火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施
作者：王景晖　
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火力发电厂的主要燃料是煤炭，为了保证锅炉用煤，一般都建有一个或多个贮煤场，基本为露天堆放，不防雨雪和日晒。煤与空气的接触，不仅会风化，使煤的质量变坏，而且还会经常发生煤堆发热和自燃现象，从而造成能源的浪费，环境的污染，同时也给安全生产带来了相当大的隐患。
　　近几年，在火电厂实施职业健康安全管理体系过程中，都会把贮煤场煤堆的自燃识别为危险源，进行风险评价，找出治理措施，尽可能地防止煤堆自燃现象的发生。那么造成煤堆自燃的原因是什么呢？普遍认为，煤的自燃是由煤氧复合作用而产生的。由于外力的作用，破坏了煤体原始状态下的完整性，煤体表面分子的平衡状态也被破坏。当煤体与空气接触后，空气中的氧便会随着空气的流动而进入煤体内部。平衡状态被破坏的煤表面分子与氧气接触，形成新的平衡状态，迅速与氧发生物理吸附、化学吸附及化学反应等一系列变化，产生并放出热量。在一定的蓄热条件下，当煤体释放的热量大于向环境散失的热量时，热量积聚使煤体温度上升，最终便导致煤体发生自燃。
　　不难看出，煤体自燃发生机率的大小受水份、空气中氧气及散热条件的直接影响。笔者结合火电厂煤场生产管理的实践经验，总结出以下几方面影响煤体自燃的因素。
　　（1）煤的硫份对自燃的影响
　　煤中含有一定的硫份，硫在一定温度下化学性质会发生变化，生成氧化硫，氧化硫遇水生成稀硫酸，这一系列氧化反应过程为放热过程，从而提高了煤堆中的温度。因此，一般来说，含硫量高的煤更易发生自燃。
　　（2）煤的挥发份对自燃的影响
　　煤中挥发份的主要成分是低分子烃类，如甲烷、乙烯、丙烯、-氧化碳、二氧化碳、硫化氢等。煤的挥发份大大地降低了煤体自燃的祸源温度。根据观察和统计表明，挥发分较高的煤，即使是同样条件下的露天存贮，发生自燃的机率也要比挥发分较低的煤大一倍。
　　根据煤场生产管理人员的观察，高挥发分的煤种（Vad＞28%以上），当温度达50~60℃时，一、二日内便会发生自燃，且来势较猛；较低挥发分的煤种（Vad＜21%以下的煤种），一般要到80℃以上，才会发生自燃现象。
　　（3）水份对自燃的影响
　　在一定程度上，煤堆中一定量的水份对煤的自燃起到催化作用。当煤中水份处于引起自燃的临界范围内时，它可以促使煤各种放热反应的进行。如硫份的酸化等会产生大量的热量，产生的热量又加快了氧化反应过程，加剧了煤的自燃。但有研究表明，当煤中水份超过12%时，由于水份的大量蒸发移走了热量，自燃趋势反而下降。
　　另外，需要说明的是，潮湿空气中的水份大，会使煤对氧的吸附能力增强，对煤体的自燃也起到一定的促进作用。
　　（4）空气中氧气对自燃的影响
　　在各种光、热、雨水等自然力的作用下，煤炭表面与大气中的氧气充分接触后，发生氧化分解与碎裂，并放出热量。同时，形成新的表面，新表面又再次氧化。如此反复循环，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到自燃的温度。
（5）气候条件对自燃的影响
　　经验表明，每年的秋后10~12月份是煤自燃的多发季节。这主要是煤堆在夏末秋初受到雨水和热带风暴伴随的大量降水的影响，煤层被雨水渗透。大量雨水在底部排出时，把煤中的灰分和末粉一起带走，煤层变得疏松，尤其在底部形成了许多空洞，这些空洞给热量的聚积提供了条件。秋后又是风高物燥的时节，大气密度比煤堆内空气密度大得多，所以渗入煤堆内的空气量增大，煤的氧化加剧。此时又经常刮东北风，更有利于煤堆的煽风点火，一旦煤堆燃烧起来，火趋风势，可能一发而不可收拾。
　　了解以上引起煤体自燃的主要因素，可为我们制定和实施控制措施提供指南。根据以上针对煤体自燃的分析，如何减少空气与煤的接触层面，控制煤中的水份含量，做好通风散热措施，是防止煤堆自燃现象发生的关键所在。在火电厂防止煤场自燃的管理实践中，笔者认为以下的方法切实可行。
1 采用合理的堆煤方位
　　由于我国地处北半球，阳光照在顶空时偏南，因此，煤堆的方向以南北方向取长为好。这样，东西两面可以半天日照，半天背阴，以减小阳光对整体煤堆的直接照射面，从而减少煤堆中太阳辐射的热量聚集。
　　另外，每座煤堆可堆成长方形，并使煤堆的长向与主导风向平行，以减少煤堆与空气的接触。
2 选择适当的堆煤场地
　　堆煤的场地以水泥地面最为理想，地面不宜铺垫空隙度较大的炉渣等物，以防空气由此进入煤堆而增加自燃的危险。场地四周应设有排水沟与煤泥沉淀池，以便排除积水及回收煤泥。煤堆的地势最好比四周稍高一些，以保证排水的通畅，减少水量积聚，便于有效控制煤中水份的含量。
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1　引　言煤的低温氧化会放热 ,并可导致无法控制且更不希望产生的煤热性质变化 ,甚至可在一定条件下导致自燃 ,从而造成煤炭烧掉和经济损失。因此 ,研究煤的低温氧化过程对防止煤堆自燃发火显然很重要。煤的自热和自燃可能起因于各种放热过程 ,如低温氧化、微生物代谢 ,因褐煤和空气中的实际水分与平衡水分间的差别而导致的水分吸附与脱附 ,以及黄铁矿氧化等。在煤的自热与自燃过程中 ,反应物的传质和热量的传递也起重要作用。由于温度梯度的作用 ,热量产生后要传递出去。可能的传热机理是传导和对流。氧和水参与发热过程 ,它们也是通过扩散和对流而传递的。在煤堆中产生对流的原因有二 :一是煤堆表面的风压差 (即强制对流 ) ;二是煤堆与其周围空气间的温度差 (即自然对流 )。有研究者假定引起煤堆内空气流动的主要原因是自然对流 ,但也有研究者认为强制对流不可忽视。事实上 ,强制对流可能是影响煤堆开始发热的主要因素。由于对煤堆自热进行详细的大规模试验研究相...&
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依据关于煤自燃的煤-氧复合理论,提出了抑制煤堆自燃的一种新方法。该方法通过在煤堆表面覆盖可燃的煤基覆盖层,控制空气扩散进入煤堆内部,使煤堆中的低温氧化反应不能持续进行,从而达到抑制煤堆自燃的目的。对覆盖煤堆和非覆盖煤堆自燃进程中温升速率的对比研究结果表明,这种可燃的煤基覆盖层能够有效地抑制煤堆的自燃。由于煤堆自燃进程很慢,在全尺寸煤堆上进行自燃过程的实验研究需要较长的时间,而且实验条件难以控制。在本项研究中,建立了一个小型的实验装置并采用外部加热法来加速试样的反应速度,减小了实验规模,缩短了实验周期。用计算机控制实验过程并进行数据采集,将实验数据记录在数据库中。在实验过程中观测到,在相同加热边界条件下,覆盖煤堆的温升速率明显低于非覆盖煤堆对应点上的温升速率,这从一个方面表明了覆盖层对煤自燃的抑制作用。为了预报煤堆的自燃进程,模拟覆盖层对于煤堆自燃过程的影响,建立了基于传热、传质及燃烧理论的煤堆自燃过程的数学模型。煤堆的温度场变化...&
(本文共61页)
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煤自燃火灾严重威胁着煤炭生产和储运的安全,给煤炭产业带来极大的安全隐患。为有效的防治煤炭自燃,研究煤炭自燃特性,确定煤最短自然发火期,并提出合理的煤自燃防治技术是非常有必要的。准确测定煤自燃过程中的基本参数是进行自然发火规律研究的前提。本文依据传热学、传质学及渗流力学理论,建立了一整套煤低温氧化过程中主要参数测试的理论方法及相关实验系统,包括煤体氧化放热强度、导热系数、氧气扩散系数、渗透系数、耗氧速率及活化能等参数。其中,自行设计组建的煤氧化放热强度测试实验系统,实现了快速准确测定的目标。利用实验系统准确测定了各参数,分析了粒度、温度、煤变质程度等因素对上述参数的影响,并给出了影响函数,为不同条件下煤自燃特性研究提供了基础。以绝热圆柱形煤柱为物理模型,建立了煤实验条件下最短自然发火期计算模型。利用实测的煤自燃基本参数,通过解算分析各影响因素与自然发火期的正交关系,准确测定了煤最短自然发火期。结果基本与煤体自然发火实际情况一致,验...&
(本文共157页)
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煤堆自燃严重威胁着煤炭储运安全,并会降低煤炭的热值等,为有效的防治煤堆自燃,研究煤堆自燃影响因素,并提出合理的煤自燃防治技术,是非常有必要的。建立了煤堆堆放于大气环境中自然发火过程的数值模拟模型,研究了煤堆自然发火过程中环境因素和煤堆自身堆放因素等对煤堆自然发火的影响规律,开展了挡风墙防治煤堆自燃升温的数值模拟,研究了挡风墙与煤堆距离、挡风墙自身高度等因素对煤堆自然发火的影响,提出了采用挡风墙防治煤堆自燃升温的合理参数及使用条件,为防治煤堆自然发火提供了理论基础,取得了以下主要研究成果：(1)风速增大,煤堆表面的风压差和风速相对增大,风流速度较小时煤堆出现高温的区域在靠近迎风侧距离煤堆壁面2m左右,距离煤堆上端部大于2m左右,风速进一步增大煤堆高温区域向煤堆中部和背风侧下部发展。在风速为0-1 m/s范围内风速增大有利于煤堆升温,其中风速0.1-0.5m/s时煤堆最容易温度升高发生自燃,当风速大于1m/s时煤堆升温变缓,当风速大...&
(本文共76页)
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五、红外温度计应用实例 1.鼓风炉炉顶测温 高炉炼铁的质量与它的成份和温度密切相关。现代鼓风炉都工作在传统热电偶不能胜任的温度压力条件下,其原因是: (l)鼓风炉炉温高于12000C,不能使用金属保护管热电偶; (2)铂锗热电偶陶瓷材料,由于耐火砖的热膨胀,容易挤裂; (3)热电偶丝容易污染、挥发、成份改变、示值不准、寿命低; (4)喷气情况下,压力突然减低,热电佣约有30秒钟,降温20~30oC,这就产生了不适合于自动转换控制系末使用的信号。 从6。年代中期以来,英国、日本、芬兰、瑞典、法国、突尼斯、西班牙等许多国家已成功地将兰德公司红外温度计用在热风炉顶温度测量上。 兰德公司专门设计了一种供鼓风炉顶安装的附件,用两支温度计通过附件朝下瞄侧到鼓风炉内耐火砖上,一支温度计使用,另一支供定期校验用,安装附件内通气以保持温度计测路正压。这种测量使用寿命长,不象热电偶容易损坏。 2.铁水测温 高护中铁水温度是影响金属成份的主要原因之一...&
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一、引言 红外温度计属辐射型、不接触测温仪表。它与热电偶、热电阻等直接测温比较,具有使用寿命长、性能可靠、反应时间快、不须与被测物体接触等优点。特别适合于运动物体、腐蚀性物体、不能用插入式测量的物体、难以直接接触等场合测温用。 从整体来看,我国应用红外温度计测温是很不够的,随着工业的发展,推广使用红外温度计势在必行。在国外,红外温度计应用非常广泛,不仅在钢铁、机械、玻璃、水泥、筑路石料工业部门大量采用红外温度计,而且轻纺、造纸、食品等工业的许多温度测量也逐步从使用其它温度计改为使用红外温度计。 为了使我国辐射测温仪表更新换代,迅速赶上世界先进水平,为各部门提供优质量的测温手段,云南仪表厂引进了英国兰德公司的红外温度计,产品的各项技术指标均达到兰德公司现行技术要求,这为红外温度计的推广应用创造了一个良好的条件。 二、兰德红外温度计概述 云南仪表厂引进英国兰德公司的红外温度计,包括Q系列、R系列和表面温度计系列,共有三十多个品种,四...&
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引言体温是一个重要的人体生理参数,体温计无论是在日常保健中还是在临床诊断中都是必不可少的医用计量器具[1]。传统的测温技术通过测温元件与测量对象直接接触进行充分的热交换,基于测温物质(如水银)的热胀冷缩的原理进行读数测量,它具有简单直观,价格低廉的优点。但也存在有响应速度慢,读取数值比较困难,易破碎,有毒性,易污染环境等缺陷[2]。红外测温仪利用人体发出的特定波段的红外线来测量人体的温度,采用高精度的红外传感器和新型的微处理技术,以非接触方式来快速、准确、方便的测量,克服了传统温度计的缺陷[3]。1. 红外测温的原理红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础,是光学理论和微电子学综合发展的产物。使用红外线传感器在非接触的条件下检测辐射的红外线变化,并将其转换成电信号输出。对电信号补偿放大,再通过数模转化后,把电信号以数字信号的形式传递给单片机,单片机运算处理后通过显示器件输出温度数值。如今,红外检测技术的精准度不断升高,已由原来的工...&
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传真：010-德州程风通风空调设备有限公司官方首页-风机、风阀、风口、风管、静压箱　　1、经过国家铁路干线来煤的发电厂，宜按10～25d的总耗煤量确定。
　　当发电厂规划容量较小、距离煤源较远、供热可靠性要求高时，取较大值，反之取小值。
　　2、不经过国家铁路干线而由煤源直接来煤的发电厂，宜按5～10d总耗煤量确定。
　　3、经过公路来煤的发电厂，宜按5～10d的总耗煤量确定。个别地区应结合气象条件的影响，可适当增大贮煤量。
　　4、由水路来煤的发电厂，应按水路可能中断运输的最长持续时间确定，但不宜小于10～15d的总耗煤量。
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