怎样才能让煤炭不完全燃烧

　 　1 煤堆自燃的影响因素

1.1 化学成份的影响

煤中含有硫份，硫在一定温度下化学性质发生变化，生成氧化硫，氧化硫遇水生成稀硫酸，其反应过程为放热过程，提高了煤堆中的温度。

1.2 氧气的影响

在各种光、热、雨水等自然力的作用下，煤炭表面与大气中的氧气接触后发生氧化分解与碎裂，并放出热量，同时形成新的表面，新表面又再次氧化，如此反复循环，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到自燃的温度。

1.3 水份影响

煤堆中一定量的水份促使煤中的各种反应的进行，如硫份的酸化，产生的热量又加快了氧化反应过程，加剧了煤的自燃。

1.4 气温气压的影响

经验表明，煤堆的自燃经常发生在秋后大气温度下降时，此季节大气密度比煤堆的空气密度大，因此，渗入煤堆的空气量增大，导致自燃加剧。一般来说，大气温度降低，密度变大，渗入煤堆内的新鲜空气量增加，煤堆的自燃加快，反之亦然。

2 防止煤堆自燃的措施

防止煤堆自燃现象的主要途径是隔绝空气、水份与煤碳的接触，防止温度或水份过度积聚，并采取测温、喷水等预防措施。

2.1 堆煤的方位

由于我国地理位于北半球，阳光照在顶空时偏南，因此，煤堆的方向以南北方向取长为好，以减少阳光的直接照射。地理条件好的电厂，煤场应布置在小山丘的北侧。

2.2 堆煤的场地

煤堆的场地以水泥地面最为理想，地面不宜铺垫空隙度较大的炉渣等物，以防空气由此进入煤堆而增加自燃的危险。场地四周应设有排水沟与煤泥沉淀池，以便排除积水及回收煤泥。煤堆的地势最好比四周稍高一些，以保证排水的通畅，减少水量积聚。

2.3 堆煤的方式

尽量在较低的温度下贮存煤炭，避开中午烈日下进行堆煤，以减少热量的携带。块煤、粉煤混在一起的煤堆，由于煤堆里面即有相当多的空气可以把煤氧化，空气又不能畅通，所以氧化时产生的热量就容易积聚在煤堆里而使温度迅速升高，因此，块煤和粉煤以分开贮存为宜。粉煤单独贮存时可以用推土机一层一层地压紧，尽量减少煤堆里的空气，这样也就不易引起自燃。

2.4 堆煤的形状

煤堆形状以屋脊式为佳，以减少阳光照射及雨水渗入。堆煤角度控制在40～45。，顶部平齐。煤堆的高度一般不超过6 m，煤堆过高，一旦发生自燃，很难进行倒堆或喷水处理。

　 　2.5 堆放的时间

煤堆的存放时间应根据煤质牌号而定，一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些，但以不超过4个月为宜。长焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存时间以不超过一个月为宜。

　 　2.6 煤堆的维护

煤堆部分采煤后，应避免煤堆顶部出现凹陷的面积过大，以减少雨水的聚积及阳光的照射。长期未用的煤堆，有条件的话，煤堆上可铺放一层粘土，在夏季也可在煤堆上喷洒一层石灰水以减少煤堆的吸热。

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。 {TodayHot}

（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。

（3）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。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。

（4）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42～243.6J/g。这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。

（5）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。 {HotTag}

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煤层自燃的预测预报

（1）鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是早期揭露火灾的敏感指标。在矿井的采煤工作面回风道、综掘煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO浓度超限，便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。

（2）采用红外探测法判断高温点的位置，红外探测法其基本原理是，根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置。

（3）用钻孔测温辅助监测。对顶煤破碎或有自燃危险的地点，埋设测温探头，定期监测温度变化情况。

（4）加强漏风检测。定期采用示踪气体法，检查顺槽漏风量。对漏风集中的区域加强观测。

3.2 预防措施

（1）均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先，要在保证冲淡CH4，风速，气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中的形成的工作面均压逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。

（2）喷浆堵漏钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。

（3）注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火是煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围煤体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。

1 对煤燃烧产生的气体进行净化；

2 减少煤的用量，用洁净能源替代煤；

3、大兴兼并破产之风，淘汰落后产能，尤其是发电企业，用风电还有水电来代替煤电。

防治措施：

1.减少煤炭的使用，采用天然气、太阳能等清洁能源，减少污染物的产生；

2.植树造林，利用植物来除去部分污染物；

3.督促企业进一步加强消烟除尘工作，减少废气污染物排放。把污染物先进行处理，再进行排放；

4.煤炭的清洁利用技术的改进和提升，提高煤的品质，减少污染物的产生。

一、煤的自燃因素分析

引起煤自燃的因素较多，主要如下：

（1）煤的炭化程度。煤层的自燃性一般随煤炭的变质程度的增高而降低，一般情况下挥发分含量在12％以下的烟煤难以自燃，但若有其它原因，也可能产生自燃。

（2）煤岩组分：煤层中有集中的镜煤和亮煤，特别是含有丝煤时，煤的自燃倾向就大；而暗煤多的煤，一般不易自燃。

（3）煤的含硫量：含硫分愈高，吸氧能力越大，越易自燃，含黄铁矿、黄铜矿结核较多，也具有自燃危险性。

（4）煤的破碎程度：煤的破碎程度大，增加了煤的氧化表面积，使煤的氧化速度加快，容易自燃。脆性与风化率较大的煤易于自燃。

（5）煤的水分：水分能加速煤的氧化过程，同时使煤体疏松、造成细微裂隙，加大吸氧能力，并降低着火温度，但过多水分则可抑制煤的氧化。

（6）地质构造：地质构造复杂、围岩及煤层破碎带易引起煤层自燃。

（7）开拓开采条件及通风方式：矿井开拓方式和开采方法与通风方式若选择不合理，往往造成丢煤多、煤柱破碎，漏风严重，给煤层自燃造成良好条件，增加自燃的可能性。

二、煤的自燃预测

1、人的感官可以察觉的自燃征兆

（1）巷道中出现雾汽或巷壁“挂汗”；

（2）风流中出现火灾气味，如煤油味、松香味、臭味等；

（3）从煤炭自燃点流出的水和空气较正常的温度高；

（4）当空气中有毒有害气体浓度增加时，人们有不舒服的感觉，如头痛、头晕、精神疲乏等。

2、仪表检测

（1）有下列情况之一者，定为自燃发火

(a)煤炭自燃出现明火、火灾烟雾、煤油味等；

(b)煤炭自燃使环境空气、煤层围岩及其它介质温度升高并超过70℃；

(c)采空区或风流中出现一氧化碳(CO)，其浓度已超过矿井实际统计的临界指标，并有上升趋势。

（2）有下列情况之一者，定为自燃发火隐患

(a)采空区或井巷风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势但尚未达到矿井实际统计的临界指标；

(b)风流中出现二氧化碳(CO2)，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标；

(c)煤炭、围岩及空气和水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到70℃，风流中氧(O2)浓度降低，其消耗量呈上升趋势。

三、防灭火措施

1、 灌浆防灭火。根据技术上可行、经济上节省的原则，建立矿井灌浆防灭火系统。当场地内黄土少，采用黄泥灌浆取土困难时，可采用注凝胶和粉煤灰的防灭火方法。凝胶是一种高分子化合物，粉煤灰可直接从邻近的火力发电厂取得，平时采取局部灌浆的方式，当采空区发火时，则采取满灌。

2、阻化剂防灭火。可以采用机动性喷洒压注工艺系统，对采空区、煤层巷道冒落孔洞、开采线、终采线和煤柱裂隙喷洒、压注阻化剂，覆盖或包裹碎煤，封堵裂隙，阻止煤的氧化，起到防火作用。

3、撒凝胶。对巷中的联络巷、断层带、工作面切眼、运输巷、回风巷等灌撒凝胶，阻止煤层与空气接触，防止煤层氧化自燃。另外，对发火严重的回采工作面，当工作面推进1 个月后，在整个工作面后方的采空区撒凝胶，形成凝胶隔绝带，对采空区起到封闭作用，可有效阻止采空区浮煤的自燃。

4、惰性气体防灭火。对已经自然发火的回采工作面，采用注入惰性气体使其尽快熄灭。在封闭自燃的回采工作面之前，先注入惰性气体，冲淡采空区中的氧气，再利用快速封闭铁门进行密闭，达到灭火和防止瓦斯爆炸的目的。

5、普瑞特防灭火新技术。为克服目前注浆、惰气、凝胶、阻化剂、三相泡沫等防灭火技术的不足，徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学创新的提出了普瑞特防灭火新技术，并研制了普瑞特的装备与材料。普瑞特防灭火新技术很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火技术的优点，又避免了上述各项技术的多数缺点。

1、隔离法，中间部分取走，适用于矿脉煤，大型料场；

2、窒息法，用土用其他不燃物料覆盖，适用于料场煤；

3、抑制法，用化学制剂抑制。

4、冷却法，灌水，适用于中、小型矿堆。

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一、冷却灭火法冷却灭火法，就是将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上，将可燃物的温度降低到燃点以下，从而使燃烧终止。这是扑救火灾最常用的方法。冷却的方法主要是采取喷水或喷射二氧化碳等其它灭火剂，将燃烧物的温度降到燃点以下。灭火剂在灭火过程中不参与燃烧过程中的化学反应，属于物理灭火法。 在火场上，除用冷却法直接扑灭火灾外，在必要的情况下，可用水冷却尚未燃烧的物质，防止达到燃点而起火。还可用水冷却建筑构件、生产装置或容器设备等，以防止它们受热结构变形，扩大灾害损失。二、隔离灭火法隔离灭火法，就是将燃烧物体与附近的可燃物质隔离或疏散开，使燃烧停止。这种方法适用扑救各种固体、液体和气体火灾。采取隔离灭火法的具体措施有：将火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物质，从燃烧区内转移到安全地点；关闭阀门，阻止气体、液体流入燃烧区；排除生产装置、设备容器内的可燃气体或液体；设法阻拦流散的易燃、可燃液体或扩散的可燃气体；拆除与火源相毗连的易燃建筑结构，造成防止火势蔓延的空间地带；以及用水流封闭或用爆炸等等方法扑救油气井喷火灾；采用泥土、黄沙筑堤等方法，阻止流淌的可燃液体流向燃烧点。三、窒息灭火法窒息灭火法，就是阻止空气流人燃烧区，或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物质断绝氧气的助燃而熄灭。这种灭火方法适用扑救一些封闭式的空间和生产设备装置的火灾。在火场上运用窒息的方法扑灭火灾时，可采用石棉布、浸湿的棉被、湿帆布等不燃或难燃材料，覆盖燃烧物或封闭孔洞；用水蒸气、惰性气体(如二氧化碳、氮气等)充人燃烧区域内；利用建筑物上原有的门、窗以及生产设备上的部件，封闭燃烧区，阻止新鲜空气进入。此外在无法采取其它扑救方法而条件又允许的情况下，可采用水或泡沫淹没(灌注)的方法进行扑救。