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摘 要：煤的自燃是煤的自然属性，但不同煤种其自燃的性能也不同，这取决于煤生成的年代、煤的成分等因素。露天煤场中，预防煤的自燃，宜采取一些有效的措施，以保证安全运行。
关键词：煤；自燃；煤场；预防
露天煤场在电力系统中应用非常广泛，是一种非常普遍和经济的贮煤方式。但从运行情况来看也出现过各种各样的问题，这些问题中尤以煤自燃带来的问题居多。虽然不会轻易酿成大祸，但小事故时有发生；自燃严重威胁着露天煤场的安全运行，并降低了煤的热值，造成经济损失。因此研究煤的自燃就显得尤为重要。
一、煤的自燃
任何一种煤都具有氧化放热性，这是煤的一种自然属性。
煤的自燃实际上是煤表面分子中各种活性结构物与氧发生物理吸附和化学反应，并放出热量。如果该热量不能及时散发，在煤堆中越积越多使煤的温度升高，煤的温度升高反过来又促进煤的氧化，煤温每升高10℃其氧化速度增加一倍，当煤温度达到60℃～70℃时，煤的氧化速度将急剧加快，燃点又会急剧降低，当煤温升高到一定值时就引发了煤的自燃。
煤的自燃，并非所有煤种表现相同，而是随煤化程度的增加其自燃的可能性降低。煤化程度高的煤（如无烟煤），其抗氧化作用能力强，因此煤化程度高的煤不容易自燃，而煤化程度低的煤种，尤其是褐煤其结构单元中有不饱和链极易与氧结合，所以褐煤的抗氧化能力差，极易自燃，开采六、七天后就能发生自燃，这也是燃用褐煤电厂难以解决褐煤自燃的原因。
二、影响煤自燃的因素
煤自燃与煤的成分有很大关系，其中以煤的水分Mt、挥发份Vdaf、含硫S及颗粒度尤为重要。
1、煤的水分含量对煤自燃的影响
煤中水分的含量对煤的自燃有很大的影响。
煤在开采、运输、贮存时由于各种原因都可能使煤的水分有所增加。
煤中水分的蒸发可以使煤块发生爆裂，增加了煤与空气接触的表面积，有利于煤吸氧量的增加，有利于氧化进程的发展。
煤被水浸润时，有热量放出，此热称为润湿热。润湿热可以使煤温升高几度甚至是几十度。因为水可以使煤中某些官能团发生水解，并放出热量，从而造成煤的活性基因更易氧化，降低活化能。水分越多这种情况越严重，因此煤吸氧量随着水分的增加而增加。
虽然煤的水分对煤的自燃率有很明显的影响，但是煤在氧化过程中所产生的热量不能弥补水分蒸发损失的热量，因此可以保持煤有一定的水分存在，只要水分值远离其临界值，煤的自燃有明显延时。这个特性对煤的运输和储存是有益的，同时从防止煤的自燃和防止煤尘飞扬这两个方面我们需要利用煤的这个特性，为电厂的安全运行服务。
通过多次试验，测出煤中的水分与吸氧量之间的关系如图1所示，从图1中我们可以看出：煤的吸氧量随煤的水分增加而增加。
图1 吸氧量与水分的关系
2、挥发份对煤自燃的影响
煤的挥发份是表征煤的燃烧特性的一个参数，它是在规定条件下隔绝空气加热，煤中有机质受热分解析出的产物，因此煤的挥发份是煤加热分解的产物。挥发份不是煤中固有成分，它取决于煤的种类、煤的热解条件等因素。
挥发份的组成及其各种成分的闪点如表1：
表1 挥发份的组成及其各种成分
序号 名称及其化学符号 质量份额比例 闪点 备注
1 甲烷 CH4 28%～32% 537℃
2 氢 H 42%～51% 585℃
3 一氧化碳 CO 7%～10% 651℃
4 二氧化碳 CO2 2%～4.5%
5 乙烷 C2H2 2%～3% 260℃
6 硫化氢 HS 0.75% 423℃
7 乙炔 C2H2O 少量 450℃
从表1可以看出挥发份的组成中除CO2外均是可燃气体。
煤中的挥发份随煤化程度的深浅而异，煤化程度高的煤（无烟煤）其挥发份低，而煤化程度浅的煤（褐煤）其挥发份高。
资料表明高挥发份的煤容易氧化而发生自燃。资料还表明，随着挥发份的增加，氧化后煤的燃点下降。当挥发份Vdaf大于30%时其燃点下降幅度较大（见图2），煤阴燃的温度随煤挥发份含量的增高而降低，如：当Vdaf=15%～30%时其阴燃温度270℃～300℃，当Vdaf=40%时其阴燃温度210℃。这都表明贮存高挥发份煤种的危险性是很大的。
图2 煤的挥发份和燃点的关系
3、硫对煤自燃的影响
硫是个化学性质很活泼的物质，在250℃左右温度下可以自燃。
任何煤中都含有硫。硫在煤中以三种形态存在：有机硫、无机硫（硫化物硫和含硫酸盐硫）和单质元素硫。
有机硫和单质硫均可以在空气中燃烧并放出热量，也就是说硫的氧化所需要的温度较低。煤中的硫化物中绝大多数是黄铁矿，其化学表示式为FeS2.而硫酸盐在空气中则不能燃烧。
黄铁矿和单质硫燃烧的化学表示式为：
S+O2=SO2
2FeS2+7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4
上述两个化学反应方程式均是放热反应。燃烧所放出的大量热使周围煤的温度升高，也就加快了周围煤的氧化速度。不仅如此，黄铁矿氧化放热也使周围煤块产生热裂爆，从而增加了煤与空气接触的机会，即给煤的氧化创造了条件。 有资料表明局部含量达到2%的硫化铁，燃烧所放出的大量热可使周围煤的温度提高到240℃。由此可见硫的氧化给煤的自燃所带来的危害是不可忽视的。
4、煤的颗粒度对煤自燃的影响
具有相同质量的煤由于其粒度不同，它们表面积也就不同。粒度越小者其表面积越大，煤的表面积越大与氧气的接触机会越多。随着煤粒度降低到一定程度时，煤中原封闭的微孔亦均暴露在空气中，空隙率的增加使煤表面的各种活性结构与氧发生反应放出热量的速度增加。煤的颗粒越小使其放热效应越强、也就越易自燃。煤的粒度与热传导和气体扩散有较大关系，煤的粒度越小，自燃的趋势就越大。
图3 不同粒度煤样耗氧速度与粒度关系曲线
图3 为不同粒度煤样耗氧速度与粒度关系曲线，实验验证了理论分析的正确。
煤的粒度越小，其自燃的倾向性增大。粒度越小其自燃活化值越小、就越容易自燃。
从以上的分析我们可以得出：煤中的水分、挥发份、硫分，以至煤的细小颗粒在与氧接触，氧化过程中都能使煤的温度升高，这些热量如不能得到及时散发，必将引发煤的自燃。
对封闭式煤场处理自燃较为困难。通过以上分析使我们知道煤中的挥发份越高、硫含量越多、煤的颗粒越细小、煤中的水分越多，煤就越易自燃，贮存就越困难。
三、有效措施
以上对引发煤自然因素的分析，使我们对煤的这个特性有了初步认识。因此，我们觉得为确保煤场的安全运行须注意以下几点：
1、电厂储煤是防止由于自然条件等诸多因素的变化而在短时间内电厂不能获得其所需要的煤炭时，而采取的十分必要措施。一定数量的煤炭储存在煤场中，不可避免的发生煤的氧化，从煤与氧的接触，防止煤的氧化和环保的角度讲，露天煤场难以避免。但存放的时间越长，煤的氧化程度越深，其自燃的可能性也应越大，而一旦煤出现自燃，在煤场中就需要做针对性处理，为此露天煤场应尽量做到"先进先出"。
2、露天煤场的堆料通常是由斗轮堆取料机或门式滚轮机完成的，在煤的堆积过程中，煤将产生离析，煤中大块将在煤的边坡，煤由于氧化而产生的热量加热了煤块间隙处的空气，热空气的向上运动过程中带动了周围空气的流动，使这些煤有充足的氧气与其接触 ，因此极造成煤堆边坡处煤的自燃。为此，对于非常用的贮藏性煤堆，应采取推煤机压实等措施，以消除自燃隐患。
3、对于高表水的煤，应予以特别注意。在夏季特别是发生连阴雨的时候，应在煤场中留出一场空地，专门接卸那些水分大的煤，在确认这些煤在运往主厂房的过程中不会造成输煤系统堵塞的情况下，应尽快将此部分煤送出。
4、当煤场的贮煤量较多时，某些电厂易将贮煤集中到某一个区域内堆高贮存。这种方法我们认为欠妥，因为煤堆较高时，煤堆下部的煤氧化后所放出的热量不易散发，易使煤堆内部的温度升高，易引发自燃。
5、煤场贮煤过程中，煤的粉尘飞扬较为严重，其降尘方式选用喷出的颗粒极细的雾珠的降尘方式较好，既达到了降尘的目的也避免了煤的水分含量增加过多。
6、煤场中各种电气设备的设置，除满足电力系统各项有关规定外，还应符合煤矿的安全要求，且应定期清洁，以防止粉尘堆积等引发意外情况的发生。
7、为预防煤场自燃，可以对煤场内温度进行实时监测，但露天煤场中应用较少，运行人员应提高警惕，及时对临界自燃的煤进行处理，有效预防煤场内煤的自燃。
了解了煤的特性，掌握了煤自燃的规律，加强煤场运行管理，煤的自燃可控可防，煤场的安全运行便可落到实处。
参考文献：
[1]姬建虎,谢强燕,张元.煤自燃内在影响因素分析[J].矿业安全与环保,2008,(6).
[2]姜德文,李琳.湿度对煤自燃倾向性影响因素分析[J].重庆大学学报,2008,(12).
[3]文虎,徐精彩,等.煤自燃氧化放热效应的影响因素分析[J].煤炭转化,2001,(4).
[4]刘剑,赵凤杰.粒度对煤自燃倾向性的表征影响[J].辽宁工程技术大学学报,2006,(2).
作者简介：赵雪（1978.10-）女，吉林长春人，辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，助理工程师，专科学历；于喜文（1977.5-），男，吉林长春人，辽宁大唐国际沈东热电项目筹备处，助理工程师，本科学历。
关键词：煤；自燃；煤场；预防
露天煤场在电力系统中应用非常广泛，是一种非常普遍和经济的贮煤方式。但从运行情况来看也出现过各种各样的问题，这些问题中尤以煤自燃带来的问题居多。虽然不会轻易酿成大祸，但小事故时有发生；自燃严重威胁着露天煤场的安全运行，并降低了煤的热值，造成经济损失。因此研究煤的自燃就显得尤为重要。
一、煤的自燃
任何一种煤都具有氧化放热性，这是煤的一种自然属性。
煤的自燃实际上是煤表面分子中各种活性结构物与氧发生物理吸附和化学反应，并放出热量。如果该热量不能及时散发，在煤堆中越积越多使煤的温度升高，煤的温度升高反过来又促进煤的氧化，煤温每升高10℃其氧化速度增加一倍，当煤温度达到60℃～70℃时，煤的氧化速度将急剧加快，燃点又会急剧降低，当煤温升高到一定值时就引发了煤的自燃。
煤的自燃，并非所有煤种表现相同，而是随煤化程度的增加其自燃的可能性降低。煤化程度高的煤（如无烟煤），其抗氧化作用能力强，因此煤化程度高的煤不容易自燃，而煤化程度低的煤种，尤其是褐煤其结构单元中有不饱和链极易与氧结合，所以褐煤的抗氧化能力差，极易自燃，开采六、七天后就能发生自燃，这也是燃用褐煤电厂难以解决褐煤自燃的原因。
二、影响煤自燃的因素
煤自燃与煤的成分有很大关系，其中以煤的水分Mt、挥发份Vdaf、含硫S及颗粒度尤为重要。
1、煤的水分含量对煤自燃的影响
煤中水分的含量对煤的自燃有很大的影响。
煤在开采、运输、贮存时由于各种原因都可能使煤的水分有所增加。
煤中水分的蒸发可以使煤块发生爆裂，增加了煤与空气接触的表面积，有利于煤吸氧量的增加，有利于氧化进程的发展。
煤被水浸润时，有热量放出，此热称为润湿热。润湿热可以使煤温升高几度甚至是几十度。因为水可以使煤中某些官能团发生水解，并放出热量，从而造成煤的活性基因更易氧化，降低活化能。水分越多这种情况越严重，因此煤吸氧量随着水分的增加而增加。
虽然煤的水分对煤的自燃率有很明显的影响，但是煤在氧化过程中所产生的热量不能弥补水分蒸发损失的热量，因此可以保持煤有一定的水分存在，只要水分值远离其临界值，煤的自燃有明显延时。这个特性对煤的运输和储存是有益的，同时从防止煤的自燃和防止煤尘飞扬这两个方面我们需要利用煤的这个特性，为电厂的安全运行服务。
通过多次试验，测出煤中的水分与吸氧量之间的关系如图1所示，从图1中我们可以看出：煤的吸氧量随煤的水分增加而增加。
图1 吸氧量与水分的关系
2、挥发份对煤自燃的影响
煤的挥发份是表征煤的燃烧特性的一个参数，它是在规定条件下隔绝空气加热，煤中有机质受热分解析出的产物，因此煤的挥发份是煤加热分解的产物。挥发份不是煤中固有成分，它取决于煤的种类、煤的热解条件等因素。
挥发份的组成及其各种成分的闪点如表1：
表1 挥发份的组成及其各种成分
序号 名称及其化学符号 质量份额比例 闪点 备注
1 甲烷 CH4 28%～32% 537℃
2 氢 H 42%～51% 585℃
3 一氧化碳 CO 7%～10% 651℃
4 二氧化碳 CO2 2%～4.5%
5 乙烷 C2H2 2%～3% 260℃
6 硫化氢 HS 0.75% 423℃
7 乙炔 C2H2O 少量 450℃
从表1可以看出挥发份的组成中除CO2外均是可燃气体。
煤中的挥发份随煤化程度的深浅而异，煤化程度高的煤（无烟煤）其挥发份低，而煤化程度浅的煤（褐煤）其挥发份高。
资料表明高挥发份的煤容易氧化而发生自燃。资料还表明，随着挥发份的增加，氧化后煤的燃点下降。当挥发份Vdaf大于30%时其燃点下降幅度较大（见图2），煤阴燃的温度随煤挥发份含量的增高而降低，如：当Vdaf=15%～30%时其阴燃温度270℃～300℃，当Vdaf=40%时其阴燃温度210℃。这都表明贮存高挥发份煤种的危险性是很大的。
图2 煤的挥发份和燃点的关系
3、硫对煤自燃的影响
硫是个化学性质很活泼的物质，在250℃左右温度下可以自燃。
任何煤中都含有硫。硫在煤中以三种形态存在：有机硫、无机硫（硫化物硫和含硫酸盐硫）和单质元素硫。
有机硫和单质硫均可以在空气中燃烧并放出热量，也就是说硫的氧化所需要的温度较低。煤中的硫化物中绝大多数是黄铁矿，其化学表示式为FeS2.而硫酸盐在空气中则不能燃烧。
黄铁矿和单质硫燃烧的化学表示式为：
S+O2=SO2
2FeS2+7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4
上述两个化学反应方程式均是放热反应。燃烧所放出的大量热使周围煤的温度升高，也就加快了周围煤的氧化速度。不仅如此，黄铁矿氧化放热也使周围煤块产生热裂爆，从而增加了煤与空气接触的机会，即给煤的氧化创造了条件。 有资料表明局部含量达到2%的硫化铁，燃烧所放出的大量热可使周围煤的温度提高到240℃。由此可见硫的氧化给煤的自燃所带来的危害是不可忽视的。
4、煤的颗粒度对煤自燃的影响
具有相同质量的煤由于其粒度不同，它们表面积也就不同。粒度越小者其表面积越大，煤的表面积越大与氧气的接触机会越多。随着煤粒度降低到一定程度时，煤中原封闭的微孔亦均暴露在空气中，空隙率的增加使煤表面的各种活性结构与氧发生反应放出热量的速度增加。煤的颗粒越小使其放热效应越强、也就越易自燃。煤的粒度与热传导和气体扩散有较大关系，煤的粒度越小，自燃的趋势就越大。
图3 不同粒度煤样耗氧速度与粒度关系曲线
图3 为不同粒度煤样耗氧速度与粒度关系曲线，实验验证了理论分析的正确。
煤的粒度越小，其自燃的倾向性增大。粒度越小其自燃活化值越小、就越容易自燃。
从以上的分析我们可以得出：煤中的水分、挥发份、硫分，以至煤的细小颗粒在与氧接触，氧化过程中都能使煤的温度升高，这些热量如不能得到及时散发，必将引发煤的自燃。
对封闭式煤场处理自燃较为困难。通过以上分析使我们知道煤中的挥发份越高、硫含量越多、煤的颗粒越细小、煤中的水分越多，煤就越易自燃，贮存就越困难。
三、有效措施
以上对引发煤自然因素的分析，使我们对煤的这个特性有了初步认识。因此，我们觉得为确保煤场的安全运行须注意以下几点：
1、电厂储煤是防止由于自然条件等诸多因素的变化而在短时间内电厂不能获得其所需要的煤炭时，而采取的十分必要措施。一定数量的煤炭储存在煤场中，不可避免的发生煤的氧化，从煤与氧的接触，防止煤的氧化和环保的角度讲，露天煤场难以避免。但存放的时间越长，煤的氧化程度越深，其自燃的可能性也应越大，而一旦煤出现自燃，在煤场中就需要做针对性处理，为此露天煤场应尽量做到"先进先出"。
2、露天煤场的堆料通常是由斗轮堆取料机或门式滚轮机完成的，在煤的堆积过程中，煤将产生离析，煤中大块将在煤的边坡，煤由于氧化而产生的热量加热了煤块间隙处的空气，热空气的向上运动过程中带动了周围空气的流动，使这些煤有充足的氧气与其接触 ，因此极造成煤堆边坡处煤的自燃。为此，对于非常用的贮藏性煤堆，应采取推煤机压实等措施，以消除自燃隐患。
3、对于高表水的煤，应予以特别注意。在夏季特别是发生连阴雨的时候，应在煤场中留出一场空地，专门接卸那些水分大的煤，在确认这些煤在运往主厂房的过程中不会造成输煤系统堵塞的情况下，应尽快将此部分煤送出。
4、当煤场的贮煤量较多时，某些电厂易将贮煤集中到某一个区域内堆高贮存。这种方法我们认为欠妥，因为煤堆较高时，煤堆下部的煤氧化后所放出的热量不易散发，易使煤堆内部的温度升高，易引发自燃。
5、煤场贮煤过程中，煤的粉尘飞扬较为严重，其降尘方式选用喷出的颗粒极细的雾珠的降尘方式较好，既达到了降尘的目的也避免了煤的水分含量增加过多。
6、煤场中各种电气设备的设置，除满足电力系统各项有关规定外，还应符合煤矿的安全要求，且应定期清洁，以防止粉尘堆积等引发意外情况的发生。
7、为预防煤场自燃，可以对煤场内温度进行实时监测，但露天煤场中应用较少，运行人员应提高警惕，及时对临界自燃的煤进行处理，有效预防煤场内煤的自燃。
了解了煤的特性，掌握了煤自燃的规律，加强煤场运行管理，煤的自燃可控可防，煤场的安全运行便可落到实处。
参考文献：
[1]姬建虎,谢强燕,张元.煤自燃内在影响因素分析[J].矿业安全与环保,2008,(6).
[2]姜德文,李琳.湿度对煤自燃倾向性影响因素分析[J].重庆大学学报,2008,(12).
[3]文虎,徐精彩,等.煤自燃氧化放热效应的影响因素分析[J].煤炭转化,2001,(4).
[4]刘剑,赵凤杰.粒度对煤自燃倾向性的表征影响[J].辽宁工程技术大学学报,2006,(2).
作者简介：赵雪（1978.10-）女，吉林长春人，辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，助理工程师，专科学历；于喜文（1977.5-），男，吉林长春人，辽宁大唐国际沈东热电项目筹备处，助理工程师，本科学历。