淺談火電廠儲(chǔ)煤自燃的原因及對(duì)策

摘要：找出煤炭自燃的原因，逐一分析影響煤炭自燃的因素和危害。介紹興義電廠在防范煤炭自燃方面采取的一些措施。

關(guān)鍵詞：火電廠；煤場(chǎng)管理；自燃；防范措施

興義電廠是黔桂兩省合資興建2×600MW超臨界燃煤機(jī)組，年耗煤量在300萬噸左右。燃料經(jīng)營成本占公司經(jīng)營成本的70%以上。燃料供應(yīng)主要以地方煤礦汽車供煤為主。其主要特點(diǎn)是：礦點(diǎn)多、煤質(zhì)差異大、含硫高，入廠煤全年硫分平均含量在5%左右。每年都需要長期存儲(chǔ)大量的煤炭。存煤易氧化自燃，帶來安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。近來，興電針對(duì)性采取了一些措施，有效減少了儲(chǔ)煤自燃。

煤炭自燃的原因

煤在無需外火源加熱，而受其自身氧化作用所產(chǎn)生的積蓄熱引起的著火就稱為煤的自燃。煤是在常溫下會(huì)發(fā)生緩慢氧化的物料，它收到空氣中的氧的作用而被氧化產(chǎn)生的熱量聚集在煤堆的內(nèi)部，而溫度升高又會(huì)加速煤的氧化，當(dāng)溫度升高到60℃后，煤堆溫度會(huì)加速上升，若不及時(shí)采取措施，就會(huì)引發(fā)煤炭自燃。

煤的自燃原因可分為兩個(gè)方面：煤的自身特性和外部環(huán)境干預(yù)。

煤的自身特性：煤質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫和水分、灰分組成。其中碳、氫、硫?qū)儆诳扇汲煞?，氧是助燃劑，兩者共同存在。?dāng)具有足以引起劇烈氧化反應(yīng)的溫度時(shí)便會(huì)產(chǎn)生燃燒的化學(xué)反應(yīng)（特別是含氧及揮發(fā)分較高的煤）。

外部環(huán)境干預(yù)：煤場(chǎng)儲(chǔ)煤煤粒間存在的空隙可孔道充滿燃燒所需的空氣，煤在空氣中，及時(shí)在常溫下也能與空氣中的氧發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，使煤的表面、重量、物理結(jié)構(gòu)、成分、和發(fā)熱量等發(fā)生變化。這種在空氣中逐漸發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象稱為風(fēng)華。將煤放置在空氣中一年，其發(fā)熱量降低5%-10%。在風(fēng)華過程中，由于碳與氧結(jié)合的關(guān)系，能釋放出CO，CO2和熱量，如果熱量不能及時(shí)釋放逐漸累積，則加速該反應(yīng)繼續(xù)，達(dá)到燃燒條件后，煤炭開始自燃。

煤質(zhì)中的硫分對(duì)煤炭自燃有相當(dāng)重要的作用，普遍認(rèn)為，煤中的黃鐵礦氧化，是引發(fā)自燃的誘因：

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2+3412KJ

如供氧不足，則產(chǎn)生單質(zhì)硫：

4FeS2+3O2→2Fe2O3+8S+917KJ

當(dāng)有水分參與時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生硫酸，從而加劇氧化作用

2FeS2+2H2O+7O2→2FeSO4+2H2SO4+1.097KJ

2SO2+O2→2SO3+189.2KJ

SO3+H2O→H2SO4+79.5KJ

上述反應(yīng)都有熱量放出，熱量累積達(dá)到著火溫度，引發(fā)煤炭自燃。

煤炭自燃的因素

從上述原因分析可知，影響煤炭自燃的因素很多，主要包括煤的性質(zhì)，組堆的工藝過程，氣候條件，堆放時(shí)間等。

1.煤的性質(zhì)

煤的自身特性是煤的氧化和自燃的基本條件。一般變質(zhì)程度高的的煤，氧化自燃的傾向較小，反之亦然。煤中水分對(duì)氧化速度有相當(dāng)大的影響。除參加化學(xué)反應(yīng)外，煤中水分蒸發(fā)會(huì)生成大量汽化熱，在煤堆較高部位出現(xiàn)聚集。而水本身又是阻燃劑，水分達(dá)到一定的程度也可阻止煤炭自燃。在電廠日常煤質(zhì)檢測(cè)中，一般含硫量和揮發(fā)分較高的煤容易自燃。

2.煤場(chǎng)儲(chǔ)煤組堆工藝

在組堆是，煤炭會(huì)有離析現(xiàn)象。煤塊在表面及低層內(nèi)部形成大量的空隙，空氣可以適當(dāng)流通。我們發(fā)現(xiàn)，煤炭自燃多位于煤堆底部表層下1.5-2m處。這部分空氣含量較高但又不易流通，產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)釋放。同時(shí)，斗輪機(jī)自燃堆存的煤炭也較容易自燃。

3.氣候條件

大氣溫度、大氣壓力、風(fēng)力風(fēng)向、雨雪降水等因素，都會(huì)影響自燃條件的發(fā)生。溫度影響煤炭熱量及化學(xué)反應(yīng)速率，氣壓和風(fēng)力影響氧化反應(yīng)中的氧量，降水影響煤中的水分含量。一般來說，秋冬過渡時(shí)期是煤堆自燃的高峰期。

4.堆放時(shí)間

煤在空氣中的氧化速度、自燃性質(zhì)和堆放時(shí)間成正比。不論什么煤，也不管什么堆放方式。煤堆放的時(shí)間越長，其氧化變質(zhì)程度越嚴(yán)重，最終導(dǎo)致煤的自燃。

煤炭自燃的危害

在火電廠實(shí)施的安全管理中，都會(huì)把儲(chǔ)煤自燃作為危險(xiǎn)源，進(jìn)行識(shí)別和防控，盡可能防止煤堆自燃。那么。煤炭自燃有哪些危害呢？

1.安全隱患。

自燃除造成儲(chǔ)煤場(chǎng)火災(zāi)隱患外，如果對(duì)煤場(chǎng)自燃形成的明火未及時(shí)處理或處理不徹底，在膠帶氧指數(shù)（OI）小于40%時(shí)易誘發(fā)輸煤皮帶設(shè)備等發(fā)生火災(zāi)。

自燃是煤塵濃度較高的輸煤、制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸的潛在誘因之一。煤塵爆炸引燃溫度一般為610-1050℃，而供氧充足時(shí)自燃的煤炭中心溫度可達(dá)800-1000℃。當(dāng)煤塵質(zhì)量濃度超過爆炸下限值時(shí)，自燃的煤炭可能引發(fā)粉塵爆炸。

煤場(chǎng)煤的自燃，在雨季還存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，盡管爆炸的幾率很小，但一旦爆炸，后果不堪設(shè)想。在降雨時(shí)大量的水噴灑到燃燒的煤炭導(dǎo)致水變成蒸汽并與熾熱的炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成H2和CO。如在空氣流通不暢的區(qū)域，濃度高到一定程度時(shí)，可能發(fā)生爆炸。

2.經(jīng)濟(jì)損失

煤炭長期堆積會(huì)因氧化作用，使煤的灰分升高，固定炭和熱值下降，降低煤的質(zhì)量。降低了煤使用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。自燃的煤炭不能利用，直接損失。在煤炭市場(chǎng)看漲的今天，無疑增加了電廠的經(jīng)營壓力。

3.環(huán)境污染

自燃形成的煙霧含有大量的二氧化硫、硫化氫，一氧化碳，二氧化碳等氣體，對(duì)作業(yè)環(huán)境帶來負(fù)面影響，尤其是安裝防風(fēng)網(wǎng)后，自燃形成的煙霧不易消散，在煤場(chǎng)區(qū)域濃度較高，危害煤場(chǎng)作業(yè)人員健康。

興義電廠在防范煤場(chǎng)自燃的一些對(duì)策

興義電廠在2010年開始儲(chǔ)煤以來，煤場(chǎng)存煤量最大時(shí)有近70萬噸，曾多次發(fā)現(xiàn)煤場(chǎng)自燃現(xiàn)象。公司、部門領(lǐng)導(dǎo)高度重視，采取了一系列防范措施，取得了較好的效果。

1.抓好源頭，把好電煤采購、質(zhì)檢關(guān)endprint

煤的品質(zhì)對(duì)煤的自燃起決定性的作用。因此在如何做好防止煤場(chǎng)自燃的工作中，我們把“源頭控制、把好電煤入廠關(guān)”作為第一抓手，把入廠煤含硫量作為電煤結(jié)算依據(jù)之一，限制入廠高硫煤煤量。同時(shí)，做好煤質(zhì)質(zhì)檢工作，車車質(zhì)檢，嚴(yán)格控制煤質(zhì)。對(duì)低質(zhì)高硫煤炭做好摻燒工作，減少煤場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)源的同時(shí)，降低燃料成本。

2.建立煤場(chǎng)檔案，便于摻配和翻燒

興義電廠電煤供應(yīng)礦點(diǎn)多，煤質(zhì)差異大。為便于煤場(chǎng)管理及配煤翻燒。建立煤場(chǎng)檔案。按照發(fā)熱量、硫分、揮發(fā)分區(qū)分分別存放，同時(shí)記錄存煤時(shí)間及存煤量。對(duì)存煤時(shí)間超過6月的及時(shí)翻燒。做到先進(jìn)先出，有效的降低了煤炭氧化損失，同時(shí)也給配煤摻燒提供了有效的數(shù)據(jù)支持。

3.科學(xué)進(jìn)行煤炭組堆

存煤時(shí)，要求層層存放，層層平整，層層壓實(shí)，使其堆積密度達(dá)到1.2至1.4噸/立方米，這樣可以減少煤粒間隙，降低空氣含量。煤堆頂部平整壓實(shí)，并成一定傾角，便于排水。使得煤堆表面形成硬殼，減少雨水和空氣滲入。同時(shí)，煤堆高度不能太高，煤堆邊坡成一定的傾角，減少煤塊與煤末的離析現(xiàn)象，還可防止煤堆坍塌。煤堆邊緣與煤場(chǎng)邊界預(yù)留三米寬通道，不僅可以有效的防止煤堆出邊界，方便煤場(chǎng)測(cè)溫、盤點(diǎn)，利于煤場(chǎng)通風(fēng)；還便于在煤堆溫度異常時(shí)，工程機(jī)械及時(shí)倒堆，減少自燃損失。

4.對(duì)已發(fā)生自燃的煤堆出臺(tái)應(yīng)急措施，做好應(yīng)急演練

（1）.發(fā)熱煤堆優(yōu)先安排倒堆取用。對(duì)溫度超過60℃的，立即翻燒使用。低于60℃的，考慮轉(zhuǎn)堆暫存。

（2）.必須立即把升溫煤堆的底角煤全部歸堆使用。

（3）.對(duì)冒霧氣、煙氣的升溫煤堆，采用層層揭開的辦法，讓煤堆的高溫區(qū)暴露出來，優(yōu)先轉(zhuǎn)走使用。

（4）底層側(cè)面煤堆高溫區(qū)可用裝載機(jī)鏟除高溫煤炭，結(jié)合噴淋水冷卻。

5.建立一系列管理規(guī)定

為保證煤場(chǎng)管理各項(xiàng)工作按要求進(jìn)行，部門修訂出臺(tái)了一系列管理規(guī)定，如：《煤場(chǎng)精細(xì)化管理規(guī)定》，《煤場(chǎng)定期巡檢測(cè)溫規(guī)定》《煤場(chǎng)密度測(cè)量》《煤質(zhì)摻燒管理措施》《煤場(chǎng)大塊清理規(guī)定》等管理制度。同時(shí)將各煤場(chǎng)“承包”到各班組，做到煤場(chǎng)管理制度規(guī)范、有人負(fù)責(zé)、有人檢查、有獎(jiǎng)勵(lì)、有考核。確保各項(xiàng)措施真正落實(shí)。

結(jié)語

重視煤炭自燃，加強(qiáng)煤場(chǎng)管理是當(dāng)前煤炭形勢(shì)下，避免浪費(fèi)資源，節(jié)約生產(chǎn)成本，保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有利措施。興義電廠通過上述措施的落實(shí)，大大減少了煤炭自燃帶來的經(jīng)濟(jì)損失，有減少了煤炭自燃及煤場(chǎng)管理中揚(yáng)塵、排水、組堆等問題，改善了環(huán)境，節(jié)約了成本。不斷變化的煤炭市場(chǎng)也給燃煤的采購、儲(chǔ)備等提出了新的要求。我們必須積極探索，采取科學(xué)的方法，不斷提高燃料管理水平。

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作者簡介：時(shí)承菊（1968年），女，山東泰安人，漢族。現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，從事火電廠燃料管理工作。endprint