煤的氧化与自燃机理
煤场煤堆自燃原因及治理措施
煤场煤堆自燃原因及治理措施煤在无需外火源加热，而受其自身氧化作用所产生的积蓄热引起的着火就称为煤的自燃。
煤是在常温下会发生缓慢氧化的物料，它受空气中氧的作用而被氧化产生的热量聚集在煤堆内部，而温度的升高又会加速煤的氧化，当温度升高到60℃后，煤堆温度会加速上升，若不及时采取措施，就会发生煤堆自燃。
影响煤堆自燃的因素很多，主要包括煤的性质、组堆工艺过程、气候条件等。
（1）煤的性质煤的变质程度对煤的氧化和自燃具有决定意义。
一般变质程度低的煤，其氧化自燃倾向大。
在电煤日常煤质检测项目中，一般含硫量和挥发分高的煤比较容易自燃。
煤中水分对其氧化速度也有相当大的影响，煤堆中水分蒸发生成大量汽化热，热量在煤堆较高部位出现聚积，这样就更加剧了煤的氧化和自燃。
（2）组堆的工艺过程在组堆时，煤块与煤末有偏析现象，在煤堆底部内形成大量空洞，空气可自由透入。
当煤开始氧化放热时，这些空洞给热量聚积创造了有利条件，从而也促进了煤堆温度的迅速提高，因此自燃也大多发生在这个部位。
（3）气候条件大气温度、大气压力波动、风力风向、雨雪量等因素，都会影响自燃的发生。
秋冬过渡时期是煤堆自燃高发时期，尤其是气温骤降（特别是下降10℃及以上），由于气压和风力的作用，使煤堆内外空气对流加速，容易发生自燃。
煤场的自燃重在预防，一旦发生自燃，根据不同阶段和不同程度，处理方式有所不同。
（1）当发热冒烟、自燃发生在煤堆浅层，或煤堆不大，那么可以用推土机或铲车将发热自燃的煤与主煤堆分离或推散开来，充分浇水降温、灭火。
（2）当发热冒烟、自燃发生在大煤堆深处，又无法倒堆，那么首选用推土机反复压实，窒息灭火。
而此时，浇水是不可取的，由于很难对自燃点及附近区域进行全面有效地降温，加湿煤堆反而会加速和扩大自燃。
当然，推土机无法操作的地方，或有明火产生时还是需要先浇水灭火。
（3）清场是处理自燃最有效最彻底的方法。
根据不同的煤质和季节，合理安排各块煤场清场。
取清场煤时，一旦打开发热煤堆，由于大量空气进入，很有可能会冒烟甚至发生明火，在上煤仓前必须首先灭火。
煤自燃 自由基
煤自燃是指在一定条件下，煤炭在没有外部火源的情况下自发燃烧。
这个过程涉及到复杂的化学和物理变化，其中自由基起着关键作用。
自由基是一种具有不稳定电子的分子或原子，它们在化学反应中能够引发链式反应。
在煤自燃的过程中，外部因素如氧气和水分会导致煤中的有机物质分解，产生自由基。
这些自由基可以与其他分子反应，形成新的自由基和化合物，这一过程称为链式反应。
链式反应会导致煤的氧化过程加速，放出大量热量。
如果这个过程不受控制，就会导致煤自燃。
因此，自由基在煤自燃过程中起着催化剂的作用，加速了煤的氧化反应。
为了防止煤自燃，可以采取一些措施：
1. 降低煤中的水分：水分可以促进煤的氧化，因此降低煤的水分可以减缓自燃过程。
2. 去除煤中的杂质：煤中的杂质可以促进自由基的生成，因此去除杂质可以降低自燃风险。
3. 使用阻燃剂：阻燃剂可以中和自由基，阻止链式反应的进行，从而防止煤自燃。
4. 控制氧气供应：减少煤与氧气的接触，可以减缓煤的氧化过程，降低自燃风险。
煤自燃是一个复杂的过程，涉及到多种因素的相互作用。
了解自由基在煤自燃过程中的作用，有助于我们更好地预防和控制煤自燃。
煤炭自燃条件
燃烧
风化 时间
第二节 煤炭自燃的理论基础
6 煤的自燃过程----特征 1)、潜伏（自燃准备）期 物理吸附，放热少，无宏观表现
2)、自热阶段
(1)氧化放热较大, 煤温、环境( 风、 水、 煤壁) 温度升高； (2)产生CO、 CO2 和碳氢类气体, 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,出现所谓“ 挂汗“ 现象; (4) 微观结构发生变化。 3)燃烧 生成大量的高温烟雾, 其中含有CO、CO2 以及碳氢类化合物。 4)熄灭 若煤温达到自燃点, 但供风不足, 则只有烟雾而无明火, 此即
阶段起一定的影响, 既有加速氧化, 也有阻滞氧化因素。 煤中硫和其它矿物质－－煤中含有的硫和其他催化剂, 则会加速煤的
氧化过程。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
5 影响煤炭自然发火的因素 二、开采技术 矿井开拓方式----两翼对角比中央并列式有利于防火 采区巷道布置----留煤柱大小，沿空掘巷(留巷)。 回采方法、回采工艺----放顶煤、综采、炮采等，回采率和工作面 推进速度。 工作面通风方式----“U”型比“Y”型
为干馏或阴燃
第二讲 煤炭自燃的理论基础
本讲主要内容
1、自然发火，煤层自然发火期，2、煤炭自燃的充要条件。 3、煤炭自燃的影响因素。4、煤的自燃过程及特点。
思考题
1、什么是自然发火，什么是煤层自然发火期？ 2、试述煤炭自燃的充要条件。 3、试述煤炭自燃的影响因素。 4、简述煤的自燃过程及特点。
3）温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减:
U U1 H
4）吸氧速度常数Ｕ与煤自身温度之间符合幂函数关系:
煤炭自燃的自由基反应机理
煤炭自燃的自由基反应机理煤炭自燃是指煤在无外界氧气的情况下，经过一段时间的自发氧化过程，产生热量并导致煤温升高的现象。
当煤温升高到一定值时，就会引起自燃。
因此，煤炭自燃的机理是煤的氧化过程。
然而，传统的氧化反应机理并不能完全解释煤炭自燃的现象。
近年来，自由基反应机理被提出，并逐渐得到了广泛认可。
自由基反应机理是指煤在氧化过程中，产生自由基，这些自由基在高温下与氧气反应生成过氧化物，而过氧化物分解产生氧气和自由基，从而加速了煤的氧化过程。
这个机理的一个重要特点是，自由基的产生和消失是动态平衡的，当自由基的数量增加时，煤的氧化过程就会加速。
相关研究表明，煤炭自燃过程中自由基的产生和消失与煤的变质程度、含水量、粒度和环境温度等因素有关。
其中，煤的变质程度越高，含水量越低，粒度越小，环境温度越高，则自由基的数量就越多，煤的氧化过程就会越快。
阴燃和自燃的区别也十分重要。
阴燃是指在无外界氧气的情况下，煤发生缓慢的氧化过程，不会产生明火，而自燃则是煤的氧化过程加速，产生大量热量并导致煤温升高，最终引起自燃。
根据自由基反应机理，我们可以采取以下措施来防范煤炭自燃：加强煤场管理，避免堆积过多的煤。
控制煤的粒度和含水量，以减少自由基的产生。
在煤堆中加入阻燃剂可以抑制煤的氧化过程，降低自燃的风险。
定期检查煤堆的温度，以及时发现煤炭自燃并采取相应的措施。
煤炭自燃的自由基反应机理为我们提供了防范煤炭自燃的新思路。
通过加强煤场管理、控制煤的粒度和含水量、加入阻燃剂以及定期检查煤堆温度等措施，可以有效地降低煤炭自燃的风险。
在未来，我们还需要进一步研究自由基反应机理在其他领域的应用，以便更好地防范和控制煤炭自燃现象。
煤炭自燃事故是一种常见的安全隐患，不仅会对矿工的生命安全造成威胁，还会对环境造成严重的影响。
因此，研究煤炭自燃的自由基反应机理具有重要意义。
本文通过实验研究的方法，深入探讨了煤炭自燃过程中的自由基反应机理，为预防和控制煤炭自燃提供理论支持。
自燃的机理及其预防措施
关于煤炭自燃的机理及其预防措施目录一、煤炭自燃的机理 (1)1、概述 (1)2、煤炭自燃的不同阶段 (2)（1）水吸附阶段。
(2)（2）化学吸附阶段。
(3)（3）煤氧复合物生成阶段。
(3)（4）燃烧初始阶段。
(3)二、煤炭的自热影响因素 (4)1、煤质煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。
(4)（1）煤的品级。
(4)（2）煤的水分含量。
(4)三、煤炭自燃的综合防治措施.................................................. 错误！未定义书签。
1、煤层自燃的预测预报..................................................... 错误！未定义书签。
2、预防措施......................................................................... 错误！未定义书签。
一、煤炭自燃的机理1、概述关于煤炭的自燃机理，长期以来科技界一般认识为，由于煤炭中存在黄铁矿是其自燃的主要原因。
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，形成硫酸，它是很强的氧化剂，并因此加速煤炭的氧化，促进煤炭的自燃。
需要指出的是，有些含有相当数量黄铁矿的煤炭，虽然经过长斯放置，却并不一定发生自热燃，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，放出更多的湿润热，加速煤炭的自燃。
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。
煤的自燃过程从本质上来说，就是煤炭的氧化过程。
2、煤炭自燃的不同阶段（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具有重要影响。
什么叫做煤的自燃
1、什么叫做煤的自燃？答：煤在空气中氧化时放出的热量无法向四周扩散而聚焦在煤堆内，煤堆内温度不断升高，达到着火点发生煤自行燃料的现象叫炮的自燃。
2、什么是煤的高位发热量和低位发热量答：一千克煤完全燃烧时所放出的热量，当燃烧产物中的水保持液态时的发热量称为高位发热量，当燃烧产物中的水保持蒸汽状态时的发热量称为低位发热量。
3、滚轴筛堵煤的原因及处理原因：1、煤过粘或杂物多2、落煤管堵煤3、煤量过大。
处理：1、停机清理，减少上煤湿度2、停机消堵3、减小煤量4、环锤式碎煤机振动的原因及处理措施原因：1、环锤及环锤轴损坏，失去平衡。
2、大铁块进入碎煤机。
3、轴承在轴承座内间隙过大或损坏。
4、联轴器与主轴、电机轴的安装不紧密，轴中心不正。
5、给料不均匀，且煤块过多造成过负荷。
处理：汇报班长，密切监视碎煤机，若煤块过多，负荷过大，则应减负荷运行，若因环锤损坏、轴中心不正等机械原因，应立即停止煤源，待皮带上的煤跑光之后停止碎煤机运行，通知检修处理，若情况紧急应立即停止运行。
5、输煤皮带跑偏的原因及处理原因：1、钢架结构变形或皮带接口不正。
2、滚筒、托辊大量粘煤，托辊脱落或不转。
3、落煤点不正，物料偏载，导煤槽偏移。
4、各滚筒轴线与托辊轴线不平行，拉紧滚筒倾斜。
5、调偏托辊不起作用或调反。
处理：1、通知检修人员调整钢架结构，因接头不正，联系检修人员重新胶接皮带。
2、停机清理滚筒、托辊粘煤，重新安装脱落或不转托辊。
3、清除落煤管粘煤，调整落煤点，检查拉紧装置，通知检修人员调整导煤槽。
4、通知检修人员调整滚筒及托辊曲线平行。
5、通知检修人员处理调偏托辊。
6、带式输送机在运行中发生下列情况之一者应紧急停机1、电动机及引线和就地动力箱内电气设备冒火着火，电动机发出异音，同时明显下降时。
2、电动机、减速机、滚筒及主机轴承发生机械损坏，伴随不正常响声和剧烈振动及窜轴时3、皮带撕裂、划破和严重损坏时4、皮带打滑及跑偏不能正理处理时5、电动机、轴承温度过高时6、落煤管堵煤而不能消除时7、发生火灾及人身事故时8、工具、物料、托辊卷入滚筒或皮带，有异常跳动时9、发现皮带上有较大铁块、雷管工具等其它有损皮带的危险物时10、各种保护装置失灵，危急设备及人身安全时11、夜间照明突然熄灭，看不清人和设备时。
造成煤炭自热_自燃的原因探讨_周长春
造成煤炭自热、自燃的原因探讨周长春(北京铁路局机务处) 摘 要 重点分析了煤炭发生自热、自燃所产生的危害,剖析了煤炭发生自热、自燃的内部因素和外部因素。
对造成煤炭自热、自燃的原因及机理进行了探讨并提出预防自热的方法。
关键词 煤炭 自热 自燃1 煤炭的自热煤与空气接触形成氧化引起煤的自热。
在低于80K的温度下,开始生成稳定的煤氧复合物。
煤生成煤氧复合物到自燃着火过程关键取决于热能和空气。
在高于80K的温度下煤氧复合物分解并放出大量热能。
热能打破平衡又促使温度生高造成再一次的循环,最后形成自燃着火。
在低于80K的温度下,煤炭的氧化热小于润湿热。
既比原内在水分低的煤如果放在高潮湿环境中会吸收水分。
这种润湿过程产生热。
干燥的煤和水反应放出的热大于氧化反应放出的热。
润湿热是造成低变质煤产生自热的重要原因,产生的热能加速煤氧复合物的生成。
可以产生热能的另一途径是黄铁矿FeS2氧化。
如果上述的各种热能很快被流动的空气带走散失,煤炭温度始终保持在50～100K以下(取决于煤炭种类)煤就能保持稳定不会自燃。
2 煤炭自热的危害煤自热后:(1)导致自燃;(2)产生对人身体有害的气体,破坏生态环境污染空气;(3)煤的热值明显降低,造成能源浪费。
煤的自热是自燃的第一阶段,自燃不经常发生,但自热是经常的。
煤即使不发生自燃,但煤氧复合物分解时产生的CO和CO2气体会给环境带来危害,破坏生态环境,造成污染,尤其是自热煤周边的人员危害最大。
对煤的长期贮存特性研究表明,变质程度高的煤,由于自热趋势小,因此,热值几乎不损失;次烟煤和褐煤,由于自热趋势大,其热值损失就比高变质煤大。
煤在氧化过程中吸收氧和损失氢时,其热值下降。
由于氧化反应分布不均,因此,煤的热值降低情况很难准确预测,经济损失难以用数字表示,造成的危害及损失较大,如人们所说的“过火煤”不好烧,没劲,烧不起汽来,就是自燃煤造成的。
2.1 与自热有关的几个因素(1)温度;(2)煤变质程度;(3)粒度或表面积;(4)水分;(5)黄铁矿含量。
煤炭自燃机理
煤炭自燃机理
煤炭自燃，是指煤炭在一定条件下，由于内部热量的自发升高而发生的自然反应，导致煤炭自行燃烧的现象。
煤炭自燃的机理主要有三种：
1、热自燃：煤炭中含有一定量的有机物，在一定温度下可以
自行燃烧，当煤炭内部温度升高到一定程度时，可以自行燃烧。
2、氧化自燃：煤炭中含有大量的碳元素，当煤炭在空气中受
到氧化作用时，碳元素会发生氧化反应，产生大量的热量，从而使煤炭自行燃烧。
3、化学自燃：当煤炭中的有机物受到酸性或碱性物质的作用，会发生化学反应，产生大量的热量，从而使煤炭自行燃烧。
煤体要发生自燃必须具备以下四个条件
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。
煤炭自燃经常发生的地点是：①有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区（特别是采空区内的联络眼附近和停采线处）；②巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱；③巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。
煤矿井下环境中，煤尘爆炸必须同时具备以下3个条件：⑴具有一定浓度的能够爆炸的煤尘云。
煤尘有的具有爆炸性，有的不具有爆炸性。
具有爆炸性的煤尘只有在空气中呈悬浮状态并具有一定浓度时才能发生爆炸。
实验表明，煤尘爆炸下限为45ｇ/m3 ,上限为1500～2000ｇ/m3，爆炸力最强的煤尘浓度为300～400ｇ/m3。
⑵高温热源，能够引燃煤尘爆炸的热源温度变化的范围是比较大的，它与煤尘中挥发分含量有关。
我国煤尘爆炸的引燃温度变化大约在610～1050℃之间，烟煤一般为650～900℃。
煤矿井下能点燃煤尘的高温火源主要为：爆破时出现的火焰、电气火花、电弧、静电放电、摩擦放电、摩擦高温、井下火灾和瓦斯爆炸等。
⑶空气中氧气浓度大与18%，空气中氧含量小于18%时，煤尘就不能爆炸。
但必须注意的是空气中氧浓度虽减至18%以下，并不能完全防止瓦斯与煤尘在空气中的混合物爆炸。
煤矿井下紧急避险有讲究逃生方式巧选择作者：中国煤炭报来源：中国煤炭报发布时间：2011-3-2 20:34:18减小字体增大字体轻轻一点，立刻拥有一本安全工具书！收藏本篇文章，方便以后查看煤矿井下紧急避险系统是减少事故伤亡、避免或减少重特大事故发生的有效方法。
因此，研究煤矿井下紧急避险系统，对提高井下紧急避险能力，减少事故伤亡人数，促进煤矿安全生产有十分重要的意义。
煤氧化自燃的研究进展
ｈｎ 根 煤 的 结 构 复 杂 、 多 样 ， 并 且 因 其 起 ８ ｉ ｎ 据 煤 在 一 段 和 二 段 液 化 过 程 的产 羟 基 和 与 芳 香 族 相 连 的 亚 甲 基 是 较 为 活
２０ （３． 界 和 虚 拟 世 界 都无 法 彻 底 融 入 的迷 失 。所 多 人 再 次 捧起 了 《 威 的 森 林 》这 部 震 撼 息，０９１） 挪
１５） 射 的 特 点 使 它 自 燃 的危 险 性 更 大 ， 发 生 煤 的 反 应 性 和 它 的 分 子 结 构 特 征 密 切 相 型 （９ ４ ：它 是根 据 ｘ 线衍 射 研 究 结 果
自燃 火 灾 的概 率和 造 成 的 损 失 都 比较 关 ， 因此 人们 为研 究煤 的分子 结构做 了 提 出 的 。其 特 点 是 比较 直观 地 反 映 了 煤 化
落我国著名作家莫言的同时，也让 日本著 名作家村上春树再次与该殊荣失之交臂。
参考文献 ：
【 吴思佳． 挪威的森林 》之精神分析 昭通师 ６ ］ 《Байду номын сангаас 范高等专科 学校学报， ０ （ ． ２ ９） ０ ８
在 广 大 “ 迷 ” 为村 上 春 树 惋 惜 之 际 ，很 ［】 鸣雁 ． 挪 威的森林》主题分 析Ｕ ． 村 １蔡 《 ］ 科技信
（９ ５ ：这一模 型可 以解释 煤的液 化与 １７ ） 化学反 应性 质 ，也被认 为是 比较全 面 、
对 煤的 活性基 团进 行 了分析研 究 。陈儒
２ 对煤结构 的研究进展 ．
７３ － 认为煤分子 中 合理的模型 。④Ｓ ｉｎ 型 （９ ４ ：它是 庆 ，刘国根 ，褚 廷湘 等［９ ｈ ｎ模 １８ ）
高 。 煤 自燃 在 我 国 己成 为 一 种 严 重 的 灾 大 量 工 作 Ⅲ 。 过 程 中煤 的 物 理 结 构 变 化 ，故 具 有 代 表
(完整版)煤粉自燃、爆炸原因及预防
(完整版)煤粉自燃、爆炸原因及预防煤粉自燃、爆炸的原因分析及预防措施长期积存的煤粉受空气的氧化作用会缓慢的放出热量,当散热条件不好时，煤粉温度逐渐上升到燃点而自行着火燃烧，这种现象称为煤粉自燃。
煤粉自燃会引起周围的气粉混合物爆燃而发生煤粉爆炸。
在煤粉仓的死角及倾斜角度小的一次风管内容易发生煤粉的沉积，沉积的煤粉长期和热风接触逐渐氧化,温度又高，很容易发生煤粉的自燃和爆炸.一、煤粉自燃和爆炸的原因（1)挥发分高的煤粉容易发生爆炸，挥发分低的不易发生。
（2）煤粉在空气中的浓度为1。
2～2.0Kg/m3时，爆炸性最大,大于或小于该浓度时，爆炸的可能性小。
（3）煤粉越细，与空气接触的面积越大,就越容易爆炸和自燃.（4）输送煤粉的空气中，氧气所占比例小于15％时，煤粉不会爆炸。
（5)煤粉混合物的温度高易爆炸，低于一定温度则无爆炸危险。
(6)气粉混合物在管内流速要适当,过低容易造成煤粉的沉积,过高又会引起静电火花，易爆炸，故一般应在16～30m/s范围内。
（7）系统中无煤粉自燃及其它火源时，煤粉无爆炸危险.二、预防措施（1）消除制粉系统内死角，不用水平管道，并保持气粉混合物有一定的流速，以免煤粉存积引起自燃和爆炸.（2）加强原煤管理，防止易燃易爆物混入其中.（3)保持制粉系统稳定运行，控制磨煤机出口温度。
中间储仓式制粉系统具体要求如下：①磨制烟煤或褐煤,当水分大于25％时，磨煤机出口温度不大于80℃,当水分小于25％时，出口温度不大于70℃。
②磨制贫煤磨煤机出口温度不大于130℃（我厂要求不大于100℃）。
③磨制无烟煤，温度不受限制。
运行工况不稳定，如起停制粉系统或断煤，煤粉自燃和爆炸的可能性较大,所以运行人员应加强监督调整均匀给煤,防止堵煤断煤，以保证制粉系统安全运行。
安全技术之煤炭自燃机理及防治措施
安全技术之煤炭自燃机理及防治措施汇报人：日期:•煤炭自燃概述•煤炭自燃机理•煤炭自燃的防治措施目录•安全技术措施•案例分析•研究展望01煤炭自燃概述•煤炭自燃是指煤在无外界氧气和热源的条件下，因自身内部的氧化作用而产生的热量不能被及时散发，导致热量不断积累，温度逐渐升高，当温度达到煤的着火点时，煤就会自燃的现象。
煤炭自燃通常发生在地下较深的位置，不易被发现。
隐蔽性煤炭自燃往往突然发生，给矿工和设备带来很大的危险。
突发性煤炭自燃不仅会烧毁煤炭资源，还会产生大量有害气体，对矿工和环境造成严重危害。
危害严重人员伤亡煤炭自燃产生的大量有害气体和高温烟尘，会危及矿工的生命安全。
环境破坏煤炭自燃产生的有害气体和烟尘会污染环境，对周边生态造成破坏。
经济损失煤炭自燃会导致大量的煤炭资源被烧毁，给煤矿带来巨大的经济损失。
02煤炭自燃机理煤炭自燃的化学反应过程氧化反应01煤炭在常温下与空气中的氧气发生缓慢的氧化反应，释放出热量和二氧化碳。
随着时间的推移，温度逐渐升高，加速了氧化反应速率，最终导致煤炭自燃。
热解反应02在高温下，煤炭中的大分子结构发生裂解，产生挥发分和自由基。
这些自由基与空气中的氧气发生氧化反应，产生大量的热量和二氧化碳，导致煤炭温度进一步升高。
燃烧反应03当煤炭温度达到着火点时，煤粉颗粒与氧气发生剧烈的燃烧反应，产生大量的光和热。
燃烧反应释放的热量促使煤炭温度持续上升，最终导致煤炭自燃。
煤炭自燃的物理过程水分蒸发煤炭中的水分在逐渐升温的过程中不断蒸发，形成水蒸气。
水蒸气的蒸发会带走一部分热量，降低煤炭的温度，但同时也会使煤炭暴露出更多的表面面积，加速了氧化的过程。
裂缝扩展随着煤炭内部温度的升高，不均匀的温度分布会导致煤炭产生裂缝。
这些裂缝会随着温度的升高而不断扩展，使得氧气更容易进入煤炭内部，加速了氧化反应速率。
热传导煤炭在自燃过程中，热量通过热传导的方式从外部向内部传递。
热传导的发生会导致煤炭温度分布不均匀，容易在局部区域形成高温，加速煤炭自燃的过程。
煤的低温氧化实验报告
一、实验目的1. 了解煤的低温氧化过程及影响因素；2. 掌握煤低温氧化实验方法及原理；3. 分析煤低温氧化过程中温度、气体浓度等宏观特性的变化；4. 研究煤的表面结构、孔隙特性、吸氧量、官能团、微晶结构、自由基浓度等微观物理化学结构与煤自燃的关系。
二、实验原理煤的低温氧化是指煤在常温下与氧气发生缓慢氧化反应的过程。
在低温氧化过程中，煤中的有机质与氧气发生化学反应，产生热量、水和二氧化碳等物质。
本实验通过控制实验条件，观察煤低温氧化过程中的宏观和微观特性变化，分析其与煤自燃的关系。
三、实验材料与设备1. 实验材料：烟煤、活性炭、氮气、氧气、蒸馏水、温度计、压力计、气体分析仪等；2. 实验设备：低温氧化实验装置、反应釜、加热器、流量计、冷凝器等。
四、实验方法1. 准备实验材料：将烟煤研磨成粉末，过筛后备用；2. 配制实验溶液：将活性炭与蒸馏水按一定比例混合，制成活性炭悬浮液；3. 组装实验装置：将反应釜、加热器、流量计、冷凝器等连接好，并检查气密性；4. 实验步骤：（1）将烟煤粉末装入反应釜中，加入一定量的活性炭悬浮液；（2）通入氮气，排除釜内空气；（3）通入氧气，调节氧气流量，使氧气浓度达到实验要求；（4）开启加热器，逐渐升高温度，观察温度、气体浓度等宏观特性的变化；（5）在低温氧化过程中，定期取样分析，测定气体浓度、温度等数据；（6）实验结束后，关闭加热器，待釜内温度降至室温，取出煤样，进行微观结构分析。
五、实验结果与分析1. 宏观特性变化：在低温氧化过程中，煤样温度逐渐升高，氧气浓度逐渐降低，二氧化碳浓度逐渐升高。
这表明煤在低温氧化过程中，与氧气发生化学反应，释放出热量和二氧化碳。
2. 微观特性分析：通过扫描电镜、X射线衍射等手段对煤样进行微观结构分析，发现煤的表面结构、孔隙特性、官能团、微晶结构等发生变化。
具体表现为：（1）煤的表面结构：低温氧化过程中，煤的表面结构发生变化，表面粗糙度增加，孔隙数量和尺寸减小；（2）孔隙特性：低温氧化过程中，煤的孔隙特性发生变化，孔隙率降低，孔径分布变窄；（3）官能团：低温氧化过程中，煤的官能团发生变化，羟基、羰基等官能团含量降低；（4）微晶结构：低温氧化过程中，煤的微晶结构发生变化，微晶尺寸减小。
火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施
火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施火力发电厂的主要燃料是煤炭，为了保证锅炉用煤，一般都建有一个或多个贮煤场，基本为露天堆放，不防雨雪和日晒。
煤与空气的接触，不仅会风化，使煤的质量变坏，而且还会常常发生煤堆发热和自燃现象，从而造成能源的浪费，环境的污染，同时也给安全生产带来了相当大的隐患。
近几年，在火电厂实施职业健康安全管理体系过程中，都会把贮煤场煤堆的自燃识别为危险源，进行风险评价，找出治理措施，尽可能地防止煤堆自燃现象的发生。
那么造成煤堆自燃的原因是什么呢？普遍认为，煤的自燃是由煤氧复合作用而产生的。
由于外力的作用，破坏了煤体原始状态下的完整性，煤体表面分子的平衡状态也被破坏。
当煤体与空气接触后，空气中的氧便会随着空气的流动而进入煤体内部。
平衡状态被破坏的煤表面分子与氧气接触，形成新的平衡状态，迅速与氧发生物理吸附、化学吸附及化学反应等一系列变化，产生并放出热量。
在一定的蓄热条件下，当煤体释放的热量大于向环境散失的热量时，热量积聚使煤体温度上升，最终便导致煤体发生自燃。
不难看出，煤体自燃发生机率的大小受水份、空气中氧气及散热条件的直接影响。
笔者结合火电厂煤场生产管理的施行经验，总结出以下几方面影响煤体自燃的因素。
〔1〕煤的硫份对自燃的影响煤中含有一定的硫份，硫在一定温度下化学性质会发生变化，生成氧化硫，氧化硫遇水生成稀硫酸，这一系列氧化反应过程为放热过程，从而提升了煤堆中的温度。
因此，一般来说，含硫量高的煤更易发生自燃。
〔2〕煤的挥发份对自燃的影响煤中挥发份的主要成分是低分子烃类，如甲烷、乙烯、丙烯、-氧化碳、二氧化碳、硫化氢等。
煤的挥发份大大地降低了煤体自燃的祸源温度。
依据观察和统计说明，挥发分较高的煤，即使是同样条件下的露天存贮，发生自燃的机率也要比挥发分较低的煤大一倍。
依据煤场生产管理人员的观察，高挥发分的煤种〔Vad＞28%以上〕，当温度达50~60℃时，一、二日内便会发生自燃，且来势较猛；较低挥发分的煤种〔Vad＜21%以下的煤种〕，一般要到80℃以上，才会发生自燃现象。
浅析褐煤煤场存储自燃成因及应对措施
浅析褐煤煤场存储自燃成因及应对措施摘要：随着火力发电厂褐煤燃用比例的增加，对褐煤自燃特性、煤场储存的研究变得具有重要意义。
为了将因褐煤自燃导致的褐煤热值损耗降到最低，本文就煤场褐煤储存过程中自燃成因进行剖析，及时采取应对措施，以优化煤场管理。
关键词：褐煤；自燃；存储近年来，煤炭价格持续走高，许多火力发电厂本着节约经济成本、降耗节能的原则，燃煤锅炉逐渐开始燃烧热值低、稳定性较差、价格相对低廉的褐煤。
然而，由于褐煤的煤化程度较低，极易氧化和自燃，造成热值损失，这对褐煤的存储提出极大的挑战。
为此，本文主要从以下方面进行探索研究：研究褐煤自燃成因，剖析煤场自燃现象，尽可能减少因煤场褐煤自燃导致的热量损耗，合理安排褐煤掺配掺烧，优化煤场管理。
1.煤堆自燃原理煤炭自燃的主要原因是煤与氧相互作用产生热量并集聚。
煤堆发生自燃需同时具备4个条件。
（1）具有自燃倾向性煤的自燃倾向性是煤的一种自然属性，反应了煤的变质程度，水分、灰分、含硫量、粒度、孔隙度、导热性是煤自燃的主要因素。
煤在常温下的氧化能力主要取决于挥发分的含量，挥发分含量越高，自燃倾向性越强，而且自燃时间也会相应缩短，一般情况下煤的变质程度越低，越易自燃。
（2）供氧条件煤堆暴露于空气中，表面与空气充分接触，而且空气通过煤块之间的间隙渗透到煤堆内部，给煤堆内部氧化创造了条件。
煤的粒度越大，煤块之间的间隙越大，其供氧条件越好。
（3）储热条件煤在氧化的过程中放出热量，只有当放出的热量大于散发的热量时，才能使热量聚集，温度上升，达到煤的着火点后发生自燃。
（4）氧化时间煤从氧化到自燃有一个过程，氧化时间达到自燃发火期才能自燃。
此外，煤的粒度、水分、灰分、压实程度、环境温度、湿度等因素都会影响煤的自燃。
褐煤是在常见的三个煤种中煤化程度低、挥发分高，易于氧化的煤种，自燃倾向性强，如果储存不当或者时间过长，极易引发自燃。
2. 煤场褐煤存储自燃原因分析根据煤的自燃原理以及通过对煤场褐煤堆积的实际考察分析，导致褐煤自燃的原因主要有以下五个方面：（1）由褐煤煤质本身特性决定。
火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施
火电厂煤场自燃的原因分析及控制措施首先，火电厂煤场自燃的原因分析如下：1.腐烂和受潮:煤由于长时间暴露在外，容易被大气中的水蒸气淋湿，煤中的水分含量增加。
水分的增加会导致煤的质量下降，煤的自燃性增强。
2.氧化：长时间暴露在潮湿环境下，煤中的煤中的硫的氧化速率加快，产生硫酸盐。
硫酸盐的生成会给煤场中带来酸性环境，增加煤的可燃性，从而导致煤的自燃。
3.自燃产生的热量：煤中的热量并不是完全消失的，而是通过煤场内部的传导和对流等方式潜伏下来。
当堆放的煤的密度较大时，堆煤内部的煤会互相接触，导致煤内部自燃的传导现象，从而引发煤堆的自燃。
4.过高的堆高：过高的堆高会导致煤堆内部通风不良，煤堆底层的氧气供应紧张，而煤堆顶部的高温气体无法有效排除，煤堆中积累的热量难以散发，从而引发自燃。
接下来，提出控制措施：1.水分控制：应对堆场和车场中的煤进行防水、屋顶防潮和排水，减少水分的进入。
对已受潮的煤堆进行及时处理，减少水分含量。
2.通风控制：定期清理煤堆，保证堆煤之间的通风间隙，加强堆场的自然通风或人工通风，防止煤场内部气体的积蓄。
3.出库及时：及时组织煤的出库，保持煤场内的煤的更新，减少煤堆中煤的堆积时间，降低自燃的可能性。
4.定期检查：定期对煤场进行检查，发现可疑的煤堆，及时处理，防止火灾蔓延。
同时，在检查过程中要关注煤堆的温度变化，及时报告，并采取相应的措施。
5.定期放水：通过放水等降温的方法来控制煤堆的温度，消除潜在的自燃隐患。
综上所述，火电厂煤场自燃的原因主要是由煤的腐烂和受潮、氧化、自燃产生的热量、过高的堆高等因素引起的。
为了控制自燃，可采取水分控制、通风控制、出库及时、定期检查和定期放水等措施。
通过这些措施的实施，可以有效降低煤场自燃的发生率，确保火电厂的生产安全。
煤氧化自燃微观特征及其宏观表征
03
煤氧化自燃宏观表征
自燃倾向性测试
自燃倾向性测试是评估煤自燃风险的重要手段。
自燃倾向性测试主要通过模拟煤在自然环境下的氧化过程，检测煤的自燃风险。测试通常包括煤的升温速率、自燃点等关键 参数的测量，以判断煤的自燃倾向性。这种方法有助于预测和预防煤自燃事故的发生。
热分析技术
热分析技术是研究煤氧化自燃过程的 重要工具。
通过电子显微镜等手段可以观察 到煤在氧化过程中的微观结构变 化，如孔隙结构、表面形貌等， 这些变化与自燃倾向密切相关。
宏观表征
宏观表征主要包括煤的氧化速率、 温度变化、气体产物成分等，这些 参数可以反映煤自燃的程度和进程 。
机理探讨
结合微观特征和宏观表征，可以深 入研究煤自燃的机理，如氧化反应 如何在微观结构中发生、如何影响 宏观表征等。
未来研究方向展望
多尺度研究
未来研究需要关注从微观到 宏观多尺度的煤自燃过程， 包括分子尺度、孔隙尺度、 块体尺度等。
实时监测技术
开发和应用实时监测技术， 以便在实际煤矿环境中实时 、准确地监测煤自燃的过程 。
预防措施
基于对煤自燃机理的深入理 解，探索和开发更有效的预 防措施，以降低煤自燃带来 的安全风险和经济损失。
密度的变化
随着煤氧化程度的加深，煤的密度也会发生变化，通常表现为密度减小，这是由 于氧化过程中煤分子内部结构的松散和气体的释放导致的。
孔隙结构的变化
煤氧化自燃过程中，煤内的孔隙结构会发生变化，孔隙度增大，孔径分布也会发 生改变，这些变化对煤的渗透性、储层物性等都有重要影响。
微观形貌观察
表面形貌的变化
绿色环保
在研究煤自燃机理的同时， 需要关注环保方面，减少自 燃过程对环境造成的负面影 响。
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煤的氧化与自燃机理
无论是褐煤或无烟煤，它们的结构单元都是由多芳香环组成，不同的是褐煤的结构单元中芳香环的缩聚程度小，同时芳香环上有较多的侧链；无烟煤的结构单元中的芳香环多一些，侧链少一些，碳的百分含量高。
氢是煤中第二重要元素，它是煤的结构单元多芳香环及其侧链上的组成元素。
侧链上的烃基、羟基、醛基等都有氢的参与。
煤结构单元侧链上以及一些官能团中常含有氧，低变质程度的煤，氧含量高。
煤中还含有少量的氮、硫等元素。
煤的自燃与煤质和煤岩组成有很大关系，各种煤中以年青的褐煤最易自燃；在一般情况下，各显微组分的氧化活性的顺序为：镜质组>壳质组>惰质组。
对煤自燃的影响因素很多，首先是煤本身的内在特性，如煤化程度、水分、空隙率、比表面积、矿物质含量与组成、硬度、导热性等；其次是外部条件，如气候（温度与湿度）、风速、煤的堆积密度等。
在此，从煤及煤中矿物的表面反应出发，探讨煤的自燃机理。
一、煤的氧化与风化
煤的燃烧需要氧气和一定的热量。
关于煤炭自燃原因是世界各主要产煤国共同关心的问题，科研工作者进行了大量的研究和探索，提出了不少假说，主要有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧复合作用学说。
随着科技的进步，发现虽然在高变质程度富含黄铁矿的煤会发生自燃，但完全不含黄铁矿的煤也会自燃；煤即使在真空中让细菌充分死亡的条件下，其自燃倾向也未降低，这说明黄铁矿作用学说和细菌作用学说都是不全面的。
酚基作用学说认为，煤中不饱和的化合物与空气中氧作用，是引起煤炭自燃的主要原因。
有人认为酚基作用学说实际上是煤氧复合学说，或者是煤氧复合学说的补充。
所以，目前大多数学者赞同煤氧复合学说。
采山的煤或井下煤暴露于空气中，则除无烟煤外所有的煤，除惰质组外几乎所有的煤岩组分，都对氧特别敏感。
空气对煤氧化的最初阶段的特征是氧在煤表面上物理吸附和化学吸附。
一般认为，煤炭低温吸氧过程有以下三种途径：
（1）空气中的氧在范德华力的作用下吸附在煤的表面，在物理吸附时能放出与气体凝聚热相当的热量（即物理吸附热）。
物理吸附是可逆的。
（2）空气中的氧分子与煤表面通过化学作用而形成的吸附。
在吸附过程中，发生电子转移或公有、原子重排，以及化学键的断裂与形成过程，包括形成表面络合物。
其吸附时放出的热量相当于化学反应执，比物理吸附热大的多。
化学吸附是不可逆的。
氧气在煤表面发生化学吸附，并随之形成酸性官能团，如酚-OH，-COOH和CO。
如有水存在或因煤的氧化除氢反应（即-CH2→CO-+H2O)而产生水，则同时还会有过氧化物、配合物等形式。
后
者浓度积累到一定值，且又达到一定温度时，氧化作用将自动加速，如果连锁反应不断进行，放出的热量不能及时排出，一旦达到煤的着火点温度就会引起自燃。
但如果水分含量大于12%时，由于水分的大量蒸发带走了热量，自燃趋势降低。
（3）空气中的氧分子与煤发生化学反应，并生成一定的氧化产物。
在低温氧化过程中形成的氧化产物主要是CO，这种化学反应是放热反应。
煤炭低温吸附氧的过程这三种途径是同时进行的。
在常温下（20~30 。
C），煤的化学吸附速度和化学反应速度较慢，这时煤的吸氧量主要是物理吸附氧量；随着温度的升高，其化学吸附和化学反应速度加快，这时煤的吸氧量中化学吸附和化学反应耗氧量所占的比重增加。
煤化学研究表明，煤的氧化途径是先形成酚类，进而形成醌类的酸酐，最后形成羟酸。
含有水分的煤堆以及地表附近的煤层在有水存在下受空气中氧的长时间氧化和水解作用，性质发生很大的变化，成为风化煤。
风化煤与原煤相比，煤中C、H含量下降，O含量上升，含氧酸性官能团增加；风化煤中含有再生腐植酸，发热量降低，着火点下降等。
二、煤的氧化自燃过程分析
煤氧化自燃过程可划分为三个时期：潜伏期、自热期和燃烧期。
（一）潜伏期
煤温在常温至60。
C，煤样与空气接触后，吸附氧而生成不稳定的氧化物，如羧基（-COOH）与羟基（-OH），此时，煤的氧化过程平稳而缓慢，氧化放热量很少，有微量的CO释放出。
（二）自热期
经过潜伏期后，煤温从60。
C逐渐上升至80。
C，煤的氧化速度加快，水分开始蒸发，煤中不稳定的氧化物开始分解成水以及释放出CO、CO2气体。
氧化产生的热量使煤温继续升高，达到自热的临界约为80。
C，这一阶段称为煤的自热前期。
该阶段耗氧量有明显增加，CO的发生量也随温度上升而逐级增加。
当煤温超过自热的临界温度80。
C后，煤的氧化进程加快。
随着煤温的升高，开始出现煤的干馏，生成碳氢化合物、氢以及CO等可燃气体。
当环境条件能继续维持煤氧化自热的进行，则可能使煤温上升到煤的着火点而导致自燃。
这一阶段称为煤的自热后期。
另一种可能的发展是由于外界条件的变化不可能聚热，使煤体温度下来，或者空气中氧含量降低，氧化过程逐渐停止，煤不会发展到自燃阶段，而进入风化状态。
（三）燃烧期
当煤温达到自燃温度时，煤氧化自燃进入燃烧期，此时煤开始深度热分解反应，从煤中释放出烃类气体、CO、CO2等，既有脱附、氧化分解气体，也有热分解气体，煤中的结晶水开始解析。