淺談煤場自燃的預防

【摘要】火力發(fā)電廠煤炭成本占發(fā)電成本的70%～80%，由此可見，燃煤管理對于電廠節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟性是至關重要的，而煤場管理又是燃料管理中的重要環(huán)節(jié)，所以煤場管理水平也直接影響了電廠的經(jīng)濟效益，本文重點介紹華潤常熟公司在煤場管理自燃控制的一些經(jīng)驗，降低煤場儲存損失。

【關鍵詞】露天煤場；損耗；自燃

1、概述

本公司煤場為露天煤場，從南至北分為四個條形布置，每個煤場有效堆煤長度340m，寬度35m，有效堆存面積共計47600m2，煤場理論總儲量為35萬噸，可以滿足3×650MW機組鍋爐設計煤種最大連續(xù)蒸發(fā)量時26天的耗煤量。201號斗輪堆取料機軌道南側(cè)設置一座干煤棚，長117.5m，寬80m，可儲存干煤約6萬噸，可以滿足3×650MW機組鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時4.5天的耗煤量。

2、煤場自燃損失及控制措施

據(jù)有估計，我國煤炭貯存過程中，因風損，雨損，自燃損失及管理不善造成的損失，每年達3000萬噸以上，直接經(jīng)濟損失幾十億元。所以減少存煤損失，是燃料管理中一個很重要的課題。

2.1煤場自燃損失

煤場自燃損失是煤炭在煤場儲存過程中發(fā)生熱值損失最大的，本文重點介紹煤炭自燃的各個影響因素，并針對各影響因素采取措施，減少煤炭自燃的發(fā)生。

2.2燃煤自燃機理

煤的一種自燃屬性就是在儲存的過程中的氧化放熱。煤的自燃過程就是煤表面分子中各種活性結(jié)構(gòu)物與氧發(fā)生物理吸附和化學反應，并放出熱量。如果該熱量不能及時散發(fā)，在煤堆中越積越多使煤的溫度升高，當溫度升高到一定值時就引發(fā)了煤的自燃。

2.1.2煤自燃的影響因素

煤自燃與煤的成分有很大關系，其中以煤的水分Mt、揮發(fā)份Vdaf、含硫S及顆粒度尤為重要。

1）煤的水分影響

通過試驗作出了煤中水分含量與吸氧量的關系圖（圖a、b、c、d）。圖a、b是煙煤的水分含量和吸氧量的關系圖，兩張圖中煤樣水分分別為3%～5%和10%～12%，圖c是褐煤的水分含量和吸氧量的關系圖，圖d是無煙煤的水分含量和吸氧量的關系圖。

從上圖可以看出，不同煤種出現(xiàn)吸氧量的高峰值對應含水量不同，但每個煤樣都會有兩個吸氧量的高峰點，主要因為在在較低含水量時煤的孔隙表面被水分子占據(jù)的面積小，有利于煤吸氧；而當含水量較高時有利于在煤的表面形成自由基2氧2水絡合物，吸氧量增加。說明干煤和濕煤都是比較容易自燃的。

2）煤的揮發(fā)份影響

采用油浴式煤低溫氧化實驗系統(tǒng)，利用液體比熱大、對流換熱系數(shù)大以及溫度分布更均勻的特點，對制備5種不同揮發(fā)份的煤樣（各煤樣揮發(fā)份如下表所示）以不同的速率加熱，測得的出口O2，得出各煤樣在各溫度下的耗氧速率，如圖所示：

可以看出，高揮發(fā)份與低揮發(fā)份煤樣之間的耗氧速率差值越大；圖 （b）則表明4，5號煤樣它們的揮發(fā)份相接近，其耗氧速率差距較小且變化趨勢相同。根據(jù)化學的能量守恒定律建立煤的放熱強度的計算公式可以推出，煤的揮發(fā)份越低，其放熱強度也越小；揮發(fā)份降低后，放熱強度隨溫度上升的變化會趨于平緩。

3）煤的硫份影響

絕大部分煤礦所產(chǎn)的煤中都含有硫元素，而煤體中硫元素多以FeS2的形式存在〔1-3〕，對煤的氧化都有一定的促進作用。

隨著溫度的升高煤樣的氧化反應越劇烈。當煤溫超過50℃，各煤樣的耗氧速率差距開始變大，煤樣含硫量的越高，相同溫度條件下耗氧速率越大，即氧化反應越劇烈。

4）煤的顆粒度的影響

實驗時先將煤樣在空氣中破碎，并篩分出粒度為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種粒度的煤樣，然后進行不同粒度煤樣的程序升溫實驗。

根據(jù)各種粒度煤樣在不同溫度時的氧氣體積分數(shù)，采用線性插值法，可得：煤溫分別為50℃、80℃、90℃、和110℃時，不同粒度煤樣耗氧速度和同溫度下混合煤樣實測的耗氧速度之比V0（T）/V0（T）ref與煤樣粒度和無量綱參考粒度之比d50/dref的關系為煤的粒度越大，其耗氧速度越小，也就是氧化反應越小，越不容易發(fā)生自燃。

2.1.3預防自燃措施

根據(jù)以上對于煤場自燃的影響因素的分析，制定相應的預防措施，控制燃煤在堆放過程中發(fā)生自燃。1）煤場堆取料主要原則是“分類存放、分區(qū)管理”，優(yōu)先取用高硫低、高揮發(fā)份煤。根據(jù)季節(jié)控制在煤場堆放時間。2）高硫煤、褐煤、印尼煤等煤種開辟獨立堆放區(qū)域，以便取配煤時能合理安排；原則上二、三號場尾部為褐煤堆放區(qū)域。3）高揮發(fā)份、高硫煤種堆放時，控制堆煤高度和寬度，不宜過高過寬。4）嚴格執(zhí)行煤場測溫制度，每班組負責一個煤場，每天對煤場各煤堆進行測溫，發(fā)現(xiàn)溫升變化較快煤種，優(yōu)先安排取用。5）煤場排水系統(tǒng)應保持暢通，防止煤場嚴重積水，引發(fā)煤場自燃發(fā)生。

3、結(jié)束語

通過不斷探討研究，控制燃煤在煤場存儲過程中的自燃，不斷提高煤場的管理水平，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]華潤電力火電事業(yè)部《燃料管理包》

[2]趙雪，于喜.煤的自燃與露天煤場的安全運行.中國論文網(wǎng)

[3]何啟林，王德明.煤水分含量對煤吸氧量與放熱量影響的測定.中國礦業(yè)大學學報

作者簡介

寧向峰，華潤電力（常熟）有限公司發(fā)電部燃料運行工程師。