近幾年,在火電廠實施職業(yè)健康安全管理體系過程中,都會把貯煤場煤堆的自燃識別為危險源,進(jìn)行風(fēng)險評價,找出治理措施,盡可能地防止煤堆自燃現(xiàn)象的發(fā)生。那么造成煤堆自燃的原因是什么呢?應(yīng)采取什么措施呢?
眾所周知,火力發(fā)電廠的主要燃料是煤炭。為了保證鍋爐用煤,一般都建有一個或多個貯煤場,基本為露天堆放。這樣煤與空氣的接觸,風(fēng)化使煤的質(zhì)量變壞,還會經(jīng)常發(fā)生煤堆發(fā)熱和自燃現(xiàn)象。普遍認(rèn)為,煤的自燃是由煤氧復(fù)合作用而產(chǎn)生的。當(dāng)煤體與空氣接觸后,空氣中的氧便會隨著空氣的流動而進(jìn)入煤體內(nèi)部。平衡狀態(tài)被破壞的煤表面分子與氧氣接觸,形成新的平衡狀態(tài),迅速與氧發(fā)生物理吸附、化學(xué)吸附及化學(xué)反應(yīng)等一系列變化,產(chǎn)生并放出熱量。當(dāng)煤體釋放的熱量大于向環(huán)境散失的熱量時,熱量積聚使煤體溫度上升,最終便導(dǎo)致煤體發(fā)生自燃。
煤體自燃發(fā)生機率的大小受水份、空氣中氧氣及散熱條件的直接影響。以下幾方面影響煤體自燃的因素:
(1)水份對自燃的影響
在一定程度上,煤堆中一定量的水份對煤的自燃起到催化作用。當(dāng)煤中水份處于引起自燃的臨界范圍內(nèi)時,它可以促使煤各種放熱反應(yīng)的進(jìn)行。如硫份的酸化等會產(chǎn)生大量的熱量,產(chǎn)生的熱量又加快了氧化反應(yīng)過程,加劇了煤的自燃。但有研究表明,當(dāng)煤中水份超過12%時,由于水份的大量蒸發(fā)移走了熱量,自燃趨勢反而下降。潮濕空氣中的水份大,會使煤對氧的吸附能力增強,對煤體的自燃也起到一定的促進(jìn)作用。
(2)煤的揮發(fā)份對自燃的影響
煤中揮發(fā)份的主要成分是低分子烴類,如甲烷、乙烯、丙烯、—氧化碳、二氧化碳、硫化氫等。煤的揮發(fā)份大大地降低了煤體自燃的禍源溫度。根據(jù)觀察和統(tǒng)計表明,揮發(fā)分較高的煤,即使是同樣條件下的露天存貯,發(fā)生自燃的機率也要比揮發(fā)分較低的煤大一倍。根據(jù)觀察,高揮發(fā)分的煤種(Vad>28%以上),當(dāng)溫度達(dá)50~60℃時,一、二日內(nèi)便會發(fā)生自燃,;較低揮發(fā)分的煤種(Vad<21%以下的煤種),一般要到80℃以上,才會發(fā)生自燃現(xiàn)象。
(3)煤的硫份對自燃的影響
煤中含有一定的硫份,硫在一定溫度下化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化,生成氧化硫,氧化硫遇水生成稀硫酸,這一系列氧化反應(yīng)過程為放熱過程,從而提高了煤堆中的溫度。因此,一般來說,含硫量高的煤更易發(fā)生自燃。
(4)氣候條件對自燃的影響
經(jīng)驗表明,每年的秋后10~12月份是煤自燃的多發(fā)季節(jié)。這主要是煤堆在夏末秋初受到雨水和熱帶風(fēng)暴伴隨的大量降水的影響,煤層被雨水滲透。大量雨水在底部排出時,把煤中的灰分和末粉一起帶走,煤層變得疏松,尤其在底部形成了許多空洞,這些空洞給熱量的聚積提供了條件。秋后又是風(fēng)高物燥的時節(jié),大氣密度比煤堆內(nèi)空氣密度大得多,所以滲入煤堆內(nèi)的空氣量增大,煤的氧化加劇。此時又經(jīng)常刮東北風(fēng),更有利于煤堆的煽風(fēng)點火。
(5)空氣中氧氣對自燃的影響
在各種光、熱、雨水等自然力的作用下,煤炭表面與大氣中的氧氣充分接觸后,發(fā)生氧化分解與碎裂,并放出熱量。同時,形成新的表面,新表面又再次氧化。如此反復(fù)循環(huán),導(dǎo)致煤堆溫度不斷上升,逐漸達(dá)到自燃的溫度。
了解以上引起煤體自燃的主要因素,可為我們制定和實施控制措施提供指南。根據(jù)以上煤體自燃的分析,如何控制煤中的水份含量,做好通風(fēng)散熱措施,減少空氣與煤的接觸層面是防止煤堆自燃現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵所在。在火電廠防止煤場自燃的管理實踐中,以下的方法切實可行。
1 盡可能縮短堆放時間
煤堆的存放時間應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)而定,一般無煙煤和貧煤的存放時間可稍長一些,但以不超過四個月為宜。長焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存時間以不超過一個月為宜。