电厂煤堆场及自燃问题解决方案

电厂实验报告

煤场堆放及自燃解决方案

2010年12月赴某电厂煤场现场勘查，根据现场拍摄回来的资料，合同技术、销售和服务部门两次开会研究，结合我公司在广东、湖北、甘肃、内蒙等地的用户使用实践，我们认为使用我公司产品可以基本解决煤堆存放及自燃的问题，可以达到挽回物料，减缓煤自燃损失、保护环境和现场安全的目的。

一、项目基本情况和问题

现有煤堆场两个，干煤棚堆场（长180米，宽30米，高15米）×2。自投用来，一直存在严重的煤自燃情况，存煤时间超过一周后就有发生，主要在边边角角易出现自燃，燃烧自底层和中心层处均有出现，严重时燃烧中心点温度高达上百度以上，现场产生大量CO，SO2等有害气体，现场操作人员感到压力很大，十分头疼。

另有临时备用露天堆场，四周没有遮蔽，秋冬时节风大干燥，会产生一定的扬尘，遇雨会导致较多的煤份流失和污染环境，局部也有自燃的情况发生。

二、我们的解决方案及其依据

为了防止煤炭自燃，须控制煤与氧接触，并降低反应温度，这是煤堆场防灭火技术中最基本也是最重要的原则。某公司结合国外最新的研究成果，结合自己多年推行结壳和阻燃产品的丰富经验，推荐使用新型阻化剂凝胶灭火法，喷洒我们的磧牌产品，可以在根本上起到预防自燃的作用。

1、新型阻化剂凝胶灭火法的作用机理

新型阻化剂凝胶灭火法，国内外已经对其用于煤炭自燃防治技术已经作了很多的研究，但是采用化学的方法开发阻燃防灭火材料却是比较新的研究领域。磧牌结壳阻化剂是一种新型凝胶高分子材料，是C、H、O为主要组成部分的高分子聚合物，可通过喷洒、压注的形式，输入到煤体中，阻化剂、新型凝胶扩散、渗透到煤层表面以及煤层缝隙中，高分子乳液具有良好的粘附煤体特性，并在煤体表面形成

柔韧、致密的连续性的高分子微膜，这种高分子膜具有优异的空气阻隔性能，从而阻隔氧气与煤炭的接触，防止煤层自燃。此种方法在煤矿和冶炼行业普遍应用，已经起到明显效果。该种物质的成分构成不会影响煤在锅炉中的燃烧效果，因此不会因喷洒使用后影响煤的正常使用。

2、现场使用作业方法

结合现场状况，充分利用现场设备设施，尽可能减少设备购置，建议如下：1）建议的药剂喷洒装置：

室外条形煤场：洒水车或安置喷淋系统、水炮、专业喷洒装置

室内圆形煤场：最好安置喷淋系统，或购置可移动的喷洒装置。

2）药剂的使用

防风抑尘：药剂配比大致2%的浓度，均匀混合于水溶液，按混合液2-3L的比例均匀喷洒于料堆的表面。操作需均匀多次喷洒。

防雨流失：药剂配比大致3%的浓度，均匀混合于水溶液，按混合液2-3L的比例均匀喷洒于料堆的表面。操作需均匀多次喷洒。

防暴雨台风：药剂配比大致5-8%的浓度，均匀混合于水溶液，按混合液3-4L 的比例均匀喷洒于料堆的表面。操作需均匀多次喷洒，特别堆场的边角拐弯处（如竖向边角、顶面边角等）需适度加强喷洒浓度、用量和次数，在头次喷洒结束大致风干成壳后（高温干燥气候大致4-6小时，温低潮湿气候需隔天）再喷洒一次。

防煤自燃：药剂配比大致10-15%的浓度，均匀混合于水溶液，按混合液3-4L 的比例均匀喷洒于煤堆自燃的表面及自燃面附近5m的堆料区域。操作需均匀多次喷洒，在头次喷结束大致风干成壳后（高温干燥的气候大致4-6小时，温低潮湿气候需隔天）再喷洒一次。

如上述现象多种共存，按最严重现象处理。

在使用本产品的头1-2次，我们将现场辅导操作。

六、明灯新型结壳阻燃剂的效益分析

1，挽回物料损失

)风吹雨淋：按国际通行标准，该类损失大致为0.3－0.5%。年储存200万吨的煤堆，若挽回0.3%的煤，计6000吨，损失450万元。

)自燃的煤损失：自燃造成的损失大约1%，年损失2万吨，损失900万元。

)结合现场状况，结壳剂的年使用成本估算100万元，效益与损失不成比例。

2，其他损失

粉尘落在机电设备上，缩短使用寿命。

锅炉燃烧需要克服额外的热量。

减少过多的清扫，物料挽回的再处理费用，等。

3，有效保护员工职业健康，有效抑制尘肺病。

4，美化环境，改善工作环境和社会关系，有效保护企业形象。

以上方案为我公司提出的针对性的处理意见，供贵司参考。如能采纳我们将非常荣幸，我们也期待为贵司提供高效满意的服务。

煤的自燃问题

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，还会造成大量的煤白白烧掉。自燃的煤被送到输送和研磨设备,造成燃烧和爆炸事故。因此煤自燃既是重大的隐患,也降低了煤的经济价值。

1、煤堆自燃原因分析

煤大体上由有机物和无机物组成，主要可燃碳(约65%～95%)，其次是氢(约1%～2%)，并含少量氧(约3%～5%,有时高达25%)、硫，上述元素一起构成可燃化合物,称为煤的可燃质。除此之外，煤中还含有一些不可燃的矿物质灰分(5%～15%,也有高达50%)和水分(一般在2%～20%之间变化)，这些物质称为煤的惰性质。

煤被空气中的氧气是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氢等元素在常温下就会发生反应，生成可燃物CO、CH4及其他烷烃物质。煤的氧化又是放热反应,如果热量不能及时散发掉，将使煤的堆积温度升高,反过来又加速煤的氧化,放出更多的可燃质和热量。当热量聚集,温度上升到一定值时,即会引起可燃物质燃烧而自燃。

煤堆发生自燃要同时具备以下4个条件：

(1) 具有自燃倾向性。煤的自燃倾向性是煤的一种自然属性，反映了煤的变质程度,水分、灰分、含硫量、粒度、孔隙度、导热性,是煤自燃的基本条件。煤在常温下的氧化能力主要取决于挥发分的含量，挥发分含量越高，自燃倾向性越强，而且自燃时间也会相应缩短。

(2)供氧条件。煤堆暴露于空气中,表面与空气充分接触,而且空气通过煤块之间的间隙渗透到煤堆内部,给煤堆内部氧化创造了条件。煤的块度越大,煤块之间的间隙越大,其供氧条件越好。

(3)氧化时间。煤从氧化发展到自燃有一个过程,氧化时间达到自燃发火期才能自燃。如长焰煤的自然发火期为1～3个月,气煤为4～6个月。

(4) 储热条件。煤在氧化的过程中放出热量,只有当放出的热量大于散发掉的热

量时,才能使热量聚集，温度上升,达到煤的着火点就会自燃。

此外，煤的粒度、水分、灰分、压实程度、环境温度、湿度等因素都会影响煤的自燃。粒度越细，比表面积越大,氧化反应越剧烈，越易自燃。

一般煤自燃要经历水分蒸发、氧化、自燃3个阶段。煤的湿度大，将煤浸在水中，能阻止煤与氧气直接接触而发生氧化反应，只要水不流失，也不会影响煤的质量；再者，水分蒸发要消耗大量的热量，煤含水量越大，蒸发期越长，此阶段温度无明显上升。灰分越高,越不易自燃。将煤堆压实，能减少煤块之间的间隙，减少空气在煤堆内的渗透量,削弱供氧条件。环境温度和湿度都会影响煤自燃的时间，温度越高、湿度越大，煤自燃的时间越短。

2、煤堆自燃的部位

发生自燃的部位既不在煤堆的表面,也不在煤堆深部,而在表层以下。在自然堆积状况下,可将煤堆分为3层：

冷却层：煤堆的表层,约0.5～1.5m厚，该层煤层较松散，与空气接触充分，虽发生氧化反应,但散热条件好,所以不会发生自燃。

氧化层：位于冷却层以下,厚度在1～4m左右，具备煤自燃的条件，达到自然发火期即会自燃。

窒息层：位于氧化层以下，煤层相对压实，供氧不充分，且含水率较高，氧化程度低,不易发生自燃。

煤在自然堆放时，一般中心部位处颗粒较细，越往四周颗粒越粗，相应的，从中心往四周，空隙越来越大，通风散热条件越来越好，冷却层和氧化层越来越厚。自燃一般发生在氧化层。同时伴随着温度升高、冒热气、冒烟等现象。当发现煤堆上某处释放热气或冒烟，那么自热或自燃点一定在该部位垂直向下的氧化层内。发现煤堆自燃必须立即采取措施，防止自燃范围扩大。

3、煤自燃造成的危害

煤场经常发生贮煤自燃，给工厂安全生产带来了一系列问题和危害:

(1) 煤场环型钢筋混凝土侧墙局部区域表层混凝土被贮煤堆自燃烧伤剥落，时间长以后环向受力钢筋裸露，损伤到了圆环煤场侧墙墙体，降低墙体的承载力，使整个圆形煤场墙体都存在断裂和倒塌严重安全隐患。

(2)在处理煤堆自燃实施喷淋降温过程中，,产生了大量带酸性暖气的水蒸气,，在圆形煤场上部整个封闭式球形网架钢结构上冷凝造成腐蚀。如果长时间腐蚀，圆形煤场上部局部网架杆件易失效，进一步造成整个网架结构坍塌严重事故。

(3)煤堆自燃产生大量酸性氧化物有毒气体，弥漫在整个半球状封闭圆形煤场空间里面难以散去，排逸到煤场外面的气体对厂区也造成了二次空气污染。现场运行人员日常依靠戴着厚重的防毒面具进入煤场进行正常生产作业，长时间呆在这样工作环境,易造成身体伤害，严重时甚至会发生气体中毒窒息人身事故。

(4)存在自燃隐患的高温燃煤输送至锅炉原煤仓里，燃煤也存在再次产生自燃引发火灾风险，对机组正常安全运转也构成威胁。

(5)燃煤的热值流失严重。贮煤自燃氧化呈现出严重燃煤灰化现象，阻碍了工厂节能减排工作的开展，影响了工厂生产经营效益。

4、目前的解决措施

为了防止煤炭自燃，须控制煤与氧接触，并降低反应温度，这是煤堆场防灭火技术中最基本也是最重要的原则。

目前通常采用的灭火方法主要有注水降温法、强行采出法、土岩堆堵法和隔离法等。但是这些方法都有其局限性，如注水降温法只适用于零星着火点的扑灭，在我们现场使用的效果只能适得其反，后面几种方法都只能用于灭火，不能解决我们在保证正常生产的前提下，预防和阻止自燃发生的问题。

深圳XXXX有限公司结合国外最新的研究成果，结合自己多年推行结壳和阻燃产品的丰富经验，使用新型阻化剂凝胶灭火法，喷洒我们的磧牌产品，可以在根本上起到预防自燃的作用。