煤是怎么自燃的

一：煤炭自燃的概念

煤炭的自燃過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程。

首先它是一個(gè)氧化自動(dòng)加速的過(guò)程，而且并不是所有的煤氧化放熱都可以導(dǎo)致自然，而是以另一個(gè)形式的氧化放熱，特別是多變的低溫自動(dòng)加速的氧化放熱。

其次，自燃煤炭始終處于放熱與散熱的這對(duì)矛盾中動(dòng)態(tài)地發(fā)展，僅當(dāng)放熱速率時(shí)才有可能促進(jìn)煤溫上升，而且只有當(dāng)煤溫上升越過(guò)臨界溫度時(shí)才有可能引起發(fā)火。因此煤炭低溫自燃過(guò)程的變化是很重要的，不考慮這個(gè)就無(wú)妨反映煤炭低溫自動(dòng)加速的氧化放熱過(guò)程，也就無(wú)法反映放熱與散熱這對(duì)矛盾的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程。因而煤炭的自燃向性在原理上值得深入研究。

二： 煤炭自燃的影響因素

從影響煤堆的分化與自燃的因素分析，可以認(rèn)識(shí)到影響風(fēng)化與自然的因素很多，主要包括如下幾類。

1：煤的成因類型的影響

腐泥煤和殘質(zhì)煤焦難風(fēng)化和自然，而腐質(zhì)煤較容易自燃。

2：煤化程度的影響

通常腐質(zhì)煤中年輕的褐煤易風(fēng)化和自燃，隨著煤化程度的加深，煤的著火溫度升高，風(fēng)化和自燃的下降，美化程度較高的煤較難風(fēng)化和自燃。

 3：巖相組成的影響

不同巖相組分氧化趁勢(shì)不同，各種巖相組分的氧化活性一般按下列順序遞減；

4： 水分的影響

煤堆中的水分含量過(guò)高或過(guò)低都不易自燃。每一礦區(qū)的煤都有一個(gè)容易自燃的水分范圍。

如水分含量過(guò)高時(shí)，煤的內(nèi)部孔隙和煤離之間都被水充滿，空氣不易進(jìn)入，難以氧化，即使有少量空氣進(jìn)入而使煤氧化，生成的熱量被周圍的水吸收，也打不到煤的燃?xì)膺M(jìn)入而使煤氧化，生成的熱量被周圍的水吸收，也達(dá)不到煤的燃點(diǎn)。

相反，若煤含的水分很低，煤的內(nèi)部孔隙和煤粒間充滿大量空氣，由于煤堆的通風(fēng)良好，煤氧化生成熱很快被空氣帶走，也很難使煤達(dá)到著火溫度。所以，只有當(dāng)煤中含有達(dá)到數(shù)值的水分時(shí)，才能使氧化后的熱量在煤堆內(nèi)積聚，引起自燃。

煤中水分的高低是決定煤堆溫度上升的重要因素。煤中水的蒸氣溫度上升，當(dāng)溫升達(dá)到80~90℃時(shí)平衡，如果水分多，這一平衡可以持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。如果煤種為褐煤，而且煤中水分較少時(shí)，則溫度上升的平衡期很短，有時(shí)隔10~20天就會(huì)自燃發(fā)火一次。

5： 煤的粒度組成的影響

若塊煤堆放時(shí)，因煤塊間隙大，空氣易于流通，因而不易引起自燃：而粉煤堆放時(shí)空氣不易流通，氧化放出的熱量不易散出，易發(fā)生自燃：塊煤和未煤混在一起堆放，煤堆里面空氣不暢通，煤與空氣的接觸面大，容易氧化發(fā)生自燃。

研究表明，溫度每增加10℃煤的氧化速度越加1倍，如果有適量空氣進(jìn)入煤堆內(nèi)補(bǔ)充因氧化反應(yīng)而消耗的氧，并且熱量沒(méi)有更多地散失時(shí)，都有可能發(fā)生自燃發(fā)火現(xiàn)象；如果熱量能被帶走或散失掉，即使煤溫保持在50~100℃以下（取決于煤種），煤呀很可能不受溫度的影響而保持穩(wěn)定。

煤的氧化主要在煤炭表面進(jìn)行。煤的粒度越小，表面積越大，其自燃的可能性也就越大。這就是由于煤與空氣接觸的機(jī)會(huì)增加和顆粒間的熱傳遞得到改善。

影響煤自燃的尾部因素

煤堆高低、形狀，堆積條件，風(fēng)的強(qiáng)弱和方向等。

1：如煤堆中的空氣量不足，氧化反應(yīng)及會(huì)中止；如空氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)需要量，就會(huì)把熱量帶走使反應(yīng)減慢。如為防止產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”而鏟平煤堆，和為防止空氣自由進(jìn)入而壓實(shí)的煤堆在不出現(xiàn)自熱問(wèn)題情況下可以存放較長(zhǎng)時(shí)間。

2：如果煤已干燥到低于其煤層水分，高濕度環(huán)境或突降暴雨會(huì)促進(jìn)煤的自熱；水分已經(jīng)高于煤層水分的煤受濕時(shí)不會(huì)產(chǎn)生熱。

三：防護(hù)措施

為了防止煤堆自燃發(fā)火，通?？梢圆扇∠铝幸幌盗写胧?；

1：通過(guò)對(duì)煤堆內(nèi)煤層溫度的檢測(cè)，掌握煤層溫度變化趁勢(shì)。

2：當(dāng)溫度達(dá)到50~60℃時(shí)，就要采取倒堆或?yàn)⑺绒k法予以冷卻降溫。

3：筒倉(cāng)煤時(shí)，可向倉(cāng)內(nèi)送入n2或co2等性氣體，以隔斷氧氣來(lái)源。

4：用堆煤機(jī)降煤堆壓實(shí)，以減少煤料之間的空隙。

5：向煤機(jī)噴灑用于隔離煤與空氣的阻燃劑。

為了是煤炭減少損失或防止氧化和自燃的影響，對(duì)煤堆的具體保存方法則有以下幾種。

1：隔斷法 若長(zhǎng)時(shí)期大量存煤，可將煤存放在水中（如湖水、池塘及寧?kù)o的海灣）；有人可將煤存在性氣體中；或?qū)⒚核鞂愉伷綁壕o，在煤堆表面涂上一層油類物質(zhì)（重油、瀝青等），也可以在上面覆蓋一層黏土或噴灑一層石灰乳，還可以將煤存放在密閉的槽中，國(guó)威有的吧固體二氧化碳（干冰）放在煤堆里，使之遂漸散出二氧化碳?xì)怏w阻止氧氣進(jìn)入而防止氧化。

2：按粒級(jí)堆存法 不同粒級(jí)的煤應(yīng)分開(kāi)堆存，避免空氣進(jìn)入煤堆后氧化發(fā)熱而引起聚熱。

3：換氣法 在煤堆上裝風(fēng)筒，使煤堆通風(fēng)散熱。這是一種消極的辦法，因?yàn)槊号c空氣接觸多了易緩慢氧化，使煤的熱值降低，黏結(jié)性變差。

4：合適的堆煤高度和堆放時(shí)間 堆放時(shí)間 堆煤不宜過(guò)高，煤時(shí)間不要太久，尤其是年輕煤應(yīng)盡可能縮短存期。煤堆高度一般以小于3~5m為宜，如堆煤過(guò)高，發(fā)現(xiàn)自然發(fā)火危險(xiǎn)而難以到堆。

5：堆煤方式煤是除了仔細(xì)烤爐煤場(chǎng)的地基、周壁、排水、周邊設(shè)備及氣候影響外，對(duì)堆煤方式也需正確選擇。堆煤時(shí)由粒度的偏析所造成的通風(fēng)狀態(tài)，在粗粒與細(xì)粒界面上易于積累熱量而引發(fā)高溫自燃。