煤炭自燃机理及防治措施.docx

欢迎光临安全人之家 https:/ 煤炭自燃机理及防治措施 1 煤的自燃机理 1.1 概述 关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自 燃的原因，由于黄 铁矿氧化成为三氧化二铁及三氧化硫时能放出热量，在有水分参加 的情况下，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促 进煤的自燃。 需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发 生燃，而不含或少含黄铁矿的煤也有自燃现象。因此，煤的自燃并非 完全因含有黄铁矿而引起。其主要原因是由于吸收了空气中的氧气， 使煤的组成物质氧化产生热量，再被水湿润，就放出更多的湿润热， 也会加速煤的自燃。此外，煤的自燃还与煤本身的性质有关。如煤的 品级；煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙；煤层埋藏深度和 煤层厚度；开采方法和通风方式等。煤的自燃从本质上来说是煤的氧 化过程。 1.2 煤自燃的不同阶段 （1）水吸附阶段。与其他阶段不同，这个阶段只是个物理过程，煤 与氧不会发生反应，煤吸附水虽不是煤自燃的根本原因，但他对煤自 热，特别是低品级的煤自热有重要影响。当水被煤吸附时会放出大量 热， 即润湿热。 所以， 多数情况下该阶段对煤的自燃都起着关键作用。 （2）化学吸附阶段。煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该 欢迎光临安全人之家 https:/ 阶段的反应温度为环境温度至 70。这伸过程中煤吸附氧气会产生 过氧化物，因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加，并 产生气体，其中的 CO 可作为标准气体，通过监测 CO 浓度可对煤的 自燃进行早期预报，化学吸附阶段需要少量水参加反应。根据煤的品 级和类型不同，化学吸附的放热量在 5.046.72J/g 之间变化。若煤 温达到 70时会分解，煤重随之在幅度下降，甚至比原始煤重还要 轻。煤中水汾的蒸发可带走一些热量，该过程产热量晨 16.875.6J/g 间变化。若煤氧化进行到这个阶段，想使其不自燃是非常困难的。 （4）煤氧复合物生成阶段。该阶段生成一种稳定的化合物，即煤氧 复合物。 其反应温度范围为 150230。 产生的热量 25.2003.4J/g。 这个阶段煤重又有所增加，煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。 （5）燃烧初始阶段。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的 过渡时期，煤温达 230时，煤氧化可进行到个阶段。此时煤的反应 热为 42243.6J/g。这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。 （6）快速燃烧阶段。这是煤自热的最后阶段，它描述了煤的实际燃 烧过程。依氧气供应充足与否，这个阶段可能发生干馏、不完全燃烧 或安全燃烧。如果燃烧充分，其反应热等于煤的发热值。 2 煤的自热影响因素 2.1 煤质 煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。 （1）煤的品级。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 欢迎光临安全人之家 https:/ 高其自热敏感性下降。 因而， 干燥褐煤最易自热而无烟煤几乎不自热。 但含有大最水分的褐煤较纯褐煤不易自燃。 （2）煤的水分含量。煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。水 分含量达饱和的煤， 特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤被开采和干 燥前，煤体不再吸附水分，因而不能放出润湿热。煤氧化放出的热量 通常使内在水分温度升高。另一方面，自热时的化学反应需要有少量 的水分参加。低口级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。因而， 对低品级煤来说，水分实际上是煤自热的阻化剂。 （3）矿物质。煤中的矿物成分也叫灰分。它可与氧反应放热增加煤 温，而且使煤分解以增加煤与空气接触的表面积，如黄铁矿，它可以 吸收氧化反应放出的部分热量降低煤的氧化反应进程； 煤的高灰分使 单位质量的氧化热降低。 2.2 开采和贮运的环境因素 环境因素对煤自热的影响为：可使煤的水分含量发生变化；改变煤 氧接触条件：使生产成的热量扩散。可分为： （1）地质因素。断层和裂隙有利于空气和水分与煤接触。因而散热 没有明显增加，却增加了煤发生氧化的机会和水的吸附。也就是说断 层和裂隙增加了煤自燃的危险性。埋藏深的煤层地面漏风较少。采空 区遗煤 （特别对于厚煤层） 因不能完全回采而增中了煤的自燃危险性。 （2）开采因素。开采因素对煤自燃的影响主要有 2 个方面，即通风 和煤破碎，没有通风或通风充分的地方，煤自燃的可能性较低。而通 风不充分地方煤自燃的可能性较大。裂隙漏风是不充分漏分，它创造 欢迎光临安全人之家 https:/ 了煤进一步氧化的条件，而散热条件并未被改善。所以，任何漏风对 煤炭自燃来说都是很危险的。 （3）贮运因素。在贮存和运输过程中，影响煤自燃的因素要为通风 不充分和干燥的低品级煤因雨淋和喷洒水产生润湿热。 3 煤炭自燃的综合防治措施 3.1 煤层自