fā)生更大的損失。鐵路運輸煤炭途中發(fā)生自燃現(xiàn)象，應在最短時間內(nèi)選用水作為滅火劑，對發(fā)生自燃的煤堆噴灑足夠多的水，散發(fā)煤堆內(nèi)部熱量、降低煤炭溫度、澆滅明火。

3 結(jié)束語

煤炭自燃一直是鐵路運輸煤炭的安全隱患，為提升我國鐵路運輸煤炭自燃防控水平，保障鐵路運輸煤炭安全，按照自燃特性對煤種進行分類，針對褐煤容易自燃的特性和我國褐煤地域分布，通過調(diào)研大量鐵

路運輸煤炭自燃案例，分析我國鐵路運輸煤炭的自燃條件、部位、原因，研究提出了鐵路運輸煤炭自燃防控對策，在北京等鐵路局得到示范應用，對降低鐵路運輸煤炭自燃風險、防止煤炭在鐵路運輸中發(fā)生自燃具有現(xiàn)實意義。

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（責任編輯 王 靜）

Discussion on Countermeasures of Coal Self-ignition Prevention and Control during Railway Transportation

LI Ke-jia, YANG Guang-quan, LU Song
(Transportation and Economics Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

The self-ignition property of coal has fire hazards during storage and transportation. In order to strengthen the coal self-ignition prevention and control during railway transportation, based on expounding study present situation and experiences of coal self-ignition prevention and control in foreign countries, combining with coal categories and distribution in China, this paper analyzes the self-ignition property of different coal, combining with examples of coal self-ignition during railway transportation, the paper discusses reasons and parts of coal self-ignition during transportation, and puts forward relative countermeasures of coal self-ignition prevention and control from 3 aspects such as coal storage management, coal loading management and fire rescue plan.

Coal Self-ignition Prevention; Railway Transportation; Countermeasures of Prevention and Control

1004-2024(2016)05-0035-04

U294.8+8

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.05.08

2016-04-28

李可佳 (1982—)，男，黑龍江齊齊哈爾人，博士研究生。楊廣全 (1977—)，男，陜西渭南人，博士研究生。陸松(1970—)，男，安徽蚌埠人，博士研究生。

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃課題 (Z2013-X004)