煤炭自燃機理及防治措施

煤炭自燃機理及防治 措施
1 煤的自燃機理
1.1 概述
關於煤的自燃問題，長期以來，一般都認為煤中黃鐵礦的存在是自燃的原因，由於黃
鐵礦氧化成為三氧化二鐵及三氧化硫時能放出熱量，在有水分參加的情況下，可以形成硫酸，它是很強的氧化劑，更加速煤的氧化，促進煤的自燃。
需要指出，有的含有黃鐵礦的煤，雖然經過長斯放置，並不一定發生燃，而不含或少含黃鐵礦的煤也有自燃現象。因此，煤的自燃並非完全因含有黃鐵礦而引起。其主要原因是由於吸收了空氣中的氧氣，使煤的組成物質氧化產生熱量，再被水濕潤，就放出更多的濕潤熱，也會加速煤的自燃。此外，煤的自燃還與煤本身的性質有關。如煤的品級；煤的顯微組分、水分、礦物質、節理和裂隙；煤層埋藏深度和煤層厚度；開采方法和通風方式等。煤的自燃從本質上來說是煤的氧化過程。
1.2 煤自燃的不同階段
（1）水吸附階段。與其他階段不同，這個階段隻是個物理過程，煤與氧不會發生反應，煤吸附水雖不是煤自燃的根本原因，但他對煤自熱，特別是低品級的煤自熱有重要影響。當水被煤吸附時會放出大量熱，即潤濕熱。所以，多數情況下該階段對煤的自燃都起著關鍵作用。
（2）化學吸附階段。煤自燃過程首先在這個階段發生化學反應。該階段的反應溫度為環境溫度至70℃。這伸過程中煤吸附氧氣會產生過氧化物，因而叫做化學吸附階段。化學吸附階段煤重略有增加，並產生氣體，其中的CO可作為 標準氣體，通過監測CO濃度可對煤的自燃進行早期預報，化學吸附階段需要少量水參加反應。根據煤的品級和類型不同，化學吸附的放熱量在5.04～6.72J/g之間變化。若煤溫達到70℃時會分解，煤重隨之在幅度下降，甚至比原始煤重還要輕。煤中水汾的蒸發可帶走一些熱量，該過程產熱量晨16.8～75.6J/g間變化。若煤氧化進行到這個階段，想使其不自燃是非常困難的。
（4）煤氧複合物生成階段。該階段生成一種穩定的化合物，即煤氧複合物。其反應溫度範圍為150～230℃。產生的熱量25.2～003.4J/g。這個階段煤重又有所增加，煤氧化進行到這個階段必然發生自燃。
（5）燃燒初始階段。這是煤氧複合物生成階段到煤快速燃燒階段的過渡時期，煤溫達230℃時，煤氧化可進行到個階段。此時煤的反應熱為42～243.6J/g。這些熱量使煤迅速上升促進了煤的快速燃燒。
（6）快速燃燒階段。這是煤自熱的最後階段，它描述了煤的實際燃燒過程。依氧氣供應充足與否，這個階段可能發生幹餾、不完全燃燒或 安全燃燒。如果燃燒充分，其反應熱等於煤的發熱值。
2 煤的自熱影響因素
2.1 煤質
煤質本身對煤自熱敏感性有顯著的影響。
（1）煤的品級。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，幹燥褐煤最易自熱而無煙煤幾乎不自熱。但含有大最水分的褐煤較純褐煤不易自燃。
（2）煤的水分含量。煤中水分的含量對煤的自燃性有很大影響。水分含量達飽和的煤，特別是在水分含量高的褐煤和次煙煤被開采和幹燥前，煤體不再吸附水分，因而不能放出潤濕熱。煤氧化放出的熱量通常使內在水分溫度升高。另一方麵，自熱時的化學反應需要有少量的水分參加。低口級煤水分含量遠遠大於化學反應的需要量。因而，對低品級煤來說，水分實際上是煤自熱的阻化劑。
（3）礦物質。煤中的礦物成分也叫灰分。它可與氧反應放熱增加煤溫，而且使煤分解以增加煤與空氣接觸的表麵積，如黃鐵礦，它可以吸收氧化反應放出的部分熱量降低煤的氧化反應進程；煤的高灰分使單位質量的氧化熱降低。
2.2 開采和貯運的環境因素
環境因素對煤自熱的影響為：可使煤的水分含量發生變化；改變煤氧接觸條件：使生產成的熱量擴散。可分為：
（1）地質因素。斷層和裂隙有利於空氣和水分與煤接觸。因而散熱沒有明顯增加，卻增加了煤發生氧化的機會和水的吸附。也就是說斷層和裂隙增加了煤自燃的危險性。埋藏深的煤層地麵漏風較少。采空區遺煤（特別對於厚煤層）因不能完全回采而增中了煤的自燃危險性。 關鍵詞：防治 措施機理煤炭