煤堆自燃原因分析與防治措施

劉洪魁

（冀中能源張家口礦業(yè)集團(tuán)有限公司，河北 張家口 075300）

1 引言

煤炭如果長期堆積，那么將會(huì)因?yàn)榕c空氣充分接觸導(dǎo)致氧化，從而致使煤堆產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。有時(shí)在煤電廠以及火力發(fā)電廠經(jīng)常會(huì)長時(shí)間貯存大量煤炭，煤炭貯存時(shí)間過長，極易產(chǎn)生煤堆自燃問題。煤堆自燃會(huì)引發(fā)爆炸事故與火災(zāi)事故，一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)對企業(yè)造成影響，還會(huì)對人們正常生活造成影響。由此可見，預(yù)防煤堆自燃對企業(yè)發(fā)展與人們的正常生活具有重要作用。所以，本文將針對煤堆自燃原因以及防止措施進(jìn)行相應(yīng)闡述。

2 煤堆自燃原因分析

煤主要由無機(jī)物與有機(jī)物構(gòu)成，煤的可燃元素大致包含四種，分別是碳、氫、氧、硫。上述四種可燃元素組成可燃化合物，而可燃化合物可以視為煤的可燃質(zhì)。在煤炭當(dāng)中除含有可燃化合物外，還存在不可燃物質(zhì)，如水分、礦物質(zhì)灰分等，煤炭當(dāng)中的不可燃物質(zhì)被視為惰性質(zhì)。煤堆主要自燃原因是煤炭被空氣中氧氣氧化，煤炭當(dāng)中的氫元素、碳元素以及硫元素等在常溫下就可發(fā)生反應(yīng)，生成烷烴物質(zhì)等[1]。煤在氧化過程中會(huì)發(fā)出大量熱量，熱量如果不能被及時(shí)散發(fā)，那么煤堆溫度將會(huì)逐漸升高，煤的氧化將會(huì)越來越快，從而釋放出更多熱量以及可燃質(zhì)。當(dāng)可燃質(zhì)以及熱量達(dá)到一定程度后將會(huì)發(fā)生自燃現(xiàn)象。

煤堆產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的需要具備以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

①擁有一定自燃傾向性。煤炭自燃傾向性屬于煤炭的自燃屬性，能夠有效顯示出煤的變質(zhì)情況。煤堆發(fā)生自燃時(shí)，需要具備導(dǎo)熱性、粒度、水分、灰分等條件。如果煤炭能夠在常溫情況下氧化，主要是由于揮發(fā)分的含量。如果揮發(fā)分含量較高，那么煤炭的自燃傾向在此時(shí)處于較強(qiáng)狀態(tài)，極易產(chǎn)生自燃問題。反之，如果揮發(fā)分含量較低，那么煤炭的自燃傾向在此時(shí)處于較弱狀態(tài)，不易產(chǎn)生自燃問題。

②供氧條件。煤堆通常情況下會(huì)長時(shí)間暴露在空氣當(dāng)中，所以，煤炭表面會(huì)與空氣接觸。而空氣將會(huì)通過縫隙流入煤堆內(nèi)部，致使煤堆內(nèi)部氧化。煤塊越大，煤堆之間的縫隙就越大，那么就會(huì)給煤堆自燃創(chuàng)造氧化條件，煤堆極易產(chǎn)生自燃問題。

③氧化時(shí)間。煤堆從最初的氧化開始到最終的自燃會(huì)有一段時(shí)間，只有達(dá)到一定的氧化程度與氧化時(shí)間，煤堆才會(huì)產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。例如，長焰煤，長焰煤從最初氧化到最終自燃需要一到三個(gè)月時(shí)間，而氣煤從最初氧化到最終自燃需要四到六個(gè)月時(shí)間。

④儲(chǔ)熱條件。煤炭在氧化期間會(huì)釋放出大量熱量，只有當(dāng)釋放出的熱量達(dá)到一定程度時(shí)，煤堆溫度才會(huì)不斷升高，從而達(dá)到煤炭自燃點(diǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

除上述原因外，煤炭中所含水分、灰分以及壓實(shí)程度等都是引發(fā)煤堆自燃的因素。如果煤炭粒度較細(xì)，那么氧化程度將會(huì)越強(qiáng)，越容易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。煤堆自燃通常情況下會(huì)經(jīng)過三個(gè)階段，分別是水分蒸發(fā)、氧化與自燃[2]。如果將煤炭泡入水中，那么煤炭將不會(huì)與氧氣接觸，在水分不流失情況下，煤炭質(zhì)量將不會(huì)受到影響。與此同時(shí)，煤炭中水分蒸發(fā)時(shí)，需要消耗熱量，所以，煤炭中含水量越高、水分越高，那么蒸發(fā)時(shí)間越長，在此過程中煤堆溫度將不會(huì)發(fā)生較大變化。煤炭中灰分含量越低，那么就越容易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。如果煤炭壓實(shí)程度不夠，那么空氣將會(huì)通過縫隙流入煤堆當(dāng)中，使煤堆內(nèi)部煤炭充分與氧氣接觸，從而產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

3 煤堆自燃防治措施分析

3.1 鑒定煤炭自燃傾向

如果想要有效防止煤堆自燃，需要加強(qiáng)對煤堆自燃傾向的鑒定，從而及時(shí)了解煤堆自燃規(guī)律，及時(shí)采取有效解決措施。如果煤炭貯存時(shí)間較長，那么需要對該煤堆進(jìn)行相應(yīng)的自燃傾向鑒定，鑒定煤炭當(dāng)中含有的揮發(fā)分含量，以及自燃發(fā)火期等各項(xiàng)自燃指標(biāo)。

3.2 加強(qiáng)煤堆維護(hù)

煤堆放過程中，需要防止煤堆頂部出現(xiàn)凹陷過大問題，這樣才能夠在最大程度上避免陽光照射與雨水的匯集。每逢秋季需要做好煤堆溫度情況的監(jiān)督與管理，如果在監(jiān)督管理過程中發(fā)現(xiàn)煤堆溫度過高，那么需要采用對煤堆灌水的方式降低煤堆溫度，從而將溫度控制在有效范圍內(nèi)。除此之外，需要在煤堆周圍安裝水噴淋設(shè)備，如此煤堆在自燃時(shí)，或者溫度過高時(shí)能夠及時(shí)噴水降溫。如果煤堆長期不使用，那么可以鋪設(shè)一層黏土在煤堆上。在夏季時(shí)，為避免煤堆吸收過多熱量，可以在煤堆上噴灑石灰水。

3.3 采用合理堆置方式

煤堆在貯存過程中，需要在最大程度上選擇溫度較低的貯存地區(qū)，在堆煤時(shí)，切不可選在陽光直射的午時(shí)，這樣才能盡量減少煤炭所含熱量。如果粉煤與塊煤需要在一起堆放，那么煤堆中將會(huì)存有大量空氣，而空氣無法流通，致使煤堆內(nèi)部氧化，溫度升高從而產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。所以，為避免煤堆自燃，需要將粉煤與塊煤分開貯存，避免將兩者混合一起。在煤堆堆放過程中，需要將煤堆高度控制在有效范圍內(nèi)，煤堆高度不可過高[3]。與此同時(shí)，相鄰煤堆之間需要擁有一定安全距離，這樣發(fā)生自燃情況時(shí)，才能夠有一定安全的防火間距。煤堆在貯存期間，需要保持良好通風(fēng)，避免陽光直射。并且需要將煤堆貯存在寬敞地區(qū)，背對陽光。在煤堆周圍不可有高溫?zé)嵩?，從而在最大程度上防止發(fā)生煤堆自燃問題。

3.4 選擇合理貯煤時(shí)間

在煤堆貯存過程中，需要選擇科學(xué)合理的貯存時(shí)間，煤堆貯存時(shí)間的選擇不能超過煤炭自燃發(fā)火期。如果在露天貯煤場貯煤時(shí)間較長，那么極易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。在貯煤過程中，貯煤時(shí)間越長，煤炭與空氣之間會(huì)充分接觸，那么煤炭氧化程度越強(qiáng)。不僅容易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，還會(huì)降低煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以，為使煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到保障，并且在最大程度上避免自燃問題，需要選擇科學(xué)合理的貯煤時(shí)間。

3.5 做好壓實(shí)工作

煤堆中如果縫隙過大，那么空氣將會(huì)流入煤堆內(nèi)部，從而為煤堆氧化創(chuàng)造條件，進(jìn)而產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。所以，為避免煤堆自燃，需要做好煤炭壓實(shí)工作。在煤炭壓實(shí)過程中，可以利用推土機(jī)，要特別做好大塊煤的壓實(shí)工作。如果在壓實(shí)過程中能夠鋪設(shè)一層黏土，那么壓實(shí)效果將會(huì)更好，煤炭以及煤堆縫隙將會(huì)更小[4]，從而在最大程度上避免空氣流入煤堆當(dāng)中與煤炭接觸。除此之外，還可以噴灑凝體材料，凝體材料最大作用是防止空氣流入煤堆當(dāng)中，能夠起到良好的阻止作用，避免煤堆產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

4 結(jié)語

綜上所述，煤堆自燃不僅會(huì)對煤炭的經(jīng)濟(jì)價(jià)值造成影響，嚴(yán)重情況下還會(huì)對環(huán)境造成破壞。所以，為避免煤堆出現(xiàn)自燃問題，需要對造成煤堆自燃問題的因素進(jìn)行詳細(xì)分析，然后結(jié)合實(shí)際情況采取合理堆置方式、選擇合理貯煤時(shí)間等有效解決措施，