關於煤炭自燃特性的分析——煤堆測溫係統

關(guan) 於(yu) 煤炭自燃特性的分析——煤堆測溫係統

煤炭是中國的基礎能源和重要原料，在國民經濟中占有重要地位。新中國成立以來，特別是改革開放以來，在黨(dang) 和政府的堅強領導下，經過幾代煤炭人艱苦卓絕的努力，中國煤炭工業(ye) 由小到大、由弱到強，從(cong) 落後的手工開采方式，到建設機械化、現代化的煤炭，有了長足的發展和進步。中國煤炭產(chan) 量由1949年的3243萬(wan) t，發展到2010年的32.4億(yi) t，61年間總計生產(chan) 煤炭519.4億(yi) t。數據表明煤炭在我國的使用量正在逐年增加。

但是關(guan) 於(yu) 煤炭的存儲(chu) 問題正逐漸明朗化，儲(chu) 煤場的火災事故在頻繁發生，煤炭的自燃嚴(yan) 重威脅著煤場的生產(chan) 安全，給人們(men) 的生產(chan) 生活帶來了安全隱患。為(wei) 了杜絕此類火災事件的發生，研究煤炭自燃發火的早期預測越來越受到人們(men) 的重視，因此，分析出煤炭自燃自熱的原理工作是迫在眉睫的。有早期的研究文獻指出：早在17世紀，英國的Plolt和Berzelius提出了黃鐵礦導因說：煤中黃鐵礦的存在是導致自燃的原因，黃鐵礦氧化後會(hui) 成為(wei) 三氧化二鐵和三氧化硫，同時伴隨著熱量的放出。在有水分參加的情況下，還可以形成硫酸，硫酸是一種很強的氧化劑，它能加速煤的氧化、促進煤的自燃。但是，並不是說隻要煤自燃其中就含有大量黃鐵礦，有些不含或含有少量黃鐵礦的煤也會(hui) 出現自燃現象。因此，黃鐵礦的學說並沒有得到很大的支持。此後，1927年英國學者Potter，M.c等人又提出了細菌導因說，1940年，前蘇聯學者B.B.TpoNoB提出煤的自燃是由於(yu) 煤體(ti) 內(nei) 不飽和的酚基化合物強烈吸附空氣中的氧同時放出一定熱量所致。國內(nei) 外的學者又以煤的吸氧量為(wei) 依據，提出了引起煤自燃的煤氧複合理論，此理論得到人們(men) 的廣泛接受。

煤體(ti) 要發生自燃必須具備低溫氧化性，即有自燃傾(qing) 向的煤以破碎狀態存在；還要有大於(yu) 12%氧含量的空氣通過這些碎煤，空氣流動的速度適中，使破裂的煤體(ti) 有積聚氧化熱的環境，在這些條件具備的狀態下，持續一定時間便可達到著火點，但是在實際中找出某幾次的煤自燃發火條件是*相同的是件很困難的事情，這樣一來，就很難對煤炭自燃的條件做出定量的分析。煤的自燃一般經過三個(ge) 時期：潛伏期、自熱期和燃燒期。潛伏期的長短取決(jue) 於(yu) 煤的變質程度和外部條件，自熱期煤的氧化速度增加，不穩定的氧化物先後分解出水、二氧化碳和一氧化碳。氧化產(chan) 生的熱量使煤的溫度升高，待到煤成赤熱狀態，達到著火溫度以上時便可燃著；燃燒期是煤從(cong) 低溫氧化發展成自燃的後一個(ge) 階段，主要特征是空氣中含氧量顯著減少，二氧化碳數量倍增，因燃燒不*產(chan) 生較多的一氧化碳，巷道中出現濃烈的火災氣味和煙霧，有時還出現明火，火源溫度達到1000℃。

此外，煤的自燃還常常伴隨著煤的自熱。煤自熱時發生的化學反應需要有水的參與(yu) ，煤中的水分對其氧化速度影響很大，內(nei) 在水分大的煤其孔隙度大，因而容易被氧化；外在水分高的煤，由於(yu) 空氣中的氧不易滲透到煤的內(nei) 部孔隙，因而不易氧化。煤炭自熱發出的熱量Q自同日照的熱傳(chuan) 遞Q日之和等於(yu) 煤堆溫度升降變化的熱量同煤堆向外散發熱Q散之和。煤的自熱自燃是一個(ge) 複雜的氧化過程，並非在煤與(yu) 空氣一接觸就發生，而是要經過相當長的時間之後才能進行。自熱時的化學反應需要有少量水參加，煤質本身對煤自熱敏感性也有顯著的影響。煤的品級表明了煤的變質程度，常用揮發分含量和含煤量表示。品級低的純煤自熱熱敏感性高，而且，隨著煤的品能升高其自熱敏感性下降。因而，幹燥褐煤易自熱而無煙煤幾乎不自熱。

煤層自燃火災危及人員生命，是煤礦的自然災害之一，每場火災發生輕則影響生產(chan) ，重則燒毀設備及有用資源，更嚴(yan) 重的則可能造成人員的傷(shang) 亡及重大的惡性事故，嚴(yan) 重地危害著礦井安全與(yu) 正常持續生產(chan) 。煤自燃問題早就成為(wei) 了煤炭行業(ye) 廣為(wei) 關(guan) 注並力圖治理的主要災害之一，由以上對煤炭自燃的研究分析得知，要防止煤的自燃就必須要了解煤氧化的程度。筒倉(cang) 內(nei) 部的煤是容易自燃的，要做到及早的預防是不容易的，因此，隻有研製出能夠實時監測筒倉(cang) 內(nei) 溫度及氧化出的可燃氣體(ti) 的濃度的機構，才能夠確保儲(chu) 煤係統的安全運行。

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