火電廠輸煤系統(tǒng)煤場自燃防止措施初探

侯家泉

摘 要：火力發(fā)電廠需要大量貯煤，以確保正常生產(chǎn)的需要。但煤在火電廠經(jīng)過長時(shí)間的堆積和磨合，在條件適可情況下會(huì)產(chǎn)生緩慢的氧化反應(yīng)從而發(fā)熱，這將導(dǎo)致煤的溫度逐漸升高，進(jìn)而發(fā)展成為煤自燃起火。這將給發(fā)電企業(yè)造成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也容易引起電廠火災(zāi)。如何有效地防止火電廠煤場的自燃，對(duì)電力企業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)營至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；貯煤場；氧化；自燃；監(jiān)測制度

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

平海電廠1期工程裝機(jī)容量為2× 1000MW。煤場現(xiàn)建成A、B、C、D四個(gè)煤場和1個(gè)干煤棚。煤場（含干煤棚）共貯煤379819t，能滿足2臺(tái)機(jī)組燃用約23.1d（設(shè)計(jì)煤種）。平海電廠煤場作業(yè)機(jī)械有二臺(tái)懸臂式斗輪堆取料機(jī)，分別設(shè)有旋轉(zhuǎn)噴淋裝置和水沖洗裝置，并配備四臺(tái)推煤機(jī)和二臺(tái)裝載機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。火力發(fā)電廠依靠燃燒煤來發(fā)電，按通用的原則，發(fā)電企業(yè)煤炭經(jīng)常儲(chǔ)備量應(yīng)在6～12天的鍋爐正常燃燒發(fā)電耗用量，保險(xiǎn)儲(chǔ)備煤量不能低于6天正常的發(fā)電耗用量。

由于平海電廠受船只、船期、臺(tái)風(fēng)等自然因素的影響，沿海發(fā)電量較多導(dǎo)致不能滿負(fù)荷發(fā)電，電廠煤場的儲(chǔ)煤量經(jīng)常處于飽和狀態(tài)。當(dāng)煤場長期處于飽和狀態(tài)時(shí)，將對(duì)煤場的正常翻場等等工作帶來極為不利的影響，而且當(dāng)煤經(jīng)過長期的儲(chǔ)存，極易進(jìn)一步因?yàn)檠趸^程而引起自燃，不僅會(huì)給電廠造成一定經(jīng)濟(jì)損失，且容易引發(fā)火災(zāi)。因此，如何防止電力生產(chǎn)企業(yè)貯存煤的自燃，保證貯煤安全是火力發(fā)電企業(yè)一項(xiàng)重要的工作。

1 煤自燃原因分析

煤自燃的因素與煤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、堆積狀態(tài)、環(huán)境因素等幾個(gè)主要方面有關(guān)。煤通過長期的堆積和時(shí)間磨合等作用，會(huì)慢慢的產(chǎn)生氧化反應(yīng)而發(fā)熱，這樣就會(huì)導(dǎo)致煤的整體溫度逐漸升高，最終煤就會(huì)自燃現(xiàn)象而起火。另外煤的自燃起火與其它燃燒過程不同，因?yàn)槊鹤匀紩r(shí)的溫度是緩慢上升的狀態(tài)，將會(huì)按照“煤堆積——低溫氧化發(fā)熱——放熱——內(nèi)部干燥——溫度急劇上升——自燃起火”這些步驟過程發(fā)生。

從化學(xué)過程來分析，煤炭自燃過程是煤炭在空氣中劇烈氧化而發(fā)光發(fā)熱的一種化學(xué)現(xiàn)象。在不斷連續(xù)供氧條件下，隨時(shí)間推移其中熱量的積累與氧化程度又將加劇循環(huán)漸進(jìn)，因而煤炭從氧化自熱到急劇氧化是一個(gè)十分緩慢的過程?？墒窃诿禾垦趸磻?yīng)的不同階段，對(duì)電力生產(chǎn)所造成的影響是不同的。這就要求我們?cè)诠┭鯒l件不改變的情況下，怎么樣快速有效地判斷出煤炭的氧化程度，并實(shí)施相應(yīng)的對(duì)策來阻止氧化反應(yīng)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究以及眾多的現(xiàn)場測試表明，煤自燃大體上可分為四個(gè)階段：緩慢氧化階段、快速氧化階段、強(qiáng)烈氧化階段、劇烈氧化階段。

煤自燃會(huì)受到煤中的水份影響、煤中揮發(fā)份影響、煤中的硫份影響、氣候條件影響、空氣中氧氣等影響。了解引起煤自燃的主要因素可為我們制定和實(shí)施控制措施提供參考。如何控制煤中的水份含量，做好通風(fēng)散熱的措施，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)鍵因素。

2 煤堆發(fā)生高溫或自燃情況處理的措施

煤的自燃幾乎都是從距表層1m～1.5m煤的內(nèi)部發(fā)生，一旦發(fā)生自燃現(xiàn)象很難簡單地滅火，所以加強(qiáng)預(yù)防很重要。平海電廠地處廣東沿海，夏季多雨，且高溫天氣持續(xù)比較長，年平均降水量超過1700mm，空氣、水和高溫氣候等是引起貯煤場氧化和自燃的主要原因。因則防止煤堆自燃的主要途徑是隔絕空氣、水分與煤炭的接觸，防止溫度或水份過度積聚，并采取測溫、噴水等預(yù)防措施。

（1）煤堆測溫的工作應(yīng)該采取定期測溫和定點(diǎn)測溫相結(jié)合。定期測溫：每月第二周、第四周第一個(gè)工作日白班進(jìn)行煤場所有煤堆測溫工作。定點(diǎn)測溫：來煤存放時(shí)間超過40天或煤堆溫度高于40℃時(shí)，每2天對(duì)高溫煤堆進(jìn)行定點(diǎn)測溫1次。測溫點(diǎn)選擇沿煤堆梯形斜面2m高度，每50m設(shè)一個(gè)測溫點(diǎn)，即：（0，2）、（50，2）、（100，2）、（150，2）、（200，2）（250，2），實(shí)測時(shí)根據(jù)煤堆長度適當(dāng)調(diào)整測溫點(diǎn)位置和測溫點(diǎn)數(shù)量。測溫時(shí)根據(jù)煤堆長度選定測溫點(diǎn)，將測溫槍插入煤堆深度不少于1.5m。

（2）遵循“分堆存放、分層壓實(shí)、取舊存新、定期置換”的管理原則，同時(shí)建立各煤種與存放時(shí)間的原始臺(tái)帳，分析總結(jié)煤種與存放（自燃）時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。原則上煤場煙煤堆放周期不大于40天。

（3）根據(jù)煤堆定期、定點(diǎn)測溫結(jié)果，當(dāng)煤堆溫度超過60℃時(shí)，必須及時(shí)取用或采取如挖出、倒堆、壓實(shí)等降溫措施進(jìn)行處理。

（4）當(dāng)出現(xiàn)煤堆有冒煙或著火自燃現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)安排推煤機(jī)司機(jī)對(duì)自燃點(diǎn)采用“淋、注、翻、斷”方法處理。自燃面積較大時(shí)，推煤機(jī)司機(jī)、消防人員等配合消除，采用挖出、倒堆、灌水的辦法進(jìn)行滅火。

（5）夜晚煤堆發(fā)生自燃且面積較小應(yīng)采用臨時(shí)降溫措施控制，待白天再對(duì)自燃的部位采用挖出降溫、倒堆壓實(shí)等措施進(jìn)行徹底處理。

（6）取用高溫煤堆過程中，使用測溫儀進(jìn)行測溫，隨時(shí)檢測工作面的溫度，如發(fā)現(xiàn)溫度有升高趨勢甚至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象時(shí)，嚴(yán)禁繼續(xù)取煤，須使用工程車輛將該煤堆挖開進(jìn)行澆水散熱降溫處理，待檢測該處煤堆溫度低于60℃后方可取用。

（7）煤場設(shè)備在進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)時(shí)，必須執(zhí)行動(dòng)火工作票，如存在火種殘留物及發(fā)生火災(zāi)事故的隱患，必須立即匯報(bào)處理。

據(jù)此電廠燃煤管理的基本原則為：

（1）煤場的儲(chǔ)存量應(yīng)能滿足機(jī)組最大負(fù)荷的安全儲(chǔ)煤量，正常儲(chǔ)煤量應(yīng)能保證兩臺(tái)機(jī)組15～20d的耗用量。雨季（4月～9月）按20萬t控制，旱季（10月～次年3月）按25萬t控制。

（2）確保煤堆安全，減少熱值損失。以1號(hào)斗輪機(jī)（對(duì)應(yīng)A、B煤場存煤）和2號(hào)斗輪機(jī)（對(duì)應(yīng)C、D煤場存煤）作為日?；閭溆玫脑O(shè)備（煤場），按照“存量均衡、煤質(zhì)均衡”的原則分段堆取煤，確保部分設(shè)備故障時(shí)能安全供煤。

（3）盡量保證干煤棚內(nèi)有存煤且熱值大于5200kcal/kg，硫份低于0.59%，灰分低于10%的燃煤，確保特殊天氣下能安全供煤。

（4）若無特殊情況，煤堆存放時(shí)間達(dá)40天或煤堆溫度達(dá)60℃的燃煤，無論是否有煤船靠泊都優(yōu)先取用此煤進(jìn)行配燒。煤堆出現(xiàn)明火時(shí)要及時(shí)撲滅，不得將帶有火種的煤送入輸煤皮帶。

（5）煤存放中，秋冬季節(jié)或煤堆干燥時(shí)必須定期噴淋，減少環(huán)境污染和存煤損失。

3 建立防止煤自燃的安全監(jiān)視系統(tǒng)

為了防止煤場的自燃，火電生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立煤場相關(guān)安全制度，對(duì)貯煤場進(jìn)行監(jiān)視和測定。在自燃起火的初期，對(duì)于由于低溫氧化而產(chǎn)生的變化，可以設(shè)置一氧化碳（CO）和氧氣（O2）等狀態(tài)量的檢測裝置，連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)視。另外可采用熱圖像技術(shù)，可比較容易探測到熱點(diǎn)，報(bào)警迅速，及時(shí)啟動(dòng)預(yù)防措施、防止火災(zāi)發(fā)生。利用自動(dòng)搖擺和傾斜掃描機(jī)固定在煤堆上方，可以監(jiān)測整個(gè)儲(chǔ)煤場。通過微機(jī)可以對(duì)熱成像系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定和控制。圖像分析軟件使用戶可以按照實(shí)際需要設(shè)定溫度范圍，以期達(dá)到最好的熱點(diǎn)指示效果；還可以針對(duì)儲(chǔ)煤場內(nèi)的特定區(qū)域（如高危區(qū)域）或特定報(bào)警觸發(fā)門限進(jìn)行報(bào)警設(shè)置。

結(jié)論

火力發(fā)電廠貯煤場的安全管理應(yīng)該主要是以預(yù)防為主，滅火為輔的原則。另外，制定健全的管理應(yīng)急制度，采取得力的措施，就能有效的抑止火力發(fā)電廠煤自燃現(xiàn)象的發(fā)生，保護(hù)火電廠相關(guān)設(shè)備并提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

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