煤炭自燃讲座_ppt课件

影响煤炭自然发火的因素
（3）煤的含硫量 • 硫在煤中有三种存在形式：硫化铁即黄铁矿(FeS2)、 有机硫以及硫酸盐。对煤自燃起主导作用的是黄铁 矿。黄铁矿的比热小，它与煤吸附相同的氧量而温 度的增值比煤大3倍。黄铁矿在低温氧化时产生硫酸 铁和硫酸亚铁，体积增大，使煤体膨胀而变得松散， 增大了氧化表面积，而且其分解产物比煤的吸氧性 更强，能将吸附的氧转让给煤粒使之发生氧化。在 煤中含黄铁矿越多，就越易自燃。我国许多高硫矿 区如贵州的六枝，四川的芙蓉和中梁山，江西的萍 乡、英岗岭，湖南的杨梅山均属自燃比较严重的矿 区。我国西南主要矿区的统计资料表明，含硫3%以 上的煤层均Байду номын сангаас自然发火煤层。
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1 概述
• 矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、 威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧， 是煤矿生产中的主要自然灾害之一。 • 矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资 源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体， 危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、 煤尘爆炸，进一步扩大其灾难性。我国每年都有 多起矿井火灾恶性事故发生，给矿井带来巨大的 灾难。 • 矿井火灾按引火热源分
B.井口密 闭摧毁
C 井口风 门倒塌
D.风机房 炸上天
2 煤炭自燃
• 我国存在有煤炭自燃的矿井占矿井总数的56%，具 有自然发火危险的煤层占累计可采煤层数的60%； 煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的85～90%。 • 近年来我国广泛采用综采放顶煤开采技术，使生 产效率大幅提高。但这种采煤方法采空区遗留残 煤多、冒落高度大、漏风严重，使得自然火灾发 生频繁，常常价值几千万元的综采装备被封闭在 火区中，此外还使大量的煤炭被火区冻结，造成 巨大的经济损失。煤炭自燃已成为制约高产高效 矿井安全生产与发展的主要因素之一。
煤的着火点温度
• 自热期的发展有可能使煤温上升到着火温度 (Ts)而导致自燃。 • 煤的着火点温度由于煤种不同而变化
–无烟煤 –烟煤 –褐煤 一般为400℃ 320～380℃ 270～350℃。
煤炭自燃的条件
• 煤具有自燃倾向性 • 有连续的供氧条件 • 热量易于积聚
影响煤炭自然发火的因素
（1）煤的变质程度 • 煤的变质过程伴随着煤分子结构的变化，碳化程 度越高，煤体内含有的活性结构越少。所以煤的 变质程度是煤自燃倾向性的决定性因素。影响煤 自燃的因素又很多，所以同一变质程度的煤可能 自燃，也可能不自燃。现场的统计表面，褐煤最 易自燃，无烟煤最不易自燃，烟煤介于二者之间。 • 烟煤的煤化度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烧时 烟多而得名。烟煤是自然界最重要，分布最广， 储量最大，品种最多的煤种。根据煤化度的不同， 我国将其划分为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、气煤、 肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。
– 外源火灾 – 自燃火灾
2002年国有重点煤矿事故严重度的统计
10 9 8 7 事故严重 6 度（死亡 5 人数/起） 4 3 2 1 0
9.35
3.24
3.19
瓦斯
瓦斯事故
火灾
火灾事故
水灾
水灾事故
矿井封闭达1000多万m3，火区范围广（300多万 m3）
1. 立项背景与总体思路
A 烟雾冲 出井口
影响煤炭自然发火的因素
（2）煤岩成分
• 煤岩成分一般分为丝煤、暗煤、亮煤和镜煤四种。在不同的煤炭 中，这四种成分的数量变化很大，通常煤体中大多数是暗煤和亮 煤，除极少数的情况外，丝煤和镜煤仅仅是煤中的少量混杂物质。 • 不同的煤岩成分有着不同的氧化性。在低温下，丝煤吸氧最多， 但是，随着温度的升高，镜煤吸附氧能力最强，其次是亮煤，暗 煤最难于自燃。丝煤结构松散，吸氧量强，在常温条件下，丝煤 吸附氧的数量较其它煤种要多1.5～2.0倍，50℃时为5倍。丝煤 的着火温度低，仅为190—270℃。所以人们认为，在常温条件下， 丝煤是自燃的导因，起着引火物的作用。 • 镜煤与亮煤脆性大，易破碎，灰分少，其次生的裂隙中常常充填 有黄铁矿，开采中易碎裂为微细的颗粒，细微状的煤粒或黄铁矿 都有较高的自燃氧化特性，因此它的氧化接触面积大，着火温度 低。故镜煤与亮煤在丝煤吸附氧化升温的促使诱导下容易自燃。
煤炭自燃讲座
个人简介
• 中煤劳保学会矿井通风专 委会秘书长，江苏省青蓝 工程优秀青年骨干教师、 孙越崎青年科技奖获得者 • 赴美、澳、英、南非、孟 加拉、新加坡等国进行学 术交流、合作科研 • 从事煤矿火灾、瓦斯治理 等科研工作，完成科研项 目30余项，获1项国家科技 进步二等奖、8项省部级奖、 3项发明专利
煤炭自燃过程
• 根据现有的研究成果，人们认为煤炭的氧化 和自燃是基一链反应。煤炭自燃过程大体分 为3个阶段：①潜伏期；②自热期；③燃烧 期。
自热温度（Self-heating temperature，SHT）
• 自热温度也称临界温度，是能使煤自发燃烧的最低 温度。一旦达到了该温度点，煤氧化的产热与煤所 在环境的散热就失去了平衡，即产热量将高于散热 量，就会导致煤与环境温度的上升，从而又加速了 煤的氧化速度并又产生更多的热量，直至煤自燃起 来。 • 煤的自热温度与煤的产热能力和蓄热环境有关，对 于具有相同产热能力的煤，煤的自热温度也是不同 的，主要取决于煤所在的散热环境。如浮煤堆积量 越大，散热环境越差，煤的最低自热温度就越低。 因此应注意即使是同一种煤，其自热温度不是一个 常量，受散热（蓄热）环境影响很大
Powder Plant
Coal Dusts
1、煤自燃
2、奶粉自燃
3、堆积的草垛 4、黄磷 5、堆积的油纸油布
煤炭自然发火机理
• 1862年，德国人戈朗布曼（Grumbman）发表了第一篇关于煤炭自 燃起因的文章。一百多年来，为了解答煤为什么能够自燃，人们 进行了不懈的努力与探索，提出了若干学说来解释煤的自燃，如 黄铁矿作用、细菌作用、酚基作用，煤氧复合作用等学说。 • 黄铁矿作用学说认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿(FeS2)与空 气中的水份和氧相互作用、发生热反应而引起的。 • 细菌作用学说认为，在细菌作用下，煤在发酵过程中放出一定热 量对煤自热起了决定性作用。 • 酚基作用学说认为，煤的自热是由于煤体内不饱和的酚基化合物 强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定量的热量而造成的。 • 煤氧复合作用学说认为，原始煤体自暴露于空气中后，与氧气结 合，发生氧化并产生热量，当具备适宜的储热条件，就开始升温， 最终导致煤的自燃。