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。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到了关键作用。

（2）化学吸附阶段。

煤炭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℃。这种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。化学吸附阶段煤炭重量略有增加，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。

二、煤炭的自热影响因素

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。

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、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。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。