浅谈燃煤火电企业储煤场自燃防护

谢劲松

四川广安发电有限责任公司  四川广安  638000

摘要:对于燃煤火电企业，煤的氧化自燃，不仅造成热值大大降低，增加了机组的耗煤量，并且煤的自燃还会严重影响燃料输送系统的安全稳定运行，并威胁到现场运行人员的身心安全。因此防止煤场自燃对于火电企业的机组安全运行而言是一项至关重要的工作。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对浅谈燃煤火电企业储煤场自燃防护提出了一些建议，仅供参考。

关键词：燃煤火电企业；储煤场；自燃防护；措施

引言

在任何时候控制整个煤仓的煤堆温度状况，准确及时地预测煤的自然危害，采取有效措施防止自燃，是现代煤仓安全管理的关键要素。消除了对红外温度综合测量因素的干扰，基于传热、传质和燃烧理论的型煤自燃过程数学模型，研制了精确预测型煤自燃的新技术，研制了有机复合阻燃剂，是煤场自燃预防技术的重要发展方向。

1 煤堆自燃机理分析

(1)煤物质的热解、半焦氧化。煤的堆积时间一长，煤堆自身氧化产生的热量散逸不出来而温度逐渐上升，当温度达300℃后，煤物质有机物就开始分解，逸出挥发物并形成燃烧。下部煤逐渐半焦氧化成二氧化碳，再遇上部炽热的碳还原成一氧化碳，在空气环境燃烧。所以自燃并不在煤堆内部，而在表层面2m－3m深处。(2)煤的碳化程度对煤的氧化和自燃具有决定意义。煤化程度越低，挥发份愈高燃点就愈低。容易自燃，煤化程度高的如无烟煤属于难自燃的。煤本身的性质是最主要。实践证明，无烟煤碳化程度高(含炭量Cdaf高达90%，挥发分Vdaf﹤10%)就很难自燃可以长期储存，而碳化程度低的烟煤如长焰煤、褐煤(含炭量Cdaf低，挥发分Vdaf高达37%)就容易发生自燃。(3)根据煤场生产管理人员的观察，高挥发分的煤种(Vad＞28%以上)，在场地储存三个月以上的，煤堆表层面2m－3m深处，温度将高达80℃－90℃，如不及时处理将很快发生自燃。

2 影响煤场发生自燃的因素

2.1内部因素

影响煤田自燃的内在因素主要有：（1）煤的变质程度、煤的粒度、煤的水分和黄铁矿（FeS₂）含量等。一般来说，随着煤变质作用的增加，煤在空气中的抗氧化性增强，自燃的可能性降低。也就是说，在相同的外部条件下，褐煤和烟煤更容易自燃。主要原因是变质程度越高，煤中碳含量越高，氢含量越小，挥发分含量越低，煤的燃点越高。（2）粒度。煤粒径越小，比表面积越大。由于煤的氧化主要发生在煤的表面，煤的粒度越小，自燃的可能性就越大。（3）含水量。煤的含水量是决定煤堆温升的重要因素。煤中水分的蒸发潜热和煤的氧化热平衡决定了煤堆的温升。当温度达到80-90℃时，趋于平衡。如果煤的含水量高，就可以长期保持平衡。否则，可能在10-20天内自燃。（4）黄铁矿含量。煤中黄铁矿的含量也是决定煤自燃的重要因素。黄铁矿（FeS₂）与空气中的氧（O₂）反应生成氧化铁（Fe₂O₃）和二氧化硫（SO₂），释放大量热量。这是煤堆自燃氧化自燃初期的一个重要因素。因此，含硫量高的煤在潮湿条件下更容易自燃。

2.2外部因素

影响煤场自燃的外部因素主要有：煤堆周围的气候条件、堆放方法、堆放时间等（1）气候条件。气候条件包括温度和风力。煤堆所在环境的温度是直接影响煤自燃的原因。温度越高，煤堆向外散热能力越低，煤堆内温度越高，导致煤堆内氧化速率加快。良好的风力有利于提高煤堆的散热能力，带走氧化过程中产生的热量，降低氧化速率。所以我们会发现，煤在夏季比冬季更容易自燃。（2）堆叠方法。堆煤方式中，煤堆厚度越大，散热能力越差，内部热量越容易积聚，温度越高，自燃的可能性越大。同时，煤堆下部越不均匀，自燃的可能性就越大。主要原因是下部不均匀煤堆散热能力差，易产生雨水积聚。与露天煤矿相比，大型燃煤火电企业有一个圆形的室内煤场，不仅具有一定的防尘效果，而且减少了煤炭暴露在阳光下的时间，避免了雨水浸泡煤炭。所以室内堆放比室外堆放好。（3）堆叠时间。煤在空气中的氧化速率、自燃特性和堆积时间成正比。无论是哪种煤，或是如何堆放，堆放时间越长，煤的氧化变质程度越严重，最终导致煤的自燃。

3 燃煤火电企业储煤场自燃防护措施

3.1堆煤管理阻燃技术

在火电企业的实际运行中，煤堆管理也是阻燃环节的一个重要方面。不同煤场类型，不同燃料来源以及不同的掺烧条件对于煤场管理均有不同的要求。总体而言，可预防或者降低煤炭自燃风险的管理措施有：（1）控制存煤周转时间，避免长时间堆放；（2）对于不同的燃煤、不同时间的燃煤分区堆放，尽量压实；（3）对于高水分、高硫份等易自燃煤种应单独存放，优先燃烧，并采用大跨度、低堆高的堆煤方式，以促进水分的自然蒸发。采用了分堆存放、层层碾压、用旧存新的技术措施，实现了有效控制煤场热值损失的管控目标。

3.2物理阻燃技术

物理阻燃技术主要是采用一些物理手段来减少和隔绝氧气或者降低堆煤温度。采用水喷淋方法可以直接降低煤堆温度，并提高煤堆的表观比热容。该方法实施简单、成本低，但该方法只能具有短暂效果，因为水分可能对低温氧化起到催化和促进作用。煤堆压实，可以降低煤堆内部的孔隙率，减少空气的渗透，从而减弱低温氧化过程；采用风障及小倾角堆煤方式来改变煤堆表面氧气供给的边界条件，通过降低煤堆表面的风压减小氧气进入煤堆的速率。此外还可以在煤堆表面采用水灰浆覆盖，可以限制氧气与煤堆表面的接触，但该方法煤堆用于炉膛燃烧时由于水灰浆的不可燃性，降低了燃料的燃烧热值。

3.3经常测量煤堆的温度

在测温过程中，一旦发现煤堆温度达到极限温度60℃，或煤堆平均温度日夜连续升高超过2℃，应立即消除“灾害源”。在其“灾害源”区域挖掘煤堆，并将其暴露在空气中进行散热和冷却，或立即将其送至锅炉燃烧。禁止在“灾害源”地区的煤炭中加水，加速煤炭氧化自燃。

3.4建立健全煤场煤质管理档案

煤场煤堆的存放时间、化学成分、数量和位置，应随时以图纸、表格的形式统计、整理、归档，为不断提高煤场管理水平积累管理经验。同时，也为配煤提供了可靠的依据。

3.5合理控制燃煤热损失

煤的堆积时间越长，发热量越低。为了减少蓄热损失，可以从以下几个方面着手：①合理安排煤炭的使用，就蓄热时间而言，煤炭的蓄热时间不宜超过3个月；②对于堆存时间较长的煤炭，增加煤堆密度，降低煤堆中的氧含量，在含氧量不足的情况下，煤的热值损失也会减少。

3.6合理控制库存量

采用数字化煤场管理系统，对进出库燃料进行实时监控，及时清点库存。如果煤炭储存时间过长，其氧化作用会加剧，煤炭自燃现象会增多。因此，合理控制煤炭库存是避免煤炭自燃的关键。一般来说，贮煤场的存煤时间不超过3个月，贮煤场管理人员优先使用积压时间较长的煤炭。

3.7规范储煤场建设，减少危害因素

环境保护是可持续发展的重要组成部分。在环境破坏日益严重的背景下，人们的环保意识不断增强。储煤场建设前，燃煤火电企业需要按照国家相关标准建设，否则，验收会有困难。坚持科学规划、规范建设的标准，严格储煤场管理，积极致力于环境保护，重点引进先进的储煤场污染防治设备和技术，注意煤场周边环境建设，建苗圃、植树造林，改善燃煤火电企业整体环境。

结束语

综上所述，随着城市化进程的加快，燃煤火电企业提供的服务范围越来越广，对燃煤火电企业储煤场的管理提出了更高的要求。传统的管理方法和理念已不能适应新时期燃煤火电企业发展的需要。在燃煤火电企业管理上，要继续开拓思路，创新发展，探索储煤场管理新模式，以数字化煤场管理技术为基础，确保储煤安全，提高煤炭利用率，确保企业经济效益和长远发展，同时保证煤炭展览供应充足。

参考文献

[1]安晓乐.简述储煤场封闭形式比较[J].山东工业技术,2018(10):75.

[2]宋明光,王群英,张雪芳,岳益锋.浅谈燃煤火电企业储煤场自燃防护[J].科技视界,2019(10):232-233.

[3]孙魁元.储煤场存煤自燃多源信息监测系统[J].露天采矿技术,2019,34(01):95-97+105.

[4]李海明,俞兴平,梁金丽.燃煤火电企业超低排放技术探讨[J].甘肃冶金,2018,40(06):107-112.

[5]高文婷.储煤场的现状及改造措施和设计要点[J].山西建筑,2018,44(30):175-176.