第二章 煤的自燃ppt
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煤炭自燃讲座_ppt课件
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。
煤炭自燃
色谱吸氧法
煤在一定温度下，吸氧 量越大，表明越容易被 氧化，因此就越容易自 燃，这就是吸氧量法的 根据。以60℃时煤在4h 内的吸氧量作为自燃倾 向性的主要指标，而以 60℃与30 ℃的吸氧量之 差作为辅助指标，将煤 的自燃倾向性分为4个等 级，见表2-1。
色谱吸氧法是根据 煤低温时吸附氧为 单分子层物理吸附 的原理，应用双气 路气相色谱分析检 测技术，测定约定 温度下吸附流态氧 量的大小，区分煤 的自燃倾向性级别 的方法。自燃倾向 性分类表如图2-3、 2-4所示。
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
单元三 矿井火灾防治
矿井 火灾 防治
课题二 煤炭自燃
课题二 煤炭自燃
（一）煤炭自燃的基本条件
1 2 3 4
具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态
有连续的通风供养条件，维持煤炭氧化过程的发展
温度积聚氧化生成热量，使煤的升高
同时具备上述三个条件时，还要大于煤的自燃发火期
课题二、煤炭自燃
（二）煤炭自燃的过程 （附示意图）
准备期
自热期
燃烧期
当煤温达到着火温度（无烟煤大于400℃、烟煤320 ～380 ℃、 褐煤小于300 ℃）时，煤就着火燃烧起来，即进入燃烧阶段。 这时出现一般的着火现象：明火、烟雾，产生一氧化碳、二 氧化碳以及各种可燃气体，火源中心处的煤温可高达1000 ～ 2000 ℃。
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
吸氧量法
双氧水法
双氧水法是根据煤与双氧 水反应时升温速度不同为 原理来分类的。易自燃的 煤与双氧水反应初期温度 微微上升，到50 ℃以后 温度迅速上升，最后可达 到90 ℃以上；不易自然 的煤与双氧水反应，温度 上升几度或十几度之后， 经过一段时间即自行下降。 根据煤与双氧水反应温度 上升及其特性，划分煤的 自燃倾向性为3个类别， 见表2-2。
火力发电厂煤、煤粉自燃和爆炸知识及运行中防范措施ppt课件
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15
煤粉特性
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16
影响煤粉爆炸的因素
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制粉系统爆炸
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煤粉爆炸的后果
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煤粉爆炸的后果
当制粉系统内爆炸时具体表现为： 系统检查门处有火星、管壁温度 异常升高、制粉系统负压突然变 为正压、爆炸时有巨响、从系统 不严密处向外冒黑烟、防爆门膜 片鼓起或损坏、炉膛内负压变正 压、燃烧火焰发暗，严重时火焰 跳动或导致熄火，制粉系统爆炸 严重时将造成设备损坏，爆炸冲 击波危及人员，导致建构筑物受 损。
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8
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、喷水降温等预防措施。
★堆煤方位应尽量避开阳光的直接照射。 ★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。 ★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。 ★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。 ★煤堆的存放时间不宜过长，尽量不要超过煤的自燃发火期一般为二至三个月。 ★煤堆旁应布置足够的水喷淋装置，以便煤堆自燃或表面温度异常上升时降温。应该强调， 采用水喷淋降温是防止煤堆自燃的下策，如果喷水量不足，可能起到适得其反的作用。
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27
防止制粉系统爆炸的措施
11、运行中，加强对煤粉细度的控制，若煤粉过细，应及时进行调整。
12、加强燃用煤种及煤质分析，并将分析情况及时告知锅炉运行岗位，及时进行必要调整。
煤自燃特性及防治技术精品PPT课件
煤层地质赋存条件
煤层厚度
➢开采厚煤层的矿井，内因火灾发生次数比开采中厚和薄煤层的矿井多； ➢据统计，有80％的自燃火灾发生在厚煤层开采中 ； ➢国内的鹤岗矿区统计，有86.6％的自燃火灾发生在5m以上的厚煤层中； ➢原苏联库兹涅茨矿区2/3以上的煤炭自燃也发生在5m以上的厚煤层中。
煤层倾角
➢开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层易自燃 ； ➢原苏联库兹涅茨矿区75％的自燃火灾发生在45°～90°倾角的煤层中； ➢德国鲁尔矿区81.5％的自燃火灾发生在36°～90°倾角的煤层内； 原因： ✓倾角大的煤层受到地质作用影响比较大，使得煤层在开采过程中比较容易破 碎 ✓倾角大的煤层频繁发生自燃还因为急倾斜煤层顶板管理困难，采空区不易充 严，煤柱也不易保留，漏风大
煤层地质赋存条件
地质构造
自然发火次数要多于煤层层位规则的地方如断层、褶曲发育地带、 岩浆入侵地带 。这是由于煤层受张拉、挤压的作用，裂隙大量发生， 破碎的煤体吸氧条件好，氧化性能高。据四川芙蓉煤矿统计，巷道自 燃火灾52％发生在断层附近。
煤层顶板
煤层顶板坚硬，煤柱易受压碎裂。坚硬顶板的采区空冒落充填不 密实，冒落后有时还会形成与相邻正在回采的采区，甚至地面连通的 裂隙，漏风无法杜绝，为自燃提供了条件
✓ 煤田火灾每年烧损的煤量达1360万吨，经济损失超过200亿元； ✓ 煤田火灾还造成对地下水的污染和地质条件、地表植被、大气环境的
严重破坏； ✓ 煤田火在世界范围内引起许多问题和风险，例如排放有害气体和温室
气体，污染大气和地下水，造成局部土地退化，导致生态系统退化、 滑坡、坍塌和侵蚀，引起呼吸系统疾病和威胁煤矿安全等； ✓ 中央与地方财政每年投入的灭火资金都达数亿元以上。
燃烧期
煤温达到着火温度（无烟煤﹥400℃、烟煤320380 ℃ 、褐煤﹤300℃）开始燃烧。
煤的工艺性质 煤的燃点(煤化学课件)
燃点
混合
以4.5～5℃/min的 速度加热
煤样 爆燃
煤样爆燃时的加热 温度即为煤的燃点。
用不同的氧化剂、不同的 操作方法特别是不同的氧 化剂会得到不同的燃点。
规范性 很强
实验室测出的煤的燃点是相 对值，并不能直接代表煤在 日常生活中和在工业条件下 的煤开始燃烧的温度。但它 们有对应关系，总的趋势是 一致的。
燃点测定意义
煤样燃点的测定可以辅助判断煤炭变质程度、自燃的难易程度 以及判断煤样是否被变质。
思考题：煤的燃点测定过程中加入氧化剂的作用？
一般煤化程度越低的煤越容易自燃。
如褐煤和长焰煤很容易自燃着火；气煤、肥煤和焦煤 稍次，瘦煤、贫煤和无烟煤自燃着火的倾向最小一般 随煤化程度升高，自然趋势减小。
（3）根据燃点变化判断煤是否被氧化。
氧化程度
还原煤样燃点℃- 原煤样燃点℃ 还原煤样燃点℃- 氧化煤样燃点℃
上式的计算值越大，煤被氧化的程度越高，煤氧化或风化后燃 点明显降低，据此能判断煤的氧化程度。
随煤化程度的增加而增高。变质程度高的煤燃点高，变质程度低 的煤燃点低。
煤种 褐煤 长焰煤 气煤 肥煤 焦煤 无烟煤
燃点 260-290 290-330
330340
340350
370-380
400以上
（2）煤的燃点与自燃的关系
A
煤的燃点与自
燃的关系
B
可以根据氧化煤样与还原煤样的燃点温度之差 △T（℃）来判断煤自燃的难易程度。
煤的燃点
煤的燃点
煤加热到开始燃烧时的温度，叫做煤的燃点（也称着火点， 临界温度，发火温度）。
燃点的测定方法
将粒度小于0.2mm的 空气干燥煤样，干燥 后与亚硝酸钠以1： 0.75的质量比混合放 入燃点测定仪中。
煤炭自燃讲座_ppt课件
影响煤炭自然发火的因素
• 水分对煤炭自燃过程的影响有两个相互对立 的过程。
– 首先，煤炭中的水分在初期阶段会因为蒸发作 用而散失，因此，一部分热量就会以水分潜热 的形式被水蒸气带走，这就有阻止煤体温度升 高的趋势。
– 另一方面，煤体也会从空气中吸收水分。这就 是所谓的吸收热（有时也叫湿润热）会促使煤 的温度升高。
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。
第2章 煤的自燃及特性解读
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。
煤的燃烧理论ppt课件
强迫对流条件下碳粒燃烧速率 的分析方法
• 在实际的燃烧过程中，煤焦（碳粒）往往是
处于对流的环境之中，此时，碳粒燃烧速率
的计算就无法在球对称条件下进行分析，在
自然对流条件下，球形颗粒燃煤的情形，采
用边界层近似假设及边界层厚设比颗粒半径
小得多的假设，建立方程后采用的是数值的
求解方法，在强迫对流条件下球形颗粒燃烧
2-58
Sn 19-4250 10-825
.
40
.
41
有CO空间反应时碳球燃烧速率 的计算
• 存在有二次反应时碳燃烧速率的计算是 十分复杂的，考虑到二次反应结果是CO2 被C还原成CO，而一次反应本身也会产生 CO，如果我们已能确定所产生CO的总数 量，则对燃烧产生的影响主要是这些CO 在碳球附近空间燃烧形成一个包复火焰 的影响。
.
42
- 0.11
0.2-4 0.132
- 3.016
P2O3 (%)
-
-
褐煤 6-40 4-26 1-34 0.0- 12.4- 2.8- 0.2-28 0.1- 8.3- -
0.8 52 14
1.3 32
.
63
B煤灰中痕量元素的范围（PPm
，以灰分为基础）
元素 无烟煤 Ag 1
高挥发份烟 低挥发份烟煤
• 由于挥发物能够在较低的温度下析出和燃烧，使煤粒周
围温度迅速提高，为煤焦的着火与燃烧创造了极为有利
的条件。在挥发物析出过程。使煤焦膨胀。增大了内部
孔隙及外都反应表面积。有如上述，也有利于提高煤焦
的燃烧速度。挥发物是煤中可燃物的一部分，挥发物的
燃烧也是煤的一部份的燃烧，而这一切都有利于整个燃
料燃烧速度的提高。但是，另一方面，因为挥发物在煤
煤的燃烧基本理论讲解55页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
煤的燃烧基本理论讲解
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
谢谢！
煤的燃烧基本理论讲解
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24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
煤层自燃
煤岩成分煤的岩石化学成分有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。它们有不同的氧化性，其中丝煤含量越多，自燃倾 向性就越强；相反，暗煤含量越多，越不易自燃。
典型事例
工地上的燃烧洞口2015年4月7日，距离建筑工人杨仕银第一次发现山上那个燃烧的洞口已经过去两天了，这 两天，时不时会有人向他询问洞口的位置。洞口位于乌鲁木齐西山104团S105线西泉街西雅图小镇建设工地后的 山上。当天，新疆煤田灭火工程局、乌鲁木齐市煤炭管理局的相关工作人员先后到达事发地进行勘查，并安放了 警戒牌 。
自燃条件
煤体要发生自燃必须具备以下四个条件： ①具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在； ②有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤； ③空气流动速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境； ④在上述3个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。 只要同时具备上述4个条件，煤炭自燃发火即可发生。但实际中很难找出某两次煤炭自燃发火的发生条件是完 全相同的。这样，对煤炭自燃发火的条件就很难作出定量分析。
煤的水分煤中的水分是影响其氧化进程的重要因素，在煤的自热阶段，由于水分的生成与蒸发必然要消耗大 量的热。煤体中外在的水分没有全部蒸发之前很难上升到100%，这就是水分大的煤炭难以自燃的原因。但是，煤 中的水分又能充填于煤体微小的孔隙中，把氮气，二氧化碳，甲烷等气体排除，当干燥以后对煤的吸附起活化作 用。水分的催化作用下灌浆灭火，疏干之后自 燃现象更为严重。
影响因素
影响煤炭自燃发火的因素
决定矿井或煤层自燃发火危险程度的因素一是煤的自燃发火倾向性，二是地质采矿技术。
影响煤炭自燃的内因
煤的变质程度各种牌号的煤都有发生自燃的可能，但在褐煤矿井，煤化程度低的一些煤层自燃发火次数要多 一点。烟煤矿井以开采煤化程度最低的长焰煤和气煤的自燃危险性较大，贫煤则较少。在煤化程度较高的无烟煤 矿井自燃发火较少见。所以可以认为，煤化程度较高的煤，自燃倾向性越小。但决不能以煤化程度作为判定自燃 倾向性大小的唯一标志。因为生产实践证明，煤化程度相同的煤有的具有自燃特性，有的却不自燃。
典型事例
工地上的燃烧洞口2015年4月7日，距离建筑工人杨仕银第一次发现山上那个燃烧的洞口已经过去两天了，这 两天，时不时会有人向他询问洞口的位置。洞口位于乌鲁木齐西山104团S105线西泉街西雅图小镇建设工地后的 山上。当天，新疆煤田灭火工程局、乌鲁木齐市煤炭管理局的相关工作人员先后到达事发地进行勘查，并安放了 警戒牌 。
自燃条件
煤体要发生自燃必须具备以下四个条件： ①具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在； ②有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤； ③空气流动速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境； ④在上述3个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。 只要同时具备上述4个条件，煤炭自燃发火即可发生。但实际中很难找出某两次煤炭自燃发火的发生条件是完 全相同的。这样，对煤炭自燃发火的条件就很难作出定量分析。
煤的水分煤中的水分是影响其氧化进程的重要因素，在煤的自热阶段，由于水分的生成与蒸发必然要消耗大 量的热。煤体中外在的水分没有全部蒸发之前很难上升到100%，这就是水分大的煤炭难以自燃的原因。但是，煤 中的水分又能充填于煤体微小的孔隙中，把氮气，二氧化碳，甲烷等气体排除，当干燥以后对煤的吸附起活化作 用。水分的催化作用下灌浆灭火，疏干之后自 燃现象更为严重。
影响因素
影响煤炭自燃发火的因素
决定矿井或煤层自燃发火危险程度的因素一是煤的自燃发火倾向性，二是地质采矿技术。
影响煤炭自燃的内因
煤的变质程度各种牌号的煤都有发生自燃的可能，但在褐煤矿井，煤化程度低的一些煤层自燃发火次数要多 一点。烟煤矿井以开采煤化程度最低的长焰煤和气煤的自燃危险性较大，贫煤则较少。在煤化程度较高的无烟煤 矿井自燃发火较少见。所以可以认为，煤化程度较高的煤，自燃倾向性越小。但决不能以煤化程度作为判定自燃 倾向性大小的唯一标志。因为生产实践证明，煤化程度相同的煤有的具有自燃特性，有的却不自燃。
第2章 煤的自燃及特性
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。
我国煤矿火灾防治PPT培训课件
➢ 人工检测 利用人工方法，定期在需要检测的地点
进行人工采样、地面色谱分析。用实验分 析结果作相应的图、表，从而判断煤自然 发火趋势。 ➢ 束管监测系统
利用束管监测系统，自动地、连续地对 重点需监视的地点进行监测，计算机自动 采集、记录、处理有关数据，从而判断煤 2． 争端的解决
（5）中标人在规定的期限内未能签订合同。
➢ CO 苯、酚及 1．走姿
10、确定成交候选人 27.3 本合同第27.1条款所列举的任何文件，除了合同本身以外，均应属于是买方的财产。当买方提出要求时，卖方在履行合同后应将
➢ H 、H 系数 传统的可燃 上述文件退还给买方。
1 2 10.1 卖方应保证合同项下所供货物是全新的、未使用过的，技术水平是先进的、成熟的，并完全符合合同规定的数量、质量、工艺、
➢ 用量大 ➢ 对无机盐类阻化剂，其阻化率相对较低 ➢ 对于其它类型的阻化剂： ▪ 与水的相容性较差，影响阻化效果 ▪ 成本高，不利于大面积推广应用
✓ 阻化剂研究的发展方向
➢ 基于表面化学原理、纳米技术，研制层 状无机物纳米复合阻化材料，其优点表现 在：
▪ 用量较小
▪ 亲水性好
▪ 与煤中大分子表面接触好，提高了阻化 效果
2002年12月8日，吉林万宝煤矿（省属 国有地方煤矿）绞车房火灾事故，造成 井下30名矿工遇难。
2002年10月29日广西南宁市二塘煤矿 （国有地方）井下4采区变电所变压器着 火，引燃相邻木支架，火区长度70米。 当时井下共有作业人员35人，其中30遇 难。
2004年11月28日,陕西省铜川矿务局陈 家山煤矿发生了因煤自燃而引发的瓦斯 爆炸事故,造成166人遇难。
按发火地点对矿井通风的影响分 ✓ 上行风流火灾 ✓ 下行风流火灾
进行人工采样、地面色谱分析。用实验分 析结果作相应的图、表，从而判断煤自然 发火趋势。 ➢ 束管监测系统
利用束管监测系统，自动地、连续地对 重点需监视的地点进行监测，计算机自动 采集、记录、处理有关数据，从而判断煤 2． 争端的解决
（5）中标人在规定的期限内未能签订合同。
➢ CO 苯、酚及 1．走姿
10、确定成交候选人 27.3 本合同第27.1条款所列举的任何文件，除了合同本身以外，均应属于是买方的财产。当买方提出要求时，卖方在履行合同后应将
➢ H 、H 系数 传统的可燃 上述文件退还给买方。
1 2 10.1 卖方应保证合同项下所供货物是全新的、未使用过的，技术水平是先进的、成熟的，并完全符合合同规定的数量、质量、工艺、
➢ 用量大 ➢ 对无机盐类阻化剂，其阻化率相对较低 ➢ 对于其它类型的阻化剂： ▪ 与水的相容性较差，影响阻化效果 ▪ 成本高，不利于大面积推广应用
✓ 阻化剂研究的发展方向
➢ 基于表面化学原理、纳米技术，研制层 状无机物纳米复合阻化材料，其优点表现 在：
▪ 用量较小
▪ 亲水性好
▪ 与煤中大分子表面接触好，提高了阻化 效果
2002年12月8日，吉林万宝煤矿（省属 国有地方煤矿）绞车房火灾事故，造成 井下30名矿工遇难。
2002年10月29日广西南宁市二塘煤矿 （国有地方）井下4采区变电所变压器着 火，引燃相邻木支架，火区长度70米。 当时井下共有作业人员35人，其中30遇 难。
2004年11月28日,陕西省铜川矿务局陈 家山煤矿发生了因煤自燃而引发的瓦斯 爆炸事故,造成166人遇难。
按发火地点对矿井通风的影响分 ✓ 上行风流火灾 ✓ 下行风流火灾
第二章 煤的自燃及其特性
若顶板易于垮落，垮落后能够严密地充填采空区并很快被压实， 火灾就不易形成，即使发生，规模也不会很大。
采掘技术因素
采掘技术因素对自燃危险性的影响主要表现在采区回采速度、回采 期、采空区丢煤量及其集中程度、顶板管理方法、煤柱及其破坏程度、 采空区封闭难易等方面。 采煤方法影响煤炭自燃主要表现在煤炭回采率的高低和回采时间的长 短等，丢煤愈多、浮煤越集中的采煤方法越易引起自燃。
通风管理因素
通风因素的影响主要表现在采空区、煤柱和煤壁裂隙漏风。 矿井通风网络结构简单，风网阻力适中，主要通风机与风网匹配，通风 设施布置合理，通风压力分布适宜的通风系统可以大大减少或消除自然 发火的供氧因素，主要表现在： 从全矿井网络结构来看，开采自燃煤层的大中型矿井，以中央分列式 和两翼对角式通风为好； 采区应是分区通风，即采区之间是一个并联子系统，而不应是串联， 应尽量避免角联； 主要通风机与风网匹配主要通风机压力最好保持在2kPa以下； 后退式“U”形、“W” 形通风方式有利于防治自燃，“Y” 形和“Z” 形 通风方式易促进采空区自燃； 通风设施布置合理是指风门、风墙、调节风门等通风构筑物及设施位 置恰当、布局合理。一般来说，以减小采空区或火区进回风密闭墙两侧 通风压差为准。
煤层倾角
开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层易自燃 ； 原苏联库兹涅茨矿区75％的自燃火灾发生在45°～90°倾角的煤层中； 德国鲁尔矿区81.5％的自燃火灾发生在36°～90°倾角的煤层内；
原因：
倾角大的煤层受到地质作用影响比较大，使得煤层在开采过程中比较容易破 碎 倾角大的煤层频繁发生自燃还因为急倾斜煤层顶板管理困难，采空区不易充 严，煤柱也不易保留，漏风大
第二节 煤自燃假说
黄铁矿作用假说
黄铁矿作用假说最早由英国人普洛特 （Polt和Berzelius）于17世纪提出，是 第一个试图解答煤自燃原因的假说，曾在19世纪下半叶广为流传。它认为煤的自 燃是由于煤层中的黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起 的。
采掘技术因素
采掘技术因素对自燃危险性的影响主要表现在采区回采速度、回采 期、采空区丢煤量及其集中程度、顶板管理方法、煤柱及其破坏程度、 采空区封闭难易等方面。 采煤方法影响煤炭自燃主要表现在煤炭回采率的高低和回采时间的长 短等，丢煤愈多、浮煤越集中的采煤方法越易引起自燃。
通风管理因素
通风因素的影响主要表现在采空区、煤柱和煤壁裂隙漏风。 矿井通风网络结构简单，风网阻力适中，主要通风机与风网匹配，通风 设施布置合理，通风压力分布适宜的通风系统可以大大减少或消除自然 发火的供氧因素，主要表现在： 从全矿井网络结构来看，开采自燃煤层的大中型矿井，以中央分列式 和两翼对角式通风为好； 采区应是分区通风，即采区之间是一个并联子系统，而不应是串联， 应尽量避免角联； 主要通风机与风网匹配主要通风机压力最好保持在2kPa以下； 后退式“U”形、“W” 形通风方式有利于防治自燃，“Y” 形和“Z” 形 通风方式易促进采空区自燃； 通风设施布置合理是指风门、风墙、调节风门等通风构筑物及设施位 置恰当、布局合理。一般来说，以减小采空区或火区进回风密闭墙两侧 通风压差为准。
煤层倾角
开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层易自燃 ； 原苏联库兹涅茨矿区75％的自燃火灾发生在45°～90°倾角的煤层中； 德国鲁尔矿区81.5％的自燃火灾发生在36°～90°倾角的煤层内；
原因：
倾角大的煤层受到地质作用影响比较大，使得煤层在开采过程中比较容易破 碎 倾角大的煤层频繁发生自燃还因为急倾斜煤层顶板管理困难，采空区不易充 严，煤柱也不易保留，漏风大
第二节 煤自燃假说
黄铁矿作用假说
黄铁矿作用假说最早由英国人普洛特 （Polt和Berzelius）于17世纪提出，是 第一个试图解答煤自燃原因的假说，曾在19世纪下半叶广为流传。它认为煤的自 燃是由于煤层中的黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起 的。
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2016/3/29
第二章
煤的自燃
细菌 学说
细菌→煤体发酵→氧化产热→煤自燃 外力→裂隙→分子链中共价 键断裂→自由基→自由基与 氧作用→煤自燃
自由基 学说
黄铁矿+空气中的水份+氧气
黄铁矿 学说
煤自燃 学说
黄铁矿易氧化→体积增大 →对煤体胀裂作用→比表 面积增大→煤的氧化增加
主讲教师：潘荣锟 博士
河南理工大学
Email: prk2008@
2016/3/29
第二章
煤的自燃机理
2016/3/29
第二章
煤的自燃
a 煤的自燃前期过程是如何开始的？ b 煤的自燃温度是怎样提高到发生化学氧化反 应所必需的温度？
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第二章
件，最后一个条件是充分条件。
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第二章
2.3 煤的自燃发展过程
煤的自燃
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。
吸氧速度常数V与煤自身温度之间符合幂函数关系；
煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原 有活性的可能； 吸氧速度常数V与粒度之间成复杂关系；
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第二章
2 煤的自燃发展过程 2.2煤炭自燃条件
煤的自燃
煤炭自燃的必要充分条件是：
(1)有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度 一般要大于0.4m。
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第二章
5） 煤的粒度
煤的自燃
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素
完整的煤体一般不会发生自燃，一旦受压破裂，呈破碎状态存 在，其自燃性能将显著提高。这是因为破碎的煤炭不仅与氧相接触 的表面积增大，而且着火温度明显降低。根据波兰的试验，当烟煤 粒度直径为1.5—2mm时，其着火点温度大多在330—360℃；粒度 直径小于1mm以下时，着火温度可能低到190－220℃。因此，在矿 井里最易发生自燃火源的地方都是碎煤与煤粉集中堆积的地点，如 采空区的四周边缘地带，特别是工作面运煤巷链板运输机尾煤粉堆 集的地方，受压破裂的煤柱和垮塌的煤壁，充满煤粉与碎煤的煤壁 裂隙以及煤巷局部冒高，在棚梁上形成浮煤堆积的地方。
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第二章
1.2.4 煤氧复合作用学说
煤的自燃
1870年瑞克特(Rachta n．H)经过实验得出；一昼夜里
每1g煤的吸氧量为0.1~0.5ml，而褐煤为0.12ml。
1945年姜内斯(Jone s E．R)提出：在空气中，在常温
下烟煤的吸氧量可达0.4ml／g。 六十年代抚顺煤研所曾以煤的吸氧量作为区别煤的自 燃倾向性大小的指标。通过大量煤样分析，确定了100g煤 样在30℃的条件下经96h吸氧量小于200m1时属于不自燃 的，超过300m1时属于易自燃的煤。这也说明，在低温时， 煤的吸氧量愈大，愈易自燃。
煤结构松散，着火点温度低，仅为190－270℃，正是由于它的微孔
松散结构决定了它的吸氧性能特强。
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3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素 4） 煤的含硫量
我国许多高硫矿区如贵州的六枝，四川的中梁山、江西的萍 乡、英岗岭，湖南的杨梅山，宁夏的石炭井均届自燃发火比较严重
(2)有较好的蓄热条件。
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第二章
2 煤的自燃发展过程 2.2煤炭自燃条件
煤的自燃
(3)有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必
要条件，是保证氧化反应自动加速的前提。实验表明:氧 浓度＞15％时，煤炭氧化方可较快进行。 (4)上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。 上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必要条
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第二章
1.2.1黄铁矿作用学说
煤的自燃
以上的化学反应都是放热反应(Q1、Q2、Q3代表一定 的热量)，而且，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生 SO2、CO2、CO、H2S等气体，也都是放热反应。
黄铁矿的另一个作用：促使煤体氧化的物理作用，即
黄铁矿氧化时体积增大，对煤体具有胀裂作用，能够使煤 体裂隙扩大和增多，与空气的接触面积增加，因而导致氧 气渗入，促使煤的氧化。
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第二章
煤的自燃
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素 2） 煤的水份
煤的含水量是影响其氧化进程的重要因素，在煤的自
热阶段，由于水份的生成与蒸发必然消耗相当的热量。煤
体中外在水份没有全部蒸发之前温度很难上升到100℃，
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第二章 煤的自燃
2.3 煤自燃过程
煤温 Ts 燃烧
T1
风化
O
潜伏 阶段
自热阶段 煤自燃发展过程图
燃烧阶段
时间
2016/3/29
第二章
2.3 煤的自燃发展过程
２）自热阶段：
煤的自燃
温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。 温度自动升高的过程。其特点是：①氧化放热较大，煤温
多的煤均是煤化程度较低而硫化铁含量较高的煤。 英国学者温米尔(Winmill.T.F)通过实验证实，在不自
燃的煤中加入30％的黄铁矿即可变为具有自燃倾向性的煤。
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第二章
1.2.1黄铁矿作用学说
煤的自燃
黄铁矿作用学说认为煤的自燃是由煤层中的黄铁矿 （FeS2）与空气中的水份和氧相互作用、发生热反应而引 起的。
的矿区。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。对煤的自燃起主导作用的是硫化铁，它的比热小， 它与煤吸附相同的氧量而温度的增值比煤大三倍，黄铁矿的分解产 物氧化(Fe2O3)比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧(O2)转让给煤粒 使之发生自燃，所以认为黄铁矿对煤的自燃过程起加速的作用。
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、
及其环境(风、水、煤壁)温度升高；②产生CO、CO2和
碳氢(CmHn)类气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气 味；③有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道 壁面上凝结成水珠；④微观结构发生变化。
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2016/3/29
３）自燃阶段：
煤温达到其自燃点后，若外界条件发生变化，温度将 降下来，则进入风化状态，若能得到充分的供氧风，则发 生燃烧，出现明火、烟雾、一氧化碳、二氧化碳以及各种 可燃气体。
4）熄灭：降到燃点以下。
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第二章
煤的自燃
Q产
Q散
Q产>Q散
燃烧阶段
煤
蓄热环境 周围环境
煤氧复合 煤+氧 学说
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第二章
1.2.4 煤氧复合作用学说
煤的自燃
煤的自燃主要参与物一个是煤，一个是氧。
低温氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作
用增大，最后如果生成的热量不能及时放散，从而就会引 起自热阶段的开始。 煤氧复合学说存在的问题是：煤氧复合最初的导因是
1 煤的自燃学说
1.1 自燃的含义
煤的自燃
可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行燃烧的 现象。这里指的是广义的自燃，包括本身自燃和受热自 燃(加热自燃）。
煤自燃是煤自身氧化升温引起的燃烧现象。
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2016/3/29
第二章
1 煤的自燃学说
1.2 煤自燃的学说种类
煤的自燃
主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用 学说以及煤氧化复合作用学说等
什么，煤氧复合过程如何，各种临界参数如何测定，低温
阶段热效应如何测定，如何确定煤最短自然发火期，氧如
何在煤中运输，其动力何在，过程如何。
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第二章
2 煤的自燃发展过程
2.1煤的氧化特性
煤的自燃
所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同； 煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，即 dm/dτ＝VＣ 在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减， 即 V＝V1τ-H ；
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素 3） 煤岩成份
按煤岩成份可将煤的类型分为：暗煤、亮煤、镜煤、丝煤
在组成煤炭的四种煤岩成份中，暗煤硬度也最大，占比重最大， 难以自燃。镜煤与亮煤脆性大、易破裂，而且在其次生的裂隙中常 常充填有黄铁矿，开采中局碎裂为微细的颗粒。细粒状的煤粒或黄 铁矿都有较高的自燃性，因它的氧化接触而积大，着火温度低。丝
Q产<Q散
风化阶段
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第二章
煤的自燃
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素
1） 煤的变质程度
各种煤部有发生自燃的可能，但是在褐煤矿井，煤化程度低的
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第二章
煤的自燃
细菌 学说
细菌→煤体发酵→氧化产热→煤自燃 外力→裂隙→分子链中共价 键断裂→自由基→自由基与 氧作用→煤自燃
自由基 学说
黄铁矿+空气中的水份+氧气
黄铁矿 学说
煤自燃 学说
黄铁矿易氧化→体积增大 →对煤体胀裂作用→比表 面积增大→煤的氧化增加
主讲教师：潘荣锟 博士
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煤的自燃
a 煤的自燃前期过程是如何开始的？ b 煤的自燃温度是怎样提高到发生化学氧化反 应所必需的温度？
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件，最后一个条件是充分条件。
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2.3 煤的自燃发展过程
煤的自燃
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。
吸氧速度常数V与煤自身温度之间符合幂函数关系；
煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原 有活性的可能； 吸氧速度常数V与粒度之间成复杂关系；
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第二章
2 煤的自燃发展过程 2.2煤炭自燃条件
煤的自燃
煤炭自燃的必要充分条件是：
(1)有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度 一般要大于0.4m。
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5） 煤的粒度
煤的自燃
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素
完整的煤体一般不会发生自燃，一旦受压破裂，呈破碎状态存 在，其自燃性能将显著提高。这是因为破碎的煤炭不仅与氧相接触 的表面积增大，而且着火温度明显降低。根据波兰的试验，当烟煤 粒度直径为1.5—2mm时，其着火点温度大多在330—360℃；粒度 直径小于1mm以下时，着火温度可能低到190－220℃。因此，在矿 井里最易发生自燃火源的地方都是碎煤与煤粉集中堆积的地点，如 采空区的四周边缘地带，特别是工作面运煤巷链板运输机尾煤粉堆 集的地方，受压破裂的煤柱和垮塌的煤壁，充满煤粉与碎煤的煤壁 裂隙以及煤巷局部冒高，在棚梁上形成浮煤堆积的地方。
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1.2.4 煤氧复合作用学说
煤的自燃
1870年瑞克特(Rachta n．H)经过实验得出；一昼夜里
每1g煤的吸氧量为0.1~0.5ml，而褐煤为0.12ml。
1945年姜内斯(Jone s E．R)提出：在空气中，在常温
下烟煤的吸氧量可达0.4ml／g。 六十年代抚顺煤研所曾以煤的吸氧量作为区别煤的自 燃倾向性大小的指标。通过大量煤样分析，确定了100g煤 样在30℃的条件下经96h吸氧量小于200m1时属于不自燃 的，超过300m1时属于易自燃的煤。这也说明，在低温时， 煤的吸氧量愈大，愈易自燃。
煤结构松散，着火点温度低，仅为190－270℃，正是由于它的微孔
松散结构决定了它的吸氧性能特强。
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3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素 4） 煤的含硫量
我国许多高硫矿区如贵州的六枝，四川的中梁山、江西的萍 乡、英岗岭，湖南的杨梅山，宁夏的石炭井均届自燃发火比较严重
(2)有较好的蓄热条件。
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2 煤的自燃发展过程 2.2煤炭自燃条件
煤的自燃
(3)有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必
要条件，是保证氧化反应自动加速的前提。实验表明:氧 浓度＞15％时，煤炭氧化方可较快进行。 (4)上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。 上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必要条
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1.2.1黄铁矿作用学说
煤的自燃
以上的化学反应都是放热反应(Q1、Q2、Q3代表一定 的热量)，而且，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生 SO2、CO2、CO、H2S等气体，也都是放热反应。
黄铁矿的另一个作用：促使煤体氧化的物理作用，即
黄铁矿氧化时体积增大，对煤体具有胀裂作用，能够使煤 体裂隙扩大和增多，与空气的接触面积增加，因而导致氧 气渗入，促使煤的氧化。
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煤的自燃
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素 2） 煤的水份
煤的含水量是影响其氧化进程的重要因素，在煤的自
热阶段，由于水份的生成与蒸发必然消耗相当的热量。煤
体中外在水份没有全部蒸发之前温度很难上升到100℃，
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第二章 煤的自燃
2.3 煤自燃过程
煤温 Ts 燃烧
T1
风化
O
潜伏 阶段
自热阶段 煤自燃发展过程图
燃烧阶段
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2.3 煤的自燃发展过程
２）自热阶段：
煤的自燃
温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。 温度自动升高的过程。其特点是：①氧化放热较大，煤温
多的煤均是煤化程度较低而硫化铁含量较高的煤。 英国学者温米尔(Winmill.T.F)通过实验证实，在不自
燃的煤中加入30％的黄铁矿即可变为具有自燃倾向性的煤。
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第二章
1.2.1黄铁矿作用学说
煤的自燃
黄铁矿作用学说认为煤的自燃是由煤层中的黄铁矿 （FeS2）与空气中的水份和氧相互作用、发生热反应而引 起的。
的矿区。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。对煤的自燃起主导作用的是硫化铁，它的比热小， 它与煤吸附相同的氧量而温度的增值比煤大三倍，黄铁矿的分解产 物氧化(Fe2O3)比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧(O2)转让给煤粒 使之发生自燃，所以认为黄铁矿对煤的自燃过程起加速的作用。
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、
及其环境(风、水、煤壁)温度升高；②产生CO、CO2和
碳氢(CmHn)类气体产物，并散发出煤油味和其他芳香气 味；③有水蒸气生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道 壁面上凝结成水珠；④微观结构发生变化。
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３）自燃阶段：
煤温达到其自燃点后，若外界条件发生变化，温度将 降下来，则进入风化状态，若能得到充分的供氧风，则发 生燃烧，出现明火、烟雾、一氧化碳、二氧化碳以及各种 可燃气体。
4）熄灭：降到燃点以下。
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Q产
Q散
Q产>Q散
燃烧阶段
煤
蓄热环境 周围环境
煤氧复合 煤+氧 学说
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1.2.4 煤氧复合作用学说
煤的自燃
煤的自燃主要参与物一个是煤，一个是氧。
低温氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作
用增大，最后如果生成的热量不能及时放散，从而就会引 起自热阶段的开始。 煤氧复合学说存在的问题是：煤氧复合最初的导因是
1 煤的自燃学说
1.1 自燃的含义
煤的自燃
可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行燃烧的 现象。这里指的是广义的自燃，包括本身自燃和受热自 燃(加热自燃）。
煤自燃是煤自身氧化升温引起的燃烧现象。
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第二章
1 煤的自燃学说
1.2 煤自燃的学说种类
煤的自燃
主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用 学说以及煤氧化复合作用学说等
什么，煤氧复合过程如何，各种临界参数如何测定，低温
阶段热效应如何测定，如何确定煤最短自然发火期，氧如
何在煤中运输，其动力何在，过程如何。
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第二章
2 煤的自燃发展过程
2.1煤的氧化特性
煤的自燃
所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同； 煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，即 dm/dτ＝VＣ 在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减， 即 V＝V1τ-H ；
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素 3） 煤岩成份
按煤岩成份可将煤的类型分为：暗煤、亮煤、镜煤、丝煤
在组成煤炭的四种煤岩成份中，暗煤硬度也最大，占比重最大， 难以自燃。镜煤与亮煤脆性大、易破裂，而且在其次生的裂隙中常 常充填有黄铁矿，开采中局碎裂为微细的颗粒。细粒状的煤粒或黄 铁矿都有较高的自燃性，因它的氧化接触而积大，着火温度低。丝
Q产<Q散
风化阶段
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第二章
煤的自燃
3 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类
3.1 影响煤的自燃倾向性的内在因素
1） 煤的变质程度
各种煤部有发生自燃的可能，但是在褐煤矿井，煤化程度低的