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，港口規模、煤炭儲存量越來越大，環保壓力越來越大。為改變傳統露天堆場對環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保發展理念的特點。但與露天煤場相比，其空氣流通、熱量散發等受空間限制，煤炭長時間貯存中更易發生自燃。因此，如何采取有效的措施預防儲煤期間煤炭發生自燃，確保煤倉堆場的安全運行是企業重中之重的事情。

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性災害。說到底，煤炭自燃實質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存在；②存在適宜的通風供氧條件；③存在蓄熱的環境條件并持續一定時間。

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

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設計

煤倉封閉后構成密閉空間，倉內通風不暢，作業環境惡劣，存在煤塵爆炸風險，作業人員職業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上部通風，同時兼顧自然通風與采光功能，為企業節省運行開支，并實現節能環保的設計理念。

3.3 封閉式條形煤倉自然發火特點

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的空氣流通，對煤炭自燃產生了促進作用，經觀測，倉門附近易通風處易出現自然發火點，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火預防與控制技術措施

目前針對煤炭自然發火防治的技術措施有多種，在生產過程中根據實際情況采用合理的防治技術措施。惠州港荃灣港區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，適合當煤自燃發生在煤堆機械滅火作業困難時使用。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、二日內就會發生復燃，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米煤的內部發生自燃，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存在行駛緩慢，作業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 轉堆法

當自燃位置發生在垛位四周底部時，采取裝載機局部轉移的措施，但由于場地緊張，煤倉內轉堆基本不采用；而應急堆場堆放存在環保問題，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

惠州港荃灣港區煤炭碼頭處于沿海臺風多發地區，需做好臺風季節煤倉防自燃工作。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，保證煤倉內自燃煤處理完畢。臺風來臨時，作業人員撤離后，關閉倉門，通過溫度監控和視頻監控把控煤倉自燃情況。如果煤倉內煤炭發生自燃，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，將自燃煤區域徹底澆透。臺風過后，待倉內空氣流通適宜作業人員進入，再安排巡視煤倉內部情況，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，不會發生因降雨造成塌垛的風險，也不會出現煤堆經大面積雨淋后因硫份的酸化作用引發的自燃情況。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

惠州港荃灣港區煤炭碼頭屬亞熱帶季風性濕潤氣候區，雨量多，夏季長，長時間的高溫使封閉煤倉內部溫度高，加快煤堆熱量積聚，煤堆發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煤炭碼頭地理位置，針對極端天氣環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管理水平。