浅谈煤场自燃的预防机制建设

　　1、概述
　　本公司煤场为露天煤场，从南至北分为四个条形布置，每个煤场有效堆煤长度340m，宽度35m，有效堆存面积共计47600m2，煤场理论总储量为35万吨，可以满足3×650MW机组锅炉设计煤种最大连续蒸发量时26天的耗煤量。201号斗轮堆取料机轨道南侧设置一座干煤棚，长117.5m，宽80m，可储存干煤约6万吨，可以满足3×650MW机组锅炉最大连续蒸发量时4.5天的耗煤量。
　　2、煤场自燃损失及控制措施
　　据有估计，我国煤炭贮存过程中，因风损，雨损，自燃损失及管理不善造成的损失，每年达3000万吨以上，直接经济损失几十亿元。所以减少存煤损失，是燃料管理中一个很重要的课题。
　　2.1煤场自燃损失
　　煤场自燃损失是煤炭在煤场储存过程中发生热值损失最大的，本文重点介绍煤炭自燃的各个影响因素，并针对各影响因素采取措施，减少煤炭自燃的发生。
　　2.2燃煤自燃机理
　　煤的一种自燃属性就是在储存的过程中的氧化放热。煤的自燃过程就是煤表面分子中各种活性结构物与氧发生物理吸附和化学反应，并放出热量。如果该热量不能及时散发，在煤堆中越积越多使煤的温度升高，当温度升高到一定值时就引发了煤的自燃。
　　2.1.2煤自燃的影响因素
　　煤自燃与煤的成分有很大关系，其中以煤的水分Mt、挥发份Vdaf、含硫S及颗粒度尤为重要。
　　1）煤的水分影响
　　通过试验作出了煤中水分含量与吸氧量的关系图（图a、b、c、d）。图a、b是烟煤的水分含量和吸氧量的关系图，两张图中煤样水分分别为3%～5%和10%～12%，图c是褐煤的水分含量和吸氧量的关系图，图d是无烟煤的水分含量和吸氧量的关系图。
　　从上图可以看出，不同煤种出现吸氧量的高峰值对应含水量不同，但每个煤样都会有两个吸氧量的高峰点，主要因为在在较低含水量时煤的孔隙表面被水分子占据的面积小，有利于煤吸氧；而当含水量较高时有利于在煤的表面形成自由基2氧2水络合物，吸氧量增加。说明干煤和湿煤都是比较容易自燃的。
　　2）煤的挥发份影响
　　采用油浴式煤低温氧化实验系统，利用液体比热大、对流换热系数大以及温度分布更均匀的特点，对制备5种不同挥发份的煤样（各煤样挥发份如下表所示）以不同的速率加热，测得的出口O2，得出各煤样在各温度下的耗氧速率，如图所示：
　　可以看出，高挥发份与低挥发份煤样之间的耗氧速率差值越大；图 （b）则表明4，5号煤样它们的挥发份相接近，其耗氧速率差距较小且变化趋势相同。根据化学的能量守恒定律建立煤的放热强度的计算公式可以推出，煤的挥发份越低，其放热强度也越小；挥发份降低后，放热强度随温度上升的变化会趋于平缓。
　　3）煤的硫份影响
　　绝大部分煤矿所产的煤中都含有硫元素，而煤体中硫元素多以FeS2的形式存在〔1-3〕，对煤的氧化都有一定的促进作用。
　　随着温度的升高煤样的氧化反应越剧烈。当煤温超过50℃，各煤样的耗氧速率差距开始变大，煤样含硫量的越高，相同温度条件下耗氧速率越大，即氧化反应越剧烈。
　　4）煤的颗粒度的影响
　　实验时先将煤样在空气中破碎，并筛分出粒度为0.025～0.09cm（d50≈0.06cm）、0.09～0.3cm（d50≈0.20cm）、0.3～0.5cm（d50≈0.40cm）、0.5～0.7cm（d50≈0.60cm）、0.7～1.0cm（d50≈0.88cm）5种粒度的煤样，然后进行不同粒度煤样的程序升温实验。
　　根据各种粒度煤样在不同温度时的氧气体积分数，采用线性插值法，可得：煤温分别为50℃、80℃、90℃、和110℃时，不同粒度煤样耗氧速度和同温度下混合煤样实测的耗氧速度之比V0（T）/V0（T）ref与煤样粒度和无量纲参考粒度之比d50/dref的关系为煤的粒度越大，其耗氧速度越小，也就是氧化反应越小，越不容易发生自燃。
　　2.1.3预防自燃措施
　　根据以上对于煤场自燃的影响因素的分析，制定相应的预防措施，控制燃煤在堆放过程中发生自燃。1）煤场堆取料主要原则是“分类存放、分区管理”，优先取用高硫低、高挥发份煤。根据季节控制在煤场堆放时间。2）高 硫煤、褐煤、印尼煤等煤种开辟独立堆放区域，以便取配煤时能合理安排；原则上二、三号场尾部为褐煤堆放区域。3）高挥发份、高硫煤种堆放时，控制堆煤高度和宽度，不宜过高过宽。4）严格执行煤场测温制度，每班组负责一个煤场，每天对煤场各煤堆进行测温，发现温升变化较快煤种，优先安排取用。5）煤场排水系统应保持畅通，防止煤场严重积水，引发煤场自燃发生。
　　3、结束语
　　通过不断探讨研究，控制燃煤在煤场存储过程中的自燃，不断提高煤场的管理水平，创造更大的经济效益。
　　参考文献
　　[1]华润电力火电事业部《燃料管理包》
　　[2]赵雪，于喜.煤的自燃与露天煤场的安全运行.中国论文网
　　[3]何启林，王德明.煤水分含量对煤吸氧量与放热量影响的测定.中国矿业大学学报
　　作者简介
　　宁向峰，华润电力（常熟）有限公司发电部燃料运行工程师。