筒倉(cāng),作為貯存散狀物料的設(shè)施,在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。在電力系統(tǒng),筒倉(cāng)主要用于貯煤,并已經(jīng)歷了多年的發(fā)展。筒倉(cāng)貯煤與煤場(chǎng)貯煤相比有許多優(yōu)越性。筒倉(cāng)占地面積小,運(yùn)行方式簡(jiǎn)單,系統(tǒng)調(diào)度靈活,同時(shí),兼有貯存、緩沖和混煤等功能。筒倉(cāng)貯煤降低了煤塵對(duì)環(huán)境的污染,符合現(xiàn)代工業(yè)的環(huán)保要求。因此說(shuō),筒倉(cāng)貯煤是未來(lái)火力發(fā)電廠貯煤設(shè)施的一個(gè)發(fā)展方向[1]。

　　火電廠貯煤筒倉(cāng)的安全性能關(guān)系著整個(gè)電廠的安全運(yùn)行。影響筒倉(cāng)安全的因素是多方面的,如工藝結(jié)構(gòu)是否科學(xué)、運(yùn)行方式是否合理以及綜合管理是否到位等均是不可忽視的方面。目前,國(guó)內(nèi)電廠的貯煤筒倉(cāng)在安全方面還存在著一些有待解決的問(wèn)題,如筒倉(cāng)貯煤自燃現(xiàn)象普遍存在,有的時(shí)候引發(fā)筒倉(cāng)爆炸,造成財(cái)產(chǎn)損失,甚至造成人員傷亡。因此,防止貯煤的自燃,是保證筒倉(cāng)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

　　1　貯煤自燃的機(jī)理

　　筒倉(cāng)貯煤被空氣中的氧氣氧化是其自燃的根本原因。煤中的碳、氫等元素在常溫下就會(huì)發(fā)生反應(yīng),生成可燃物CO, CH4及其他烷烴物質(zhì)。煤的氧化又是放熱反應(yīng),如果熱量不能及時(shí)散發(fā)掉,將使煤的堆積溫度升高,反過(guò)來(lái)又加速煤的氧化,放出更多的可燃物質(zhì)和熱量。當(dāng)熱量聚集,溫度上升到一定值時(shí),即會(huì)引起可燃物質(zhì)燃燒而自燃。

　　2　貯煤自燃的影響因素

　　影響煤自燃傾向性主要有以下幾方面的因素。

　　2.1　煤的吸氧量

　　煤的吸氧量與其高氧化速度、高脆性、硫化鐵的含量、粒度特性、熱平衡特性、燃點(diǎn)特性等有關(guān)。由于埋藏年代少、質(zhì)變程度低以及內(nèi)表面積大、內(nèi)部毛細(xì)血管豐富,因而造成了煤的內(nèi)水分高。煤炭?jī)?nèi)水分高,又使細(xì)小煤粉粘滿大粒度的煤炭表面,形成一個(gè)個(gè)小單元,小單元非常容易吸附氧氣并發(fā)生氧化反應(yīng),同時(shí)極不利于水蒸汽的蒸發(fā)和熱量的散發(fā),而容易造成熱量的聚集。煤的吸氧量采用流動(dòng)色譜吸氧測(cè)試法進(jìn)行測(cè)試,應(yīng)用熱導(dǎo)法雙氣路氣相色譜分析檢測(cè)技術(shù),測(cè)定煤對(duì)流態(tài)氧的吸附能力。煤的吸氧量是在常溫和常壓下單位質(zhì)量干煤吸附的氧量,單位為cm3/g。

　　2.2　含水量

　　水分能使煤濕潤(rùn)并提高吸附氧的速度和能力。煤體中的水分蒸發(fā)時(shí)需要的熱量與煤在氧化過(guò)程中產(chǎn)生熱量是否平衡,是決定煤體溫度升高的一個(gè)因素。如果水分含量高,煤在氧化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量主要使水分蒸發(fā),煤體溫度升高的可能性就會(huì)降低[2]。

　　2.3　硫化鐵的含量

　　硫化物是點(diǎn)燃煤體和加速煤自燃的關(guān)鍵,通過(guò)計(jì)算局部小單元煤體硫化鐵的質(zhì)量達(dá)到2%時(shí),可將局部煤體的溫度提高260℃。

　　煤中的硫鐵礦從地下的還原態(tài)轉(zhuǎn)成地上的氧化態(tài),在空氣中的氧和水分的作用下發(fā)生如下反應(yīng):

　　以上均為放熱反應(yīng),生成的H2SO4又進(jìn)一步加速了黃鐵礦的分解;黃鐵礦氧化作用的加快,所產(chǎn)生的熱量不斷增加并聚集,促成自燃。

　　2.4　環(huán)境溫度

　　煤體內(nèi)部與表面的溫度場(chǎng)是一個(gè)逆向變化的過(guò)程,即煤堆表面溫度與環(huán)境溫度成正比,而煤堆內(nèi)部的溫度與環(huán)境溫度成反比。對(duì)這一現(xiàn)象的初步解釋為當(dāng)白天環(huán)境升溫時(shí),煤體表面溫度因吸熱不斷升高,由于煤的不良導(dǎo)熱性,這部分熱量難以傳到內(nèi)部,但煤體中的水分是良好的導(dǎo)熱介質(zhì),水分受熱升溫后,部分水分由于蒸發(fā)而吸收內(nèi)部大量的熱,從而使其放熱降溫,這是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。隨著水分的散失,煤體空隙度增大,易于熱量的傳遞;當(dāng)環(huán)境降溫時(shí),煤表層溫度下降,水分蒸發(fā)量減少,內(nèi)部煤體因發(fā)生緩慢的氧化過(guò)程而導(dǎo)致溫度升高,最后處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。煤的這種熱量的動(dòng)態(tài)交換過(guò)程增加了煤體內(nèi)部空隙,有利于氣體流通,促進(jìn)了煤的氧化反應(yīng),從而導(dǎo)致煤自燃。

　　2.5　供氧條件

　　煤暴露于空氣中,表面與空氣充分接觸,而且空氣通過(guò)煤塊之間的間隙滲透到煤堆內(nèi)部,給煤堆內(nèi)部氧化創(chuàng)造了條件。煤的塊度越大,煤塊之間的間隙越大,其供氧條件越好。