關于煤炭碼頭封閉式條形煤倉煤炭防自燃研究探討

張葉華 惠州深能港務有限公司

1.引言

隨著煤炭港口的不斷新建、擴建和改造，港口規(guī)模、煤炭儲存量越來越大，環(huán)保壓力越來越大。為改變傳統(tǒng)露天堆場對環(huán)境造成的影響及減少港口對周邊水域和空氣的污染，荃灣煤炭碼頭設計建造了兩座大型鋼結構封閉條形煤倉，具有貨物堆存量大，場地利用率高同時也符合環(huán)保發(fā)展理念的特點。但與露天煤場相比，其空氣流通、熱量散發(fā)等受空間限制，煤炭長時間貯存中更易發(fā)生自燃。因此，如何采取有效的措施預防儲煤期間煤炭發(fā)生自燃，確保煤倉堆場的安全運行是企業(yè)重中之重的事情。

2.煤炭自燃的原因

煤炭自燃是指處于特定環(huán)境及條件下的煤吸附氧、自熱、熱量積聚自燃而形成的一種頻發(fā)性災害。說到底，煤炭自燃實質(zhì)上是一種煤氧之間極其復雜的物理化學變化過程。煤炭自燃的共性是必須同時具備三個條件，即①易于低溫氧化的粉煤或碎煤呈堆積狀態(tài)存在；②存在適宜的通風供氧條件；③存在蓄熱的環(huán)境條件并持續(xù)一定時間。

3.本工程封閉式條形煤倉特點

3.1 封閉式條形煤倉基本參數(shù)

本工程建設1#、2#兩座長500m，寬118m，高43m的大型鋼結構封閉式條形煤倉，煤倉的總面積為114838m2,煤堆高度14m,每個煤倉可儲煤25萬噸，兩個煤倉最大儲存量約50萬噸。本工程所建設的封閉式條形煤倉本體采用鋼筋混凝框架結構，屋頂采用網(wǎng)架結構，建筑結構安全等級為二級，使用年限為50年，煤倉采用鋼桁架、涂超薄型防火材料，火災危險性分類為丙類，耐火等級為一級。

3.2 封閉式條形煤倉通風系統(tǒng)設計

煤倉封閉后構成密閉空間，倉內(nèi)通風不暢，作業(yè)環(huán)境惡劣，存在煤塵爆炸風險，作業(yè)人員職業(yè)健康安全也難以得到保障。為保證封閉式條形煤倉的通風效果，在煤倉的上方采用了通風屋脊的結構方式實現(xiàn)上部通風，同時兼顧自然通風與采光功能，為企業(yè)節(jié)省運行開支，并實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的設計理念。

3.3 封閉式條形煤倉自然發(fā)火特點

封閉式條形煤倉堆存能力大，煤炭長期貯存，積聚的熱量不易散開，煤倉的通風設計有效的增加了煤倉內(nèi)的空氣流通，對煤炭自燃產(chǎn)生了促進作用，經(jīng)觀測，倉門附近易通風處易出現(xiàn)自然發(fā)火點，因此，良好的通風條件一定程度上加快了煤炭自燃。

4.封閉式條形煤倉自然發(fā)火預防與控制技術措施

目前針對煤炭自然發(fā)火防治的技術措施有多種，在生產(chǎn)過程中根據(jù)實際情況采用合理的防治技術措施?；葜莞圮鯙掣蹍^(qū)煤炭碼頭主要通過水消法、采出法、壓實法進行煤炭防自燃。

4.1 水消法

水消法是通過向煤堆灑水或者注水來降低煤堆溫度的措施。當煤堆表層（深度不超過1米）發(fā)生ss自燃時，用水對自燃點單獨澆水降溫，將自燃煤徹底澆透，達到滅火目的。

優(yōu)點是簡單易實施,單人即可操作，撲滅局部煤自燃見效快，適合當煤自燃發(fā)生在煤堆機械滅火作業(yè)困難時使用。缺點是只適合零星著火點的撲滅，噴水過多存在煤堆塌跺的危險，不適合大面積煤自燃處理。一般噴淋滅火之后一、二日內(nèi)就會發(fā)生復燃，且噴水時容易在煤堆上留下沖擊痕跡，所形成的風洞具有聚風效果，加快煤的自燃，需在滅火完成之后使用機械填埋壓實。

4.2 采出法

當煤堆冒濃煙時，幾乎都是距離表層2-4米煤的內(nèi)部發(fā)生自燃，單一的噴淋已達不到滅火效果，此時采用的方法是通過挖機將煤打翻，配合噴淋降溫的方法進行滅火。當確定煤層的燃燒范圍之后，使用挖機強行挖出著火煤層，邊噴淋降溫邊挖出，在其冷切之后進行回填壓實。

這種方法成功率高，效果明顯，可以有效延遲復燃時間，是目前可采取的煤倉自燃滅火最有效的措施。缺點是挖機在煤倉作業(yè)存在行駛緩慢，作業(yè)過程中設備故障或挖煤不當導致煤堆塌垛等問題。

4.3 壓實法

壓實法是在煤炭預防方面重要的措施，其原理是通過壓實減少煤堆的空隙度，減少煤與氧氣的接觸。壓實方法需根據(jù)情況使用推土機和挖掘機。

煤在卸船堆料過程中，按6米、10米、14米分層堆料，使用推土機進行層層壓實，壓實過程中可適當噴水凝固，堆料完畢之后挖機對垛邊進行壓實，延長煤堆潛伏期。當煤堆內(nèi)部溫度達到 60℃以上，垛邊會有自燃征兆，此時采用挖機進行煤堆二層開路壓實，增加垛邊的壓實程度以釋放二層的熱量。

4.4 轉(zhuǎn)堆法

當自燃位置發(fā)生在垛位四周底部時，采取裝載機局部轉(zhuǎn)移的措施，但由于場地緊張，煤倉內(nèi)轉(zhuǎn)堆基本不采用；而應急堆場堆放存在環(huán)保問題，且成本較大，只作為備用應急方案。

5.極端天氣與煤倉煤炭自然發(fā)火的預防和控制措施

5.1 臺風天氣防自燃措施

惠州港荃灣港區(qū)煤炭碼頭處于沿海臺風多發(fā)地區(qū)，需做好臺風季節(jié)煤倉防自燃工作。臺風來臨前，先巡視煤堆每個自燃點，采用水消法和壓實法把自燃的煤炭溫度降下來，保證煤倉內(nèi)自燃煤處理完畢。臺風來臨時，作業(yè)人員撤離后，關閉倉門，通過溫度監(jiān)控和視頻監(jiān)控把控煤倉自燃情況。如果煤倉內(nèi)煤炭發(fā)生自燃，受封閉空間限制，不但有害氣體積聚增多，著火還會危及設備安全，此情況會安排人員做好防護措施后，進倉采用水消法對自燃點單獨澆水降溫，將自燃煤區(qū)域徹底澆透。臺風過后，待倉內(nèi)空氣流通適宜作業(yè)人員進入，再安排巡視煤倉內(nèi)部情況，遇到自燃點，使用采出法或壓實法針對不同煤炭自燃狀況采取措施。

5.2 暴雨天氣防自燃措施

封閉煤倉煤炭受暴雨天氣影響很小，不會發(fā)生因降雨造成塌垛的風險，也不會出現(xiàn)煤堆經(jīng)大面積雨淋后因硫份的酸化作用引發(fā)的自燃情況。然而夏季雷暴雨天氣頻繁且雨勢急，潮濕的空氣使煤對氧的吸附能力增強，對煤堆發(fā)生自燃有促進作用，此情況提前采用壓實法，減小煤堆的空隙度，預防自燃。出現(xiàn)自燃情況，采用水消法和采出法控制。

5.3 高溫天氣防自燃措施

惠州港荃灣港區(qū)煤炭碼頭屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，雨量多，夏季長，長時間的高溫使封閉煤倉內(nèi)部溫度高，加快煤堆熱量積聚，煤堆發(fā)生自燃最直接的方法是水消法，降溫效果明顯。

6.結論

本文通過對封閉式條形煤倉自然發(fā)火預防與控制技術措施研究，得出了三種有效方法：壓實法、水消法和采出法。并結合惠州港荃灣港區(qū)煤炭碼頭地理位置，針對極端天氣環(huán)境制訂了針對性方法防止煤炭自燃，從而消除了封閉式條形煤倉的安全隱患，極大的提高了煤倉的安全生產(chǎn)管理水平。