浅析褐煤煤场存储自燃成因及应对措施
摘 要：随着火力发电厂褐煤燃用比例的增加，对褐煤自燃特性、煤场储存的研究变得具有重要意义。为了将因褐煤自燃导致的褐煤热值损耗降到最低，本文就煤场褐煤储存过程中自燃成因进行剖析，及时采取应对措施，以优化煤场管理。
关键词：褐煤；自燃；存储
近年来，煤炭价格持续走高，许多火力发电厂本着节约经济成本、降耗节能的原则，燃煤锅炉逐渐开始燃烧热值低、稳定性较差、价格相对低廉的褐煤。然而，由于褐煤的煤化程度较低，极易氧化和自燃，造成热值损失，这对褐煤的存储提出极大的挑战。为此，本文主要从以下方面进行探索研究：研究褐煤自燃成因，剖析煤场自燃现象，尽可能减少因煤场褐煤自燃导致的热量损耗，合理安排褐煤掺配掺烧，优化煤场管理。
1.
煤堆自燃原理
煤炭自燃的主要原因是煤与氧相互作用产生热量并集聚。煤堆发生自燃需同时具备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，反应了煤的变质程度，水分、灰分、含硫量、粒度、孔隙度、导热性是煤自燃的主要因素。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，一般情况下煤的变质程度越低，越易自燃。
（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。煤的粒度越大，煤块之间的间隙越大，其供氧条件越好。
（3）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的热量时，才能使热量聚集，温度上升，达到煤的着火点后发生自燃。
（4）氧化时间
煤从氧化到自燃有一个过程，氧化时间达到自燃发火期才能自燃。
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。褐煤是在常见的三个煤种中煤化程度低、挥发分高，易于氧化的煤种，自燃倾向性强，如果储存不当或者时间过长，极易引发自燃。
汽车自燃
2. 煤场褐煤存储自燃原因分析
根据煤的自燃原理以及通过对煤场褐煤堆积的实际考察分析，导致褐煤自燃的原因主要有以下五个方面：
（1）由褐煤煤质本身特性决定。褐煤的煤化程度低、粒度大、挥发分高（Vdaf>37%），自燃倾向性强，容易氧化及自燃。如图1-1，1-2。
图1-1 汽车褐煤卸车现场 图1-2 港口褐煤堆场
（2）褐煤自燃是一个缓慢的低温氧化过程。褐煤在低温氧化反应过程中，主要发生烷基侧链断裂，然后氧化反应放热，导致温度逐渐升高，至（60～80）℃以后温度升高速度骤然加快，当达到煤的着火点（270～300）℃时，引起自燃。如图1-3。
图1-3 煤场褐煤自然
（3）褐煤粒度不均而产生离析。褐煤本身粒度不均匀，在堆卸煤过程中容易发生离析现象，造成煤堆上部煤样粒度小，煤堆下部煤样粒度大。粒度大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。煤的粒度越大，煤块之间的间隙越大，其供氧条件越好。煤样越容易自燃。如图1-4。
图1-4 褐煤粒度离析
（4）取料操作不规范导致表面积增大。斗轮机在取料不规范，取料面形成凹凸层面，增大褐煤与氧气接触面，给煤堆内部氧化创造了条件容易自燃。如图1-5。
图1-5 斗轮机取料作业面
（5）褐煤自燃后不能用浇水的方式灭火，因为褐煤挥发分高，易于燃烧并冒烟，含有可溶于碱液内的腐殖酸，褐煤遇水后，挥发分会在短时间内放出，遇明火燃烧，由此造成越浇越
旺的现象。
3. 防止煤场褐煤自燃的应对措施
为防止煤场中的褐煤自燃，根据上述对褐煤自燃的原因分析及现场实际考察，提出以下措施：
（1）采购不同煤种煤炭，根据其自燃倾向性进行分类堆放，特别是褐煤，不能与烟煤混堆在一起，并经试验确定不同煤种的最佳存储时间，一般约为20天，建议在褐煤热值急剧下降前将其进行掺配掺烧。。
（2）褐煤在堆卸过程中易产生粒度离析，应使用推土机将煤层层压实，尤其是将堆边大块煤样部分压实，减少煤粒空隙度，最大限度降低褐煤与氧气的接触机会。如图2-1。
图2-1 载重机械压实煤堆
（3）堆取褐煤操作规范，在上仓、转堆时规范取料提高标准，保证取料面平整，减少褐煤内部氧化，防止煤样自燃。如图2-2。
图2-2 斗轮机平整堆取料
（4）提升煤场现场管理，加强煤场巡检力度，定期对煤堆测温，发现有局部温度升高、冒热气、冒烟等现象时，应增加测温次数；或者选用科学先进的测温设备随时监控，防止褐煤自燃或自燃范围扩大。
（5）当煤堆自燃后，确定煤堆燃烧范围用挖机，边挖出着火煤层，边浇水降温，使其在大气环境中冷却后及时压实，或直接上仓燃烧。如图2-3。
图2-3 挖掘机与喷同步作业
从煤堆自燃需具备的4个条件入手，通过对煤场煤堆自燃情况及现场考查分析，出煤堆自燃的原因及解决措施。通过试验查，应尽量减少褐煤的存储时间，一般约为20天，烧旧存新，合理安排褐煤掺配掺烧，减少褐煤自燃导致的热量损失。这为煤场管理及防止煤场褐煤自燃提供参考意见，规范煤场管理，最大限度减少因煤场褐煤煤堆自燃引起的经济损失。
作者简介：吴宫莲（1986.08~），女，籍贯：福建省将乐县；学历：硕士研究生；职称：工程师。