浅谈火电厂储煤自燃的原因及对策

摘要：找出煤炭自燃的原因，逐一分析影响煤炭自燃的因素和危害。介绍兴义电厂在防范煤炭自燃方面采取的一些措施。

关键词：火电厂；煤场管理；自燃；防范措施

兴义电厂是黔桂两省合资兴建2×600MW超临界燃煤机组，年耗煤量在300万吨左右。燃料经营成本占公司经营成本的70%以上。燃料供应主要以地方煤矿汽车供煤为主。其主要特点是：矿点多、煤质差异大、含硫高，入厂煤全年硫分平均含量在5%左右。每年都需要长期存储大量的煤炭。存煤易氧化自燃，带来安全隐患和经济损失。近来，兴电针对性采取了一些措施，有效减少了储煤自燃。

煤炭自燃的原因

煤在无需外火源加热，而受其自身氧化作用所产生的积蓄热引起的着火就称为煤的自燃。煤是在常温下会发生缓慢氧化的物料，它收到空气中的氧的作用而被氧化产生的热量聚集在煤堆的内部，而温度升高又会加速煤的氧化，当温度升高到60℃后，煤堆温度会加速上升，若不及时采取措施，就会引发煤炭自燃。

煤的自燃原因可分为两个方面：煤的自身特性和外部环境干预。

煤的自身特性：煤质主要由碳、氢、氧、氮、硫和水分、灰分组成。其中碳、氢、硫属于可燃成分，氧是助燃剂，两者共同存在。当具有足以引起剧烈氧化反应的温度时便会产生燃烧的化学反应（特别是含氧及挥发分较高的煤）。

外部环境干预：煤场储煤煤粒间存在的空隙可孔道充满燃烧所需的空气，煤在空气中，及时在常温下也能与空气中的氧发生缓慢的化学反应，使煤的表面、重量、物理结构、成分、和发热量等发生变化。这种在空气中逐渐发生质变的现象称为风华。将煤放置在空气中一年，其发热量降低5%-10%。在风华过程中，由于碳与氧结合的关系，能释放出CO，CO2和热量，如果热量不能及时释放逐渐累积，则加速该反应继续，达到燃烧条件后，煤炭开始自燃。

煤质中的硫分对煤炭自燃有相当重要的作用，普遍认为，煤中的黄铁矿氧化，是引发自燃的诱因：

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2+3412KJ

如供氧不足，则产生单质硫：

4FeS2+3O2→2Fe2O3+8S+917KJ

当有水分参与时，还会产生硫酸，从而加剧氧化作用

2FeS2+2H2O+7O2→2FeSO4+2H2SO4+1.097KJ

2SO2+O2→2SO3+189.2KJ

SO3+H2O→H2SO4+79.5KJ

上述反应都有热量放出，热量累积达到着火温度，引发煤炭自燃。

煤炭自燃的因素

从上述原因分析可知，影响煤炭自燃的因素很多，主要包括煤的性质，组堆的工艺过程，气候条件，堆放时间等。

1.煤的性质

煤的自身特性是煤的氧化和自燃的基本条件。一般变质程度高的的煤，氧化自燃的倾向较小，反之亦然。煤中水分对氧化速度有相当大的影响。除参加化学反应外，煤中水分蒸发会生成大量汽化热，在煤堆较高部位出现聚集。而水本身又是阻燃剂，水分达到一定的程度也可阻止煤炭自燃。在电厂日常煤质检测中，一般含硫量和挥发分较高的煤容易自燃。

2.煤场储煤组堆工艺

在组堆是，煤炭会有离析现象。煤块在表面及低层内部形成大量的空隙，空气可以适当流通。我们发现，煤炭自燃多位于煤堆底部表层下1.5-2m处。这部分空气含量较高但又不易流通，产生的热量不能及时释放。同时，斗轮机自燃堆存的煤炭也较容易自燃。

3.气候条件

大气温度、大气压力、风力风向、雨雪降水等因素，都会影响自燃条件的发生。温度影响煤炭热量及化学反应速率，气压和风力影响氧化反应中的氧量，降水影响煤中的水分含量。一般来说，秋冬过渡时期是煤堆自燃的高峰期。

4.堆放时间

煤在空气中的氧化速度、自燃性质和堆放时间成正比。不论什么煤，也不管什么堆放方式。煤堆放的时间越长，其氧化变质程度越严重，最终导致煤的自燃。

煤炭自燃的危害

在火电厂实施的安全管理中，都会把储煤自燃作为危险源，进行识别和防控，尽可能防止煤堆自燃。那么。煤炭自燃有哪些危害呢？

1.安全隐患。

自燃除造成储煤场火灾隐患外，如果对煤场自燃形成的明火未及时处理或处理不彻底，在胶带氧指数（OI）小于40%时易诱发输煤皮带设备等发生火灾。

自燃是煤尘浓度较高的输煤、制粉系统发生爆炸的潜在诱因之一。煤尘爆炸引燃温度一般为610-1050℃，而供氧充足时自燃的煤炭中心温度可达800-1000℃。当煤尘质量浓度超过爆炸下限值时，自燃的煤炭可能引發粉尘爆炸。

煤场煤的自燃，在雨季还存在爆炸的风险，尽管爆炸的几率很小，但一旦爆炸，后果不堪设想。在降雨时大量的水喷洒到燃烧的煤炭导致水变成蒸汽并与炽热的炭发生化学反应，生成H2和CO。如在空气流通不畅的区域，浓度高到一定程度时，可能发生爆炸。

2.经济损失

煤炭长期堆积会因氧化作用，使煤的灰分升高，固定炭和热值下降，降低煤的质量。降低了煤使用的经济价值。自燃的煤炭不能利用，直接损失。在煤炭市场看涨的今天，无疑增加了电厂的经营压力。

3.环境污染

自燃形成的烟雾含有大量的二氧化硫、硫化氢，一氧化碳，二氧化碳等气体，对作业环境带来负面影响，尤其是安装防风网后，自燃形成的烟雾不易消散，在煤场区域浓度较高，危害煤场作业人员健康。

兴义电厂在防范煤场自燃的一些对策

兴义电厂在2010年开始储煤以来，煤场存煤量最大时有近70万吨，曾多次发现煤场自燃现象。公司、部门领导高度重视，采取了一系列防范措施，取得了较好的效果。

1.抓好源头，把好电煤采购、质检关endprint

煤的品质对煤的自燃起决定性的作用。因此在如何做好防止煤场自燃的工作中，我们把“源头控制、把好电煤入厂关”作为第一抓手，把入厂煤含硫量作为电煤结算依据之一，限制入厂高硫煤煤量。同时，做好煤质质检工作，车车质检，严格控制煤质。对低质高硫煤炭做好掺烧工作，减少煤场风险源的同时，降低燃料成本。

2.建立煤场档案，便于掺配和翻烧

兴义电厂电煤供应矿点多，煤质差异大。为便于煤场管理及配煤翻烧。建立煤场档案。按照发热量、硫分、挥发分区分分别存放，同时记录存煤时间及存煤量。对存煤时间超过6月的及时翻烧。做到先进先出，有效的降低了煤炭氧化损失，同时也给配煤掺烧提供了有效的数据支持。

3.科学进行煤炭组堆

存煤时，要求层层存放，层层平整，层层压实，使其堆积密度达到1.2至1.4吨/立方米，这样可以减少煤粒间隙，降低空气含量。煤堆顶部平整压实，并成一定倾角，便于排水。使得煤堆表面形成硬壳，减少雨水和空气渗入。同时，煤堆高度不能太高，煤堆边坡成一定的倾角，减少煤块与煤末的离析现象，还可防止煤堆坍塌。煤堆边缘与煤场边界预留三米宽通道，不仅可以有效的防止煤堆出边界，方便煤场测温、盘点，利于煤场通风；还便于在煤堆温度异常时，工程机械及时倒堆，减少自燃损失。

4.对已发生自燃的煤堆出台应急措施，做好应急演练

（1）.发热煤堆优先安排倒堆取用。对温度超过60℃的，立即翻烧使用。低于60℃的，考虑转堆暂存。

（2）.必须立即把升温煤堆的底角煤全部归堆使用。

（3）.对冒雾气、烟气的升温煤堆，采用层层揭开的办法，让煤堆的高温区暴露出来，优先转走使用。

（4）底层侧面煤堆高温区可用装载机铲除高温煤炭，结合喷淋水冷却。

5.建立一系列管理规定

为保证煤场管理各项工作按要求进行，部门修订出台了一系列管理规定，如：《煤场精细化管理规定》，《煤场定期巡检测温规定》《煤场密度测量》《煤质掺烧管理措施》《煤场大块清理规定》等管理制度。同时将各煤场“承包”到各班组，做到煤场管理制度规范、有人负责、有人检查、有奖励、有考核。确保各项措施真正落实。

结语

重视煤炭自燃，加强煤场管理是当前煤炭形势下，避免浪费资源，节约生产成本，保障企业经济效益的有利措施。兴义电厂通过上述措施的落实，大大减少了煤炭自燃带来的经济损失，有减少了煤炭自燃及煤场管理中扬尘、排水、组堆等问题，改善了环境，节约了成本。不断变化的煤炭市场也给燃煤的采购、储备等提出了新的要求。我们必须积极探索，采取科学的方法，不断提高燃料管理水平。

参考文献：

[1]邓军，徐精彩，陈晓坤，煤自燃机理及预测理论研究进展[J]，辽宁工程大学技术学报，2003，，2（4）：255-459

[2]朱泽宇.神华煤在港口的仓储管理[J].煤质技术.2004（3）

作者简介：时承菊（1968年），女，山東泰安人，汉族。现职称：助理工程师，学历：大专，从事火电厂燃料管理工作。endprint