烟煤自燃的分析与预防
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摘要：煤自燃问题一直以来都是煤炭生产行业中的焦点问题，本文从煤质分析入手，探讨煤体自燃的成因，并提出预防的办法。
煤是我国生产生活中常用能源之一。当前，煤在各类资源利用中比例达到70%，但是煤的储存和加工的安全性也是长期困扰业界的一大难题。煤自燃问题一直以来都是煤炭生产行业中的焦点问题，很多人将煤自燃的原因归结为煤中含有的黄铁矿。由于黄铁矿氧化成三氧化二铁和三氧化硫的过程中释放热量，与水分相互作用生成强氧化剂硫酸，加速其氧化程度，使煤充分自燃。
在这里需要指出一点，煤中黄铁矿的存在只是引起煤自燃的一个条件，也就是说并不是所有含有黄铁矿的煤都会自燃，不含或含有少量黄铁矿的煤在存放过程中也有可能自燃。煤在长期存放的过程中不断从空气中吸收氧气，其组成物质与氧气发生作用释放热量，在水分的参与下形成湿润热，使煤加速自燃。另外，煤的组成成分（包括煤所含的水分、矿物质等）、节理、裂隙、煤层厚度以及埋藏深度、采煤方法、通风设计等等，在特定条件下都有可能成为煤自燃的起因。
从本质上分析，煤的自燃就是氧化的过程。煤自然的根本原因是煤的组成成分与空气中的氧发生了氧化作用。在常温状态下，煤中所含的碳、氢等元素会与空气中的氧发生氧化反应，生成可燃物甲烷、一氧化碳或其他烷烃物质。煤在氧化过程中释放热量，若热量无法快速挥发，煤的堆积温度会升高，温度越高，煤氧化的速率越快，释放的热量和可燃质就越多，继而形成恶性循环，直至热量集聚达到煤自燃的温度条件，就能引起煤自燃。
以烟煤为例。每年7-8月份夏季室外地表温度平均可达35度。煤场露天温度可达40度左右。严重威胁露天煤存放的安全，而烟煤又是高挥发的煤种，化学成分如下：
设计干燥无灰基的挥发分为：Vdaf=32.15%。从煤有机物和无机物可燃元素分析，碳是可燃元素（约占63.9%）再者是氢（约占3%-5%）硫占0.6%。可燃挥发份33%。成为煤的可燃质。含水低于7%。颗粒度不大于10厘米。典型高挥发，高发热量，低水。
1 煤质
1.1 煤的品级。根据煤的变质程度可以判定煤的品级高低。通常情况下，我们主要根据挥发分含量和含煤量表示煤的品级。煤体品级越高，其自燃的敏感度越低，越不易自燃。所以说干燥的褐煤比无烟煤更加敏感自燃，品级的差别就在于此。但褐煤的水分含量较高，自热敏感程度比纯褐煤低。
1.2 煤的水分含量。煤的自燃性在一定程度上取决于其所含的水分多少。水分含量接近饱和的煤（如褐煤、次烟煤）被开采和干燥前，煤体不再吸收水分，因而无法释放润湿热。煤在氧化过程中释放的热量会引起内在水分温度升高。此外，自燃时的化学反应也需要水分的参与。低口级煤水分含量大大超出了化学反应的需要量。因此，水分的存在对低品级煤而言就是煤自热的阻化剂。
1.3 矿物质。通常我们把煤中的矿物成分称作灰分。煤在长期存放的过程中，煤体所含矿物质与空气中的氧发生反应释放热量使煤体升温并逐渐分解，以扩大煤和空气接触的表面积。比如黄铁矿能够吸收氧化反应释放的一部分热量缩短煤体氧化反映进程；煤的高灰分能够降低单位质量的氧化热。
2 自燃的条件
2.1 具有自燃倾向性。自燃倾向性是煤的自然属性。通过煤的变质程度可以看出煤的自燃倾向。构成煤自燃的基本条件除了有煤体所含的灰分、水分和含硫量以外，煤的粒度、孔隙度和导热性也是引起煤自燃三个基本要素。常温状态下，煤的挥发分的含量是构成煤体氧化能力的基本要素，它与煤体自燃倾向呈正比关系。一般来说，自燃倾向性越强的煤自燃时间越短。基于煤的氧化程度和着火点之间的关系，通过原煤样的着火点和氧化煤样的着火点的差值ΔT可对煤的自燃倾向进行初步判定。ΔT40℃时，煤体极易自燃。从褐煤到无烟煤，其着火点逐渐升高，自燃倾向性呈逐渐减弱。
2.2 供氧条件。常温条件下贮存的煤，其表面和空气中的氧充分接触，空气通过煤块之间的缝隙向煤堆内渗透，加速煤堆氧化。而且块度越大的煤氧化速率较快。
2.3 氧化时间。煤自燃需要经历一个缓慢氧化的过程，当煤体氧化时间达到自燃发火期才可自燃。
2.4 储热条件。煤与空气中的氧发生氧化反映时释放热量，热量无法快速挥发就会在煤体内集聚，使煤体温度升高，当温升达到着火点的温度时煤体便会自燃。
3 煤堆自燃的物理层面
3.1 冷却层。煤堆的表面约0，5-1，5煤层松散与空气接触发生氧化反应。热量快速散发便不会引起煤体自燃；
3.2 氧化层。该层位于冷却层以下煤层相对压实，厚度在1-4米左右。具备煤自然的所有条件达到自燃发货期便会自燃。
3.3 窒息层。该层位于氧化层以下，煤层相对压实供氧不易且含水率较高氧化程度低。不易放生自燃。
煤在自然界存放一般中心部位处于颗粒较细，周边颗粒较粗相应的从中间往四周空隙越来越大，通风散热效果较好。冷却层和氧化层越来越厚，通常都是氧化层发生自燃，而且伴有升温、冒烟现象。如果煤堆表面某处有热气上升，且伴有冒烟现象，即可判定该处垂直向下的氧化层已发生自燃。煤堆内部氧化层一旦自燃，其上部的冷却层也会被引燃，由此可判断发现煤堆自燃尽快防止自燃范围扩大。
4 预防的办法
4.1 通过红外探测法锁定高温点。该探测方法是基于红外辐射场理论，构建火源和火源温度场的对应关系，继而锁定高温点的位置。
4.2 烧旧储新。正确核实储煤时间尽量不要超过煤的自然发火期，储煤时间过长是煤自燃主要原因。而且储煤时间过长而且越是长期储存的煤本来的经济价值会因其氧化程度的加重而大打折扣。
4.3 煤场应通风良好。防煤堆暴晒。煤场周围不应有高温热源以降低煤的氧化程度。用推土机将煤压实减少煤空隙度，赶走煤层中的空气减少与空气接触。
4.4 每天派人员巡查自燃情况。返现局部温度升高、冒热气、冒烟，即可判断发生自燃。有效雾化喷水可以防止煤的自燃延长氧化期，煤的水分保持在12%左右自燃几率几乎为零。
4.5 掌握煤自燃的规律，有针对性采取预防措施，可以保证安全生产，对储存自燃性较大煤种应做针对性的预案。
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