第二章 煤的自燃及其特性
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矿井中的煤自燃特点和一般规律煤矿里的煤自燃问题,听着就让人头大。
别小看这事儿,矿井中的煤自燃可真的是一颗定时炸弹!你要是站在矿井的角度看,煤自燃就像是个隐形的“敌人”,说不定哪天它就会突然“爆发”出来,把大家吓个半死。
你说煤本来是黑乎乎的东西,怎么突然就能着起来呢?其实啊,这背后有个特别复杂的过程,咱们得从头说起。
煤的自燃,和它的成分、存储的方式、空气的湿度、温度都关系大。
不知道你有没有想过,矿井里那个闷热潮湿的环境,正是煤自燃的“温床”。
煤块在矿井里长时间堆积,跟空气接触不多,里面的温度慢慢就积攒起来了。
突然有一天,它遇到一个合适的温度,可能就像打火机按了一下,点着了。
哎,你以为是偶然,实际上每个细节都能引发它的自燃。
这样一来,这煤块就开始闷烧起来,不见火光,也不冒烟,但温度可不低。
你可能觉得,煤自燃的事情听起来挺抽象的,对吧?但实际上,煤自燃发生的时候,不仅是煤自个儿“发火”,连带着矿井内的空气质量、环境条件都能受到影响。
更要命的是,煤自燃一旦发生,它会渐渐加剧,温度越来越高,甚至一不小心,可能会引发大规模的火灾。
想想看,矿井一旦起火,通风不畅,气体积聚,浓烟滚滚,根本不是个小事。
火不易扑灭,损失也大,毕竟煤矿里面可不是一个人两人的事,成千上万的矿工可都在里面工作,万一出现个意外,后果简直不可想象。
再说了,煤的自燃并非是简单的“点着了”那么简单。
煤本身带有一定的“气质”,它的吸湿性和含水量,以及周围的氧气含量,都能直接影响它自燃的几率。
你知道吗?煤的种类繁多,像褐煤、烟煤、无烟煤这些,它们的自燃特性也不一样。
有些煤矿坑底是湿气重的地方,煤矿里的温度一般都比较高,一旦这些煤含水量高,慢慢地它们就能在“适当的条件”下滋生热量,最终燃烧。
这个过程看似是煤的“慢性自杀”,但它一旦引发了火灾,所有的慢热都成了燃烧速度超快的火场,谁也不敢轻视。
我记得有一回,矿区里就发生过一次煤自燃的事件。
那天,矿工们照常下井工作,结果突然矿井的监控设备发出了警报,煤块的温度逐渐升高,局部区域的氧气浓度开始发生变化。
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5.04~6.72J/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16.8~75.6J/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150~230℃。
产生的热量25.2~003.4J/g。
煤粉特性及自燃爆炸的条件第一篇:煤粉特性及自燃爆炸的条件煤粉特性及自燃爆炸的条件煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。
1.1 煤粉的流动性它的尺寸一般为0~50微米,其中20~50微米的颗粒占多数。
干的煤粉能吸附大量的空气,它的流动性很好,就像流体一样很轻易在管道内输送。
由于干的煤粉流动性很好,它可以流过很小的空隙。
因此,制粉系统的严密性要好。
1.2 煤粉的自燃与爆炸积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时,会发热使温度升高,而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化,若散热不良时会使氧化过程不断加剧,最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。
在制粉系统中,煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合成的云雾状的混合物,它一旦碰到火花就会使火源扩大而产生较大的压力(2~3倍大气压),从而造成煤粉的爆炸。
影响煤粉爆炸的因素很多,如挥发分含量,煤粉细度,气粉混合物的浓度,温度湿度和输送煤粉的气体中氧的成分比例等。
一般说来挥发分含量VR<10%(无烟煤),是没有爆炸危险的。
而VR>25%的煤粉(如烟煤等),很轻易自燃,爆炸的可能性也很大。
煤粉越细越轻易自燃和爆炸,粗煤粉爆炸的可能性较小。
例如烟煤粒度大于0.1毫米几乎不会爆炸。
因此,挥发分大的煤不能磨得过细。
煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。
实践证实,最危险得浓度在1.2~2.0kg/m3,大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。
在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。
制粉设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。
气粉混合物温度越高,危险性就越大。
煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程,是在0.01~0.15s的瞬间大量煤粉忽然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。
潮湿煤粉的爆炸性较小,对于褐煤和烟煤,当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。
2 制粉系统爆炸原因分析引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置,制粉系统处于封闭状态,引爆的火源主要是磨煤机入口积煤,细粉分离器水平段入口管积粉,粗粉分离器积粉自燃,根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析,主要原因如下。
第二章煤的自燃及其特性煤自燃是煤矿生产中的主要自然灾害之一。
自十七世纪以来,人们就开始对煤的自燃现象进行研究,提出了解释煤自燃的多种假说,但由于煤的化学结构非常复杂,人们至今还不能完全阐述清楚煤的自燃机理。
尽管如此,人们仍在对煤的自燃机理孜孜探求。
近些年来通过对煤自燃的宏观特性(氧化产热量、产物和耗氧量)与煤自燃过程中微观结构(官能团、自由基)的变化特征的深入研究,对煤自燃的认识不断深入。
本章将较全面地介绍煤炭自燃研究方面的新进展,较深入地对煤自燃过程及影响因素进行分析,较系统地阐述煤在低温氧化过程中的自燃特性和煤自燃倾向性、自然发火期等的测试与确定方法。
第一节煤的基础特性煤的自燃特性是由其基础特性决定的。
在对煤的自燃特性进行研究之前,有必要了解一下煤的形成、分类、组成特点、热物理性质和表面特性等相关知识。
一、煤的形成及分类煤是由植物形成的。
根据成煤植物种类的不同,煤主要可分为两大类[1],即腐殖煤和腐泥煤。
由高等植物形成的煤称为腐殖煤,它分布最广,储量最大;由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。
通常所讲的煤,就是指腐殖煤。
由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程,一般需要几千万年到几亿年的时间。
转化次序是:植物、泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。
整个成煤作用可划分为几个阶段:植物向泥炭转化作用过程,泥炭向褐煤的转化为成岩作用过程,褐煤向烟煤、无烟煤的转化成为变质作用过程,成岩作用和变质作用又合称为煤化作用过程。
中国煤炭分类[2],首先按煤的干燥无灰基挥发分>37%、>10%、≤10%,将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。
然后烟煤又按挥发分>10%~20%、>20%~28%、>28%~37%和>37%的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤,同时还根据表征烟煤煤化程度的参数(粘结指数、胶质层最大厚度或奥亚膨胀度),将烟煤划分为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤。