关于煤炭自燃特性的分析——煤堆测温系统

关于煤炭自燃特性的分析——煤堆测温系统

煤炭是中国的基础能源和重要原料，在国民经济中占有重要地位。新中国成立以来，特别是改革开放以来，在党和政府的坚强领导下，经过几代煤炭人艰苦卓绝的努力，中国煤炭工业由小到大、由弱到强，从落后的手工开采方式，到建设机械化、现代化的煤炭，有了长足的发展和进步。中国煤炭产量由1949年的3243万t，发展到2010年的32.4亿t，61年间总计生产煤炭519.4亿t。数据表明煤炭在我国的使用量正在逐年增加。

但是关于煤炭的存储问题正逐渐明朗化，储煤场的火灾事故在频繁发生，煤炭的自燃严重威胁着煤场的生产安全，给人们的生产生活带来了安全隐患。为了杜绝此类火灾事件的发生，研究煤炭自燃发火的早期预测越来越受到人们的重视，因此，分析出煤炭自燃自热的原理工作是迫在眉睫的。有早期的研究文献指出：早在17世纪，英国的Plolt和Berzelius提出了黄铁矿导因说：煤中黄铁矿的存在是导致自燃的原因，黄铁矿氧化后会成为三氧化二铁和三氧化硫，同时伴随着热量的放出。在有水分参加的情况下，还可以形成硫酸，硫酸是一种很强的氧化剂，它能加速煤的氧化、促进煤的自燃。但是，并不是说只要煤自燃其中就含有大量黄铁矿，有些不含或含有少量黄铁矿的煤也会出现自燃现象。因此，黄铁矿的学说并没有得到很大的支持。此后，1927年英国学者Potter，M.c等人又提出了细菌导因说，1940年，前苏联学者B.B.TpoNoB提出煤的自燃是由于煤体内不饱和的酚基化合物强烈吸附空气中的氧同时放出一定热量所致。国内外的学者又以煤的吸氧量为依据，提出了引起煤自燃的煤氧复合理论，此理论得到人们的广泛接受。

煤体要发生自燃必须具备低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；还要有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤，空气流动的速度适中，使破裂的煤体有积聚氧化热的环境，在这些条件具备的状态下，持续一定时间便可达到着火点，但是在实际中找出某几次的煤自燃发火条件是*相同的是件很困难的事情，这样一来，就很难对煤炭自燃的条件做出定量的分析。煤的自燃一般经过三个时期：潜伏期、自热期和燃烧期。潜伏期的长短取决于煤的变质程度和外部条件，自热期煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物先后分解出水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤的温度升高，待到煤成赤热状态，达到着火温度以上时便可燃着；燃烧期是煤从低温氧化发展成自燃的后一个阶段，主要特征是空气中含氧量显著减少，二氧化碳数量倍增，因燃烧不*产生较多的一氧化碳，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾，有时还出现明火，火源温度达到1000℃。

此外，煤的自燃还常常伴随着煤的自热。煤自热时发生的化学反应需要有水的参与，煤中的水分对其氧化速度影响很大，内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，由于空气中的氧不易渗透到煤的内部孔隙，因而不易氧化。煤炭自热发出的热量Q自同日照的热传递Q日之和等于煤堆温度升降变化的热量同煤堆向外散发热Q散之和。煤的自热自燃是一个复杂的氧化过程，并非在煤与空气一接触就发生，而是要经过相当长的时间之后才能进行。自热时的化学反应需要有少量水参加，煤质本身对煤自热敏感性也有显著的影响。煤的品级表明了煤的变质程度，常用挥发分含量和含煤量表示。品级低的纯煤自热热敏感性高，而且，随着煤的品能升高其自热敏感性下降。因而，干燥褐煤易自热而无烟煤几乎不自热。

煤层自燃火灾危及人员生命，是煤矿的自然灾害之一，每场火灾发生轻则影响生产，重则烧毁设备及有用资源，更严重的则可能造成人员的伤亡及重大的恶性事故，严重地危害着矿井安全与正常持续生产。煤自燃问题早就成为了煤炭行业广为关注并力图治理的主要灾害之一，由以上对煤炭自燃的研究分析得知，要防止煤的自燃就必须要了解煤氧化的程度。筒仓内部的煤是容易自燃的，要做到及早的预防是不容易的，因此，只有研制出能够实时监测筒仓内温度及氧化出的可燃气体的浓度的机构，才能够确保储煤系统的安全运行。

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