煤炭的燃烧过程分析苗媛
煤炭的燃烧过程
煤炭的燃烧过程一、煤碳的燃烧过程煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。
挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。
此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。
温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。
层燃炉温度通常在1100~1300℃。
2、空气。
空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。
3、时间。
要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。
碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。
也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。
因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。
如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。
对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。
因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。
二、链条炉排的燃烧特点链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。
煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。
燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。
煤的自燃发展过程
煤的自燃发展过程煤炭自燃一般是指：煤在常温环境下会与空气中的氧气通过物理吸附、化学吸附和氧化反应而产生微小热量，且在一定条件下氧化产热速率大于向环境的散热速率，产生热量积聚使得煤体温度缓慢而持续地上升，当达到煤的临界自热温度后，氧化升温速率加快，最后达到煤的着火点温度而燃烧起来，这样的现象和过程就是煤的自燃（或称之为煤的自然发火、煤矿的自燃火灾）。
根据现有的研究成果，认为煤炭的氧化和自燃是基链反应，一般将煤炭自燃过程大体分为3个阶段：即低温氧化阶段、自热阶段、燃烧阶段。
（1）低温氧化阶段煤在低温情况下与空气接触时，吸附空气中的氧（O2）而生成不稳定的氧化物羟基（—OH）与羧基（—COOH），并放出少量的热。
这一阶段既观测不到煤体温度的变化，也体验不到周围环境温度的上升，煤的氧化进程平稳而缓慢，是一个十分隐蔽的氧化过程，但煤的质量有所增加，其增加质量相当于所吸附氧的质量，化学性质变得活泼，着火点温度降低，很难发现其外部特征，故称为潜伏期或准备期。
由于煤的自燃需要热量的聚积，在该阶段因环境起始温度低，煤的氧化速度慢，产生的热量较小，因此需要一个较长的蓄热过程，它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。
（2）自热阶段经过低温氧化阶段之后，煤的氧化速度加快，发热量急剧增加。
如果热量来不及散失和导出，就会使煤的自热加速，不稳定的氧化物分解成水（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）。
氧化产生的热量使煤温继续升高。
据硏究，煤的温度毎升高10℃，氧化速度就增加2~3倍，当超过自热的临界温度（60~80℃），煤温上升速度急剧加快，氧化进程加速，开始出现煤的干馏，生成芳香族的碳氢化合物（C x H y）、氢（H2）、一氧化碳（CO）等可燃性气体。
这时的特征是：空气中的氧含量减少，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）含量增加，煤中的水分被蒸发，空气的温度升高并出现雾气，支架及巷道壁上有水珠，这就是煤的自热期（3）燃烧阶段如果煤的自热温度继续升高，当温度达到着火点温度（300~500℃）时，就会发生燃烧现象。
最新煤的燃烧过程及燃烧条件
煤的燃烧过程及燃烧条件------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx煤的燃烧过程及燃烧条件煤的燃烧是复杂的物理化学过程,煤进入炉内,收到高温烟气的加热,温度逐渐升高,在此期间经历干燥、干馏、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧、焦炭燃尽等各个阶段.1、干燥：煤被加热时，首先是水分不断蒸发,煤被干燥，显然,煤中水分多，干燥多消耗的热量也多,时间也长。
2、干馏:煤被干燥后,继续被加热,达到一定温度就开始析出挥发分,同时生成焦炭，即是煤的干馏过程,每种挥发分越多,开始析出挥发分的温度越低，加热的温度越高,时间越长，析出的挥发分越多,因此，测定挥发分时规定了加热的温度和时间。
挥发分多，其中碳氢化合物也越多，重碳氢化合物在高温、缺氧的条件下,会进行热分解，形成微笑的碳粒，称为炭黑。
由于碳粒很小很轻，在炉内不易烧掉而随烟排走,形成黑烟,为了使燃烧充分,不冒黑烟，必须保证挥发分燃烧所需足够高的温度和充足的空气,例如加装二次风。
只有当挥发分达一定浓度,而且到一定温度时，才能着火燃烧，干馏阶段为燃烧前的准备阶段。
煤在燃烧的准备阶段中,非但不放热而且要吸收热量，所以必须组织好热量供应,其热源来自炉膛火焰或高温烟气、炽热的炉墙和炉拱等.热量供应情况就决定了准备阶段的时间长短。
3、挥发分着火燃烧:煤继续被加热，挥发分不断析出，而且温度也随之提高，挥发分中可燃物质与氧气的化学反应也在逐渐加快,当挥发分达到一定温度和浓度时，化学反应速度急速加快，着火燃烧，形成明亮的黄色火焰,这里，挥发分要加热到一定的温度时个重要条件.不同的煤的挥发分着火温度时不一样的，通常我们将挥发分着火温度看成煤的着火温度，挥发分燃烧时放出热量,将焦炭加热到赤红程度(已达到能够着火的温度），但是焦炭并不会立刻燃烧，因为挥发分包围了焦炭，挥发分首先遇氧将氧耗掉了,氧气不能扩散到焦炭的表面，焦炭只能被加热而不能燃烧。
煤炭的燃烧及燃烧产物
煤炭的燃烧及燃烧产物煤炭作为一种主要的化石燃料，在我国的能源结构中占据着举足轻重的位置。
无论是工业、交通还是居民生活，都离不开煤炭的供应。
然而，煤炭的燃烧带来了许多环境问题，如二氧化碳排放、大气污染等。
因此，在煤炭的利用过程中，理解煤炭的燃烧过程及燃烧产物的特性，有助于制定出更加环保、可持续的能源政策并控制污染的害处。
一、煤炭的燃烧过程煤炭的燃烧可分为三个阶段：热解、氧化和燃烧后反应。
其中，热解是指煤炭在缺氧情况下被加热而分解成气体和固体产物的过程。
氧化即为煤炭与氧气反应并在此过程中吸热。
最后阶段为燃烧后反应，煤炭燃烧完毕后剩余的残留物与氧气继续反应。
热解阶段的主要反应会得到一些有害物质，如一氧化碳和苯等，这些产物对人体有害，同时也是大气污染的主要来源。
氧化阶段中，氧气与可燃物质反应放出热量。
这个过程相当于火焰，包括了氧化剂与可燃物质的反应，已经热反应（极佳的烟雾状），不同种类的煤炭会产生不同颜色的火焰。
在煤炭燃烧后反应阶段，会发生比较复杂的反应，产生一系列的二次污染。
二、煤炭燃烧产物的特性二氧化碳是煤炭燃烧产物中排放量最大的，其影响不仅在于排放一定量的大气污染物，同时还会影响全球气候变化。
一氧化碳的排放量相对较少，但危害较大，会使人体产生死亡或失去工作能力。
二氧化硫和氮氧化物则是导致酸雨和疾病的主要原因，对于环境质量和人类健康都有着非常重要的影响。
煤炭燃烧后会残留固体：灰渣，这也是固体废弃物的一种。
找到处理这些固体废弃物的途径也是十分重要的问题之一。
但是，近年来随着技术的发展，废渣的处理、气化等技术成为了主流趋势。
三、如何降低煤炭燃烧带来的污染由于煤炭在我国能源体系中所占比重巨大且其燃烧所产生的排放物对大气环境及人类健康乃至全球气候带来的危害，使之成为一个急需解决的难题。
为了降低煤炭燃烧带来的污染，可以循环经济的方式减少排放或是通过煤气化技术等方式实现无排放或排放极少的燃烧方式。
目前，一些创新技术也在积极寻求解决煤炭燃烧所带来的环境问题，比如，对煤炭的燃烧过程进行优化掌控，使用物理、化学或生物技术处理废渣等等。
煤炭自燃火灾分析及采取的安全措施
加强员工培训
对煤炭从业人员进行消防安全培训，提高员工的火灾防 范意识和技能。
提高防范意识
定期检查
对煤炭堆场进行定期检查，发现隐患及时整改。
火源管理
严格控制火源，禁止在煤炭堆场吸烟、动火等行 为。
警惕异常现象
关注煤堆温度变化、气味等异常现象，及时采取 措施处理。
煤炭自燃的外因
环境的温度和湿度
环境温度越高，越有利于煤的氧化和自燃；而湿度过大则会使煤的表面形成水膜，阻碍了氧气的扩散和吸附，从 而延缓了煤的自燃过程。
通风条件
通风条件对煤的自燃也有很大的影响。当通风条件较好时，氧气能够充分接触煤的表面，加速了煤的氧化过程； 而当通风条件较差时，煤的氧化过程会减缓。
煤炭自燃火灾分析及采取 的安全措施
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目 录
• 煤炭自燃火灾概述 • 煤炭自燃火灾原因分析 • 煤炭自燃火灾预防措施 • 煤炭自燃火灾应急措施 • 煤炭自燃火灾的教训与启示 • 相关案例分析
01
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煤炭自燃火灾概述
煤炭自燃的定义
煤炭自燃是指煤在无外界明火点燃条件下，由煤自身氧化产生的热量使煤缓慢氧 化，并逐渐积聚热量，使温度升高到煤的着火点而引起自燃。
煤的变质程度越高，其自燃倾向性越强。例如，褐煤和长焰煤等低变质程度的 煤，自燃倾向性较低；而烟煤和无烟煤等高变质程度的煤，自燃倾向性较高。
煤的含水量
煤中含有适量的水分，有利于煤的自燃。因为水分可以促进煤中有机质的分解 和氧化，同时水分还能吸附和溶解一些易燃气体，如甲烷和一氧化碳等，这些 气体在煤的氧化过程中会产生热量，从而加剧煤的自燃。
煤的自燃过程是什么？如何预防？
煤的自燃过程是什么？如何预防？
煤炭的自然过程是非常复杂的，这个过程的发生、发展与化学动力学、化学热力学，即化学反应机理与反应速度；物质结构（内部结构及其性质和变化）等理论有关，现在大致上认为煤炭自燃大体可以分为3个主要阶段。
1、潜伏阶段
以物理吸附为主，煤的表面形成不稳定的氧化物或有的游离基等，煤的氧化过程平缓而缓慢，煤温不断升高，无宏观现象，有微量的CO释放出。
2、自热阶段
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。
该阶段煤炭氧化放热比较大，煤温及环境温度升高；煤开始出现干馏，产生CO、CO2、H2和碳氢化合物类气体，并散发出煤油味和其他芳香气味；有水蒸气放出，煤中内在水分也开始蒸发，火源附近出现雾气，遇冷会在航道壁面上凝结水珠；煤观构发生变化，耗氧量较潜伏期有明显增加。
3、燃烧阶段
煤温达到自燃点后，若能得到充分的供氧，则发生燃烧，出现明火，产生大量的高温烟雾和水蒸气；若供氧不充分，则只有烟雾无明火，此即为干馏或阴燃。
为预防煤炭自燃，可以向有自燃倾向的煤层中注入徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料。
普瑞特防灭火材料集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。
煤的先进燃烧技术
煤的先进燃烧技术煤的先进燃烧技术煤的先进燃烧技术化艺1101 苗蓓目前，在我国的能源消费结构中，煤炭是第一能源，以煤、石油、和天然气为主的化石燃料的使用也随之带来一系列的环境问题。
煤是最重要的固体燃料，它是一种不均匀的有机燃料，主要由植物的部分分解和变质形成的，所以其形成要经历一段很长的时期，常常是处于高压覆盖层以及较高的温度条件。
而在燃烧过程中，煤的发热量低，灰分含量高，含硫量虽然比重油低，但为获得同样热量所耗煤量要大的多，所以产生的硫氧化物反而可能更多。
煤的含氮量约比重油高5倍，因而氮氧化物生成量也高于重油，此外煤的燃烧还会带来汞、砷等微量重金属类污染，氟、氯等卤素污染和低水平的放射性污染。
因此，采用先进的燃烧技术可以使煤充分燃烧，产生的污染会随之减少。
控制NO x 排放的技术措施可以分为两类，一是所谓的源头控制，其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NO x 的生成反应，另一类是所谓的尾部控制，其特征是把已经生成的NO x 通过某种手段还原为N 2，从而降低NO x 的排放量。
低NO x 燃烧技术措施一直是应用最广泛的措施，即便为满足排放标准的要求不得不使用尾气净化装置，仍需采用它来降低净化装置入口的NO x 浓度，已达到节省费用的目的。
从20世纪50年代起，人们就开始了燃烧过程中氮氧化物生成机理和控制方法的研究，到70年代末和80年代，低NO x 燃烧技术的研究和开发达到高潮，开发出低NO x 燃烧器等。
90年代后，已开发的低NO x 燃烧器经过大量改进和优化，日臻完善。
一、低NO x 燃烧技术目前工业采用的低NO x 燃烧技术主要包括低氧技术、烟气循环燃烧、分段燃烧和浓淡燃烧技术等。
1、低氧燃烧技术NO x 排放量随着炉内空气量的增加而增加，为了降低其含量，锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行，一般来说，可以降低15%-20%。
锅炉采用低空气过剩系数运行技术，不仅可以降低NO x ，还减少了锅炉排烟热损失，提高锅炉热效率。
煤炭自燃火灾分析及采取的安全措施
煤炭自燃火灾分析及采取的安全措施煤炭在运输、储存和使用过程中，存在着自燃的危险性。
煤炭自燃火灾的产生与多种因素有关，主要包括煤炭质量、储存环境、温度、湿度、气流、微生物、发热自燃物等因素。
下面我们将对煤炭自燃火灾进行分析，并介绍采取的安全措施。
一、煤炭自燃火灾的成因1.煤炭自身属性煤炭是一种复杂的有机物体，其中含有一定数量的挥发分、水分和氧化物。
这些物质在空气的存在下，通过氧化反应会产生热量，若处理不当会导致煤炭质量下降和引发自燃。
2.储存环境煤炭在储存时将收到一系列的环境影响，如空气中的氧气含量、湿度、温度等。
湿煤的水分与煤的内在热能反应相结合，造成了进一步的热量释放。
若存放环境通风不良，氧气供应不足，煤炭内的氧气也会过度消耗，因此难以维持内部平衡。
当煤堆内温度升高时，煤炭内的水分将开始蒸发，进一步加剧煤体内温度升高，从而导致自燃火灾的产生。
3.微生物煤堆中会存在大量微生物，它们对煤炭的分解产物活跃和生长需要大量的水和茁壮的煤。
微生物分解的成分包括仍未分解的有机分子、代谢产物和微生物的生物物质。
当煤堆处于适温和适湿度的情境下，会给微生物提供一个适宜的生长环境，这将产生进一步热能，造成煤的自燃。
二、采取的安全措施1.定期检查煤堆的评价和检查将有助于预防煤炭自燃火灾的产生。
为了避免自燃火灾，需要通过视察、观察、有针对性的检测，进行煤堆的检查。
如发现发热的煤，应及时清理和处理。
2.加强通风通过对煤堆进行通风，有助于煤堆内外环境空气的交换，促进水分和紫外线的清除，平衡煤堆内部环境。
应适当调节通风风量，控制通风时间，保证煤堆内部空气流动，消除堆内吸附的湿气和挥发物。
3.储存温湿度控制煤温度过高，湿度过大，都将影响煤的自燃。
应保持储存地点通风，环境干燥，温度控制在20℃以下。
在储存煤炭过程中，必须将煤质分界、保持检定数据、记录储存时间等信息。
4.消防设施煤炭自燃火灾的应急处理必须是消防和安全管理的责任所在。
煤炭自燃火灾分析及采取的安全技术措施
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目录
• 引言 • 煤炭自燃火灾分析 • 采取的安全技术措施 • 工程实例分析 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景和意义
煤炭自燃火灾的严重性和危害性 对煤炭自燃火灾研究的必要性和紧迫性
研究目的和方法
研究目的
分析煤炭自燃火灾的原因和规律，提出相应的安全技术措施
采取紧急灭火措施
根据火势大小和现场条件 ，采取合适的灭火方法， 如用水、灭火器或惰性气 体等紧急灭火。
针对煤炭自燃的消防措施
建立消防系统
在矿井内建立完善的消防系统，包括消防水源、消防器材和消防 通道等，确保在煤炭自燃时能够及时采取有效的消防措施。
加强火源管理
严格控制火源，禁止携带火种进入矿井，同时加强电气设备的管理 和维护，防止因电气故障引发火灾。
预防煤炭自燃的常规措施
01
合理选择采煤方法和加强顶板管理
根据煤层条件和开采技术，选择合适的采煤方法和顶板管理措施，减少
采空区遗煤和煤柱留设，降低煤炭自燃风险。
02
及时清理浮煤和加强通风管理
定期清理工作面、巷道和硐室等处的浮煤，减少煤的氧化积聚，同时加
强通风管理，保证空气流通，降低煤炭自燃的条件。
03
适用场景
适用于煤炭表面水分含量 较高，或煤炭层较厚的场 合。
工程实例二：采用喷淋设施降温预防煤炭自燃
喷淋法
通过喷淋设施对煤炭表面进行降温，使煤炭温度 保持在自燃点以下，防止煤炭自燃。
喷淋设施
喷头、水泵、水箱等组成。
适用场景
适用于有水源的现场，要求煤炭堆场面积不大， 堆高高度的限制。
煤炭自燃火灾分析及采取的安全技术措施
制定煤炭自燃火灾应急预案， 明确应急响应程序、救援措施 及责任人。
建立煤炭自燃火灾危险源辨识 和风险评估制度，对不同危险 源采取相应措施。
加强现场检查和监管
定期对煤炭存储、加工和运输等 环节进行安全检查，确保及时发
现并消除安全隐患。
对存在煤炭自燃倾向性的区域进 行重点监控，及时采取措施防止
自燃。
对废弃的煤炭堆场或已发生自燃 的区域进行巡查，防止复燃或扩
煤炭自燃火灾分析及 采取的安全技术措施
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目录
• 引言 • 煤炭自燃火灾分析 • 煤炭自燃火灾预防措施 • 煤炭自燃火灾扑救措施 • 煤炭自燃火灾预防与扑救的对策建议 • 结论与展望
01
引言
研究背景和意义
煤炭自燃火灾的严重性和危害性 对煤炭自燃火灾研究的必要性和紧迫性
研究目的和方法
散。
采取有效的预防措施
在存储和运输过程中采取适当的防尘、防水措施，降低煤炭的湿度和含氧量。 对易自燃的煤炭进行分类存放，避免混杂或堆积过高。
在高温季节加强通风，及时排除热量，降低煤炭温度。
04
煤炭自燃火灾扑救措施
组织指挥和灭火力量
01
02
03
建立现场指挥部
在火灾现场建立专门的指 挥部，负责全面指挥和协 调灭火工作。
设备更新
及时更新和升级消防设备，提高消防设备的性能和效率，确保在火灾发生时能够迅速有效地扑灭火源 。
加强应急预案，明确应急处置流程和责任人，确保在火灾发生时能够迅速响应并采取有效的 应急措施。
应急演练
定期组织员工进行煤炭自燃火灾应急演练，提高员工对应急预案的熟悉程度和应急处置能力。
煤炭自燃的过程及特点
煤炭自燃的三个阶段
煤的自燃过程及其特点
煤的自燃过程及其特点煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜伏（或准备）、自热、自燃和熄灭四个阶段，如图10—3－2所示。
图中虚线为风化进程线。
潜伏期与自热期之和为煤的自然发火期。
１、潜伏（自燃准备）期自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期。
在潜伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小，无宏观效应；经过潜伏期后煤的燃点降低，表面的颜色变暗。
潜伏期长短取决于煤的分子结构、物化性质。
煤的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等对潜伏期的长短也有一定影响，改善这些条件可以延长潜伏期。
图10－3－2 烟煤自燃过程温度与时间关系２、自热阶段温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。
其特点是：（1）氧化放热较大煤温及其环境（风、水、煤壁）温度升高；（２）产生ＣＯ、CO2和碳氢（C m H n)类气体产物，并散发出煤油味和其它芳香气味；（３）有水蒸水汽生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗”现象。
（４）微观构发生变化。
在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。
风化后煤的物理化学性质发生变化，失去活性，不会再发生自燃。
３、燃烧阶段煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧（风），则发生燃烧，出现明火。
这时会生成大量的高温烟雾，其中含有CO、CO2以及碳氢类化合物。
若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。
煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，ＣＯ多于ＣＯ2，温度也较明火燃烧要低。
4、熄灭及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭火。
煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段，各阶段有何特征?答：煤炭自燃过程大体分为3个阶段：①潜伏期;②自热期;②燃烧期自燃潜伏期煤体温度的变化不明显，煤的氧化进程十分平稳缓慢，然而它确实在发生变化，不仅煤的重量略有增加，着火点温度降低，而且氧化性被活化。
煤在循环流化床内的燃烧过程(3)
破碎和磨损对锅炉的影响
• 煤粒投入床内后会形成大量的细小粒子， 影响锅炉的燃烧效率。 • 改变了给煤的粒度分布。
煤在循环流化床内的燃烧过程
煤粒在循环流化床内的变化过程 ☻ 煤粒被加热和干燥
☻ 挥发份的析出和燃烧
☻ 煤粒膨胀和破裂（一级破碎） ☻ 煤粒被加热和干燥（一级破碎） 及碳粒磨损
煤在循环流化床内的燃烧过程 一、煤粒被加热和干燥
料层温度850 --- 950，新鲜煤粒被送入循环流 化床后，立即被大量的灼热的不可燃床料所包 围并被加热至接近床温，在这个过程中，煤粒 被加热干燥，把水分蒸发。
2、流化床内煤粒的磨损特性
磨损：颗粒因机械作用产生细颗粒的过程（一般 小于100μm）的过程。 分类： 纯机械磨损
有燃烧的磨损
由于焦碳表面氧化或燃烧 的不均匀，在床料的作用 下，连接细颗粒的细连接 臂被破坏，这个过程成为
部操作条件
特点：
贯穿于整个燃烧过程
二、挥发份的析出与燃烧 第一阶段：500 --- 600 第二阶段：800 --- 1000 析出时间1-10s，燃烧时间1S
其挥发份放热量占煤总燃烧放热量的40%左右
三、焦碳的着火与燃尽
焦碳的燃烧过程控制着煤粒在循环流 化床内的整个燃烧过程
动力燃烧
焦碳燃烧的 三种类型
过渡燃烧
扩散燃烧
动力燃烧：在燃烧反应中，燃烧反应速率主要 取决于化学反应速率，而与空气的扩散速率无 关，这样的燃烧成为动力燃烧。
扩散燃烧：在燃烧反应中，燃烧反应速率主 要取决于空气的扩散速率化学反应速率，而 与化学反应速率无关，这样的燃烧成为扩散 燃烧。
过渡燃烧：在燃烧反应中，燃烧反应速率即 于化学反应速率有关，而又于空气的扩散速 率有关，这样的燃烧成为过渡燃烧
煤炭自燃的原因是什么,自燃必须具备哪些条件_？[1]
![煤炭自燃的原因是什么,自燃必须具备哪些条件_？[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a346ad4bfe4733687e21aa58.png)
煤炭自燃的原因是什么,自燃必须具备哪些条件？目前比较普遍的看法是：煤炭能在常温厂吸附空气中的氧而氧化，产生一定的热量。
若氧化生成的热量较少并能及时散失，则煤温不会升高；若氧化生成的热量大于向周围散失的热量，煤温将升高。
随着煤温的继续升高，氧比急剧加快，从而产生更多的热量,煤温也急剧上升，当煤温达到着火点（300～350℃）时，煤即自燃发火。
煤炭开始接触氧气到自燃，所经历的时间对不同的煤种是不一样的。
人们把煤炭接触氧气到自燃的时间叫做发火期。
我国煤层发火期最短的为1．5～3个月，长者可达15个月以上。
煤炭自燃是一个复杂的过程，受着多种因素的影响，但煤炭自燃必须具备以下条件：（1）煤有自燃倾向性，且以破碎状态存在；（2）有连续的供氧条件；（3）有积聚氧化热的环境；（4）上述三个条件持续足够的时间。
实践证明，具有同样自燃倾向性的煤层，在不同的生产技术条件下，有的煤能自燃,有的则不能；在同样的外部条件下，自燃倾向性也不一样。
这是因为煤炭自燃过程受着许多因素影响的缘故。
其影响的主要因素是：（1）煤的化学成分；（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件；（4）开拓开采条件；（5）矿井通风条件。
【摘要】煤氧化自燃既是重大的事故隐患,也降低了煤的经济价值。
分析了煤堆自燃的原因,煤堆易发生自燃的部位,并提出防治措施。
煤炭长期堆积会因氧化作用,使煤的灰分升高,固定炭和热值下降,降低煤的质量。
煤炭自燃还会造成大量的煤白白烧掉。
如汕头电厂燃烧的烟煤,煤场经常贮有3个月以上的正常用量,因贮煤时间过长而经常发生自燃,有时同时几处发生自燃。
阴燃的煤被送到输送和研磨设备,会造成燃烧和爆炸事故。
煤自燃既是重大的隐患,也降低了煤的经济价值,因此,了解煤自燃的特性,防止煤自燃具有十分重要的意义。
1、煤堆自燃原因分析煤大体上由有机物和无机物组成,主要可燃元素是碳(约占65%～95%),其次是氢(约占1%～2%),并含少量氧(约占3%～5%,有时高达25%)、硫(约占10%),上述元素一起构成可燃化合物,称为煤的可燃质。
煤炭自燃一般可划分为哪几个阶段各阶段的特征是什么
煤炭自燃一般可划分为哪几个阶段?各阶段的特征是什么?
答：(一)潜伏期：在低温条件下煤能吸附氧，生成不稳定的化合物，放出少许的热量，并使煤的重量略有增加。
这是一个十分隐蔽的氧化过程，故称潜伏期。
潜伏期的长短取决于煤的变质程度和外部条件。
(二)自热期：经过潜伏期，被活化的煤炭能更快地吸附氧，氧化速度加快，发热量急剧增加。
如果热量不及时散发，煤温会逐渐升高，这一阶段称为自热期。
(三)燃烧期：当煤经过自热期，煤温上升到着火温度时即导致煤炭自燃，此阶段称为燃烧期。
气体分析法:
我国的煤炭自燃的预测预报主要采用气体分析法。
最新研究成果表明，可以使用CO、C2H4及C2H2等指标预测预报煤炭自燃情况。
煤炭自燃分为3个阶段：缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和出现明火的激烈氧化阶殷。
其中，由于煤在低温缓慢氧化过程中CO生成量与煤温之间有十分密切的关系，因此一般以地下矿山风流中只出现1 0-6级的CO作为主要检测早期自然发火的指标气体。
随着煤的继续升温，煤炭自燃进入加速氧化阶段时，1 0-6级的烷烃气体C2H4逐渐由煤体氧化分解产生，这个过程中煤的温度值与烷烃气体碳原子数成正比。
当1
0-6级的C2H产生时，表明煤已进入发生高温裂解的激烈氧化阶段，常常出现明火。
煤炭的燃烧过程之欧阳理创编
煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。
挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。
此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。
温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。
层燃炉温度通常在1100~1300℃。
2、空气。
空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。
3、时间。
要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。
碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。
也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。
因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。
如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。
对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。
因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。
二、链条炉排的燃烧特点链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。
煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。
燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。
在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。
煤化工用水及废水处理分析
煤化工用水及废水处理分析苗媛【摘要】概述了煤化工高能耗、高污染、高耗水的产业特点，从工艺、意识、来源分析了造成产业特点的原因。
为了减少煤化工废水中有毒害物质的含量，介绍了常用的废水处理方法，展望了煤化工用水及废水处理发展趋势。
%High energy consumption , high pollution and high water consumption , the industrial characteristics of coal chemical industry are summarized , and the causes for forming of the industrial characteristics are analyzed from technology , consciousness and sources .In order to reduce toxic substances content in wastewater of coal chemical industry , the commonly used wastewater treatment methods are introduced , and development trend of water used in coal chemical industry and wastewater treatment is forecasted .【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P50-52)【关键词】煤化工;废水;水网优化;处理方法【作者】苗媛【作者单位】山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司山西晋城 048006【正文语种】中文我国主要的煤炭产地和煤化工项目基地多分布在水资源相对匮乏、环境相对脆弱的地区，煤化工作为高能耗、高污染产业，需要大量的水资源，同时产生大量废水，对环境产生巨大威胁。
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大致分为三个阶段 第一阶段 120℃以前脱去煤中游离水，120~200℃脱去 煤所
吸附的气体如CO、CO2和CH4等，200℃以后年轻的煤如褐 煤发生部分脱羧反应，有热解水生成，并开始分解放出气态 产物如CO、CO2和H2S等，300℃时开始热分解反应有微量 焦油产生。烟煤和无烟煤在这一阶段没有显著变化。
③ Wiser模型—— 20世纪70年代中期，W. H. Wiser（美）提出的
被认为是比较全面合理的模型。
特点：引入了用以解释煤热解、加氢、氧化等化学反应的弱键和桥键，较为全面和
合理。
④ 本田模型
特点：考虑了低分子化合物的存在，缩合环以菲环为主，由较长的次甲基键相连接。
但没有考虑氮和硫的结构。
H2O(l)→H2O(g)-44kJ/mol(g)
随温度继续增高，煤中有机质开始热分解，热分解形成两 种产物：一种是从煤大分子上断裂下来的侧链和官能团所 形成的挥发分，在挥发分气体中主要有CO、CO2、H2、 H2O、CH4及各种烃类化合物、含硫、含氮化合物等，另 一种是稠环芳香核缩聚为焦炭（固定碳）。这一阶段煤要 吸收热量，其热源由火种或原燃烧着的煤供给。
煤分子的基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，分规则和不规则 两部分：
规则部分——由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、 氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核。
不规则部分——连接在芳香核周围的烷基侧链和各种官能团。
基本结构单元
➢ 煤的大分子是由若干基本结构单 元通过化学键连接而成的三维结 构，结构单元之间的连接是通过 次甲基键、醚键、硫醚、次甲基 醚以及芳香碳—碳键等桥键实现 的。
第二阶段 300~600℃，特征是活泼分解，以分解和解聚为 主，生成和排出大量挥发物，气体主要是CH4及同系物，还 有H2、CO、CO2及不饱和烃等。
第三阶段 600~1000℃，以缩聚反应为主，气体主要是H2及 少量CH4。
燃烧阶段
当温度达到煤的燃点时，开始着火，然后可燃挥发分 气体和焦炭开始燃烧，这是过程的主要阶段。
随着煤化程度的提高，构成核的环数增多，连接在核周 围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。
褐煤
次烟煤
高挥发分烟煤
石墨
无烟煤
低挥发分烟煤
不同煤化程度煤的基本结构单元
不同煤化程度煤的燃点
煤种
褐煤 长焰煤 气煤 肥煤 焦煤 无烟煤
燃点/℃ 260~290 290~330 330~340 340~350 370~380 约400
煤的燃烧过程分析
煤分子的结构 煤燃烧的基本过程 煤燃烧过程中能量转换分析
煤分子的结构
煤结构的认识和发展 1830年，煤的起源问题解决后，科学家将目光逐步转向 煤结构的研究。 20世纪初，试图把煤结构和煤的起源相联系——迷茫； 从一些反应产物来推断ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的结构同样被证明——非常困难。 因为这些产物几乎和煤本身一样复杂。
⑤Shinn模型—— 1984年，J. H. Shinn根据一段和两段液化产物分
布提出的，又称反应结构模型，目前广为接受。
特点：以烟煤为对象，分子量1万为单位。假设：芳环或氢化芳环由较短的脂链
和醚键相连，形成大分子聚集体，小分子相镶嵌于聚集体孔洞或空穴中，可通过溶 剂溶解抽提出来。受液化过程中溶剂作用的影响，没有表示出煤中存在的低分子化 合物。
1）挥发分的燃烧 煤粒受热分解析出挥发分与氧作用，在煤粒周围着火燃烧，并放出
热量，主要反应如下：
一般燃烧过程可划分为三个阶段 1. 煤着火前的准备阶段（包括煤的预热、干燥、析出挥 发 分和形成焦炭）； 2. 挥发分和焦炭的燃烧； 3. 炉渣炉灰中残余焦炭燃尽。
各阶段可能是串联发生的，但在锅炉燃烧室中，实际 上各阶段是相互交叉，或某些阶段是同步进行的。
煤燃烧各阶段顺序示意图
燃烧的准备阶段
煤在炉中加热、干燥、蒸发水分。当温度达到110℃左右 时，水分全部被蒸发。
② Given模型—— 20世纪60年代初，P. H. Given（英）首次提
出当时获公认的“结构 单元” 模型
C 82%
特点：针对低煤化度烟煤（碳含量82%—83%），首次提出煤具有三维空间结构，
主要是萘环与脂环互联，分子线性排列构成折叠状的无序的三维空间大分子；存在 各种官能团、氢键和含氮杂环；在煤液化过程中具有供氢活性。
煤中有机质开始分解的温度
种类
泥炭 褐煤 长焰煤 气煤
开始分解 温度/℃
<100
约160
约170
约210
烟煤 肥煤
约260
焦煤 约300
无烟煤 瘦煤 约320 约380
煤的热分解：煤的热解过程是一个非常复杂的反应过程。由于 煤的组成复杂且极不均一，因而煤在热解过程中化学反应的 形式很多，不可能用几个简单的反应式来表达。总的来说， 煤的热解反应可归纳为两大类——裂解和缩聚
✓ 煤分子的概念 煤是由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化 合物”的混合物组成，多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而 成的立体结构。
✓ 煤大分子结构的基本概念 有机质包括芳香结构的环状化合物占90％以上，非芳香结构的化合 物（低分子化合物）含量少。煤大分子结构通常是指煤中芳香族化合 物的立体结构。是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物。
煤的燃点随煤化程度的增加而增高。
煤燃烧的基本过程
煤的燃烧是固体与气体之间进行多相扩散燃烧过程， 这是一个极其复杂的反应过程。煤燃烧的实质，就是在空 气中氧气参与下，进行复杂的物理化学过程。在燃烧过程 中，煤的可燃物在受热下，形成与原始结构不同的可燃组 成物，将煤中的化学能转化为热能，形成燃烧产物——烟 气；煤中所含的矿物质最后形成灰渣。
✓化学结构模型
① Fuchs模型 —— 20世纪60年代以前的代表模型。由W. Fuchs（德）
提出，1957年经Van Krevelen修改
特点：二战前，以化学研究方法为主，仅获得一些定性的概念，可用于建模的定
量数据很少。采用“统计结构分析” 方法，第一次突破。定量描述了煤结构中 的芳香和脂肪簇，并首次引用X射线分析和红外光谱的结果来证明其结论。特点 是具有很大的蜂窝状缩合芳香环。——比较片面，不能全面反映煤结构的特征