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。
煤炭自燃机理及综合防治措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
煤炭自燃机理及综合防治措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1煤的自燃机理 1.1概述 关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁 矿的存在是自燃的原因，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，可以 形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤 的自燃。 需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放 置，并不一定发生燃，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，就放出更多的湿润热，也会加
速煤的自燃。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。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。 1.2煤自燃的不同阶段 (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着关键作用。 (2)化学吸附阶段。煤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℃。这伸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。化学吸附阶段煤重略有增加，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
煤炭自燃机理及防治措施 1 煤的自燃机理 1.1 概述 关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因，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，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤的自燃。 需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发生燃，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，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。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。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。 1.2 煤自燃的不同阶段 （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着关键作用。 （2）化学吸附阶段。煤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℃。这伸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。化学吸附阶段煤重略有增加，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。 （4）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。 （5）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。 （6）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。 2 煤的自热影响因素 2.1 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。
一、?煤碳的燃烧过程 ? 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有
较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 ? 二、链条炉排的燃烧特点 ? 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上 面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风. ? 三、链条炉排对煤种的要求 ? 链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 煤炭自燃机理及综合防治措施 (标准版)
煤炭自燃机理及综合防治措施(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 1煤的自燃机理 1.1概述 关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因，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，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤的自燃。 需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发生燃，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，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。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。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。
1.2煤自燃的不同阶段 (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着关键作用。 (2)化学吸附阶段。煤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℃。这伸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。化学吸附阶段煤重略有增加，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
煤炭自燃的综合防治措施 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
煤炭自燃的综合防治措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1、煤层自燃的预测预报 （1）鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是 早期揭露火灾的敏感指标。在矿井的采煤工作面回风道、 综掘煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO 浓度超限，便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温 点。 （2）采用红外探测法判断高温点的位置，红外探测法 其基本原理是，根据红外辐射场的理论，建立火源与火源 温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置。 （3）用钻孔测温辅助监测。对顶煤破碎或有自燃危险
的地点，埋设测温探头，定期监测温度变化情况。 （4）加强漏风检测。定期采用示踪气体法，检查顺槽漏风量。对漏风集中的区域加强观测。 2、预防措施 （1）均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先，要在保证冲淡 CH4，风速，气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中的形成的工作面均压逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。 （2）喷浆堵漏钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。
煤的自燃发展过程 煤炭自燃一般是指：煤在常温环境下会与空气中的氧气通过物理吸附、化学吸附和氧化反应而产生微小热量，且在一定条件下氧化产热速率大于向环境的散热速率，产生热量积聚使得煤体温度缓慢而持续地上升，当达到煤的临界自热温度后，氧化升温速率加快，最后达到煤的着火点温度而燃烧起来，这样的现象和过程就是煤的自燃（或称之为煤的自然发火、煤矿的自燃火灾）。 根据现有的研究成果，认为煤炭的氧化和自燃是基链反应，一般将煤炭自燃过程大体分为3个阶段：即低温氧化阶段、自热阶段、燃烧阶段。 （1）低温氧化阶段 煤在低温情况下与空气接触时，吸附空气中的氧（O2）而生成不稳定的氧化物羟基（—OH）与羧基（—COOH），并放出少量的热。这一阶段既观测不到煤体温度的变化，也体验不到周围环境温度的上升，煤的氧化进程平稳而缓慢，是一个十分隐蔽的氧化过程，但煤的质量有所增加，其增加质量相当于所吸附氧的质量，化学性质变得活泼，着火点温度降低，很难发现其外部特征，故称为潜伏期或准备期。由于煤的自燃需要热量的聚积，在该阶段因环境起始温度低，煤的氧化速度慢，产生的热量较小，因此需要一个较长的蓄热过程，它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。 （2）自热阶段 经过低温氧化阶段之后，煤的氧化速度加快，发热量急剧增加。如果热量来不及散失和导出，就会使煤的自热加速，不稳定的氧化物分解成水（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）。氧化产生的热量使煤温继续升高。据硏究，煤的温度毎升高10℃，氧化速度就增加2~3倍，当超过自热的临界温度（60~80℃），煤温上升速度急剧加快，氧化进程加速，开始出现煤的干馏，生成芳香族的碳氢化合物（C x H y）、氢（H2）、一氧化碳（CO）等可燃性气体。这时的特征是：空气中的氧含量减少，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）含量增加，煤中的水分被蒸发，空气的温度升高并出现雾气，支架及巷道壁上有水珠，这就是煤的自热期（3）燃烧阶段 如果煤的自热温度继续升高，当温度达到着火点温度（300~500℃）时，就会发生燃烧现象。此时，生成水（H2O）和其他碳氢化合物，同时一氧化碳（CO）大量增加，出现烟雾及特殊的火灾气味（如煤油味、松节油味）。当温度达到800 ~2000℃时，煤的燃烧可出现明火。
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 煤炭自燃火灾分析及采取的安全技术措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-2991-21 煤炭自燃火灾分析及采取的安全技 术措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 煤层自燃火灾是指在有自燃倾向的煤层内，在适宜的供氧储热条件下而氧化发热、升温，当温度超过其着火点时而发生的燃烧现象。 煤自燃火灾的形成必须具备三个基本条件：具有自燃倾向的煤呈破裂状态堆积存在；透空气供氧维持煤的氧化过程不间断地发展；在氧化过程中生成的氧化热量大量蓄积，难以及时放散。 1．决定煤自燃倾向性的因素 (1)煤的炭化变质程度。煤的炭化程序越高，其自燃倾向性越小；褐煤矿井自燃发火次数低于烟煤矿井；烟煤矿井中长焰煤和气煤自燃危险性大，而贫煤则较小。 (2)煤中水分。一定含量的水分有利于煤的自燃
（小于4%），而湿度过大（小于4%），则会抑制煤的自燃。 (3)煤岩成分。煤岩成分中，含丝煤越多，自燃倾向越大，因为具有纤维构造而表面吸附能力又高的丝煤在常温下吸氧能力特别强。 (4)煤中含硫量。在同牌号煤中，含硫化物越多，越易自燃。因为煤中所含黄铁矿在低温氧化时生成硫酸铁和硫酸亚铁，使煤体膨胀而变松软，增大了氧化表面积；黄铁矿氧化热也促进煤的自燃。 (5)煤的粒度、孔隙度、瓦斯含量及导热能力也是影响自燃倾向的因素。 2．影响煤自燃的地质、采矿因素 (1)煤层厚度。据统计，80％的自燃火灾是发生在原煤层开采中。厚煤层容易发火的原因，一是难于全部采出，遗留大量浮煤和残柱；二是采区回采时间过长，大大超过煤层的自燃发火期。 (2)煤层倾角。煤层倾斜越大，自燃危险性越大，急倾斜煤层发火次数多。
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煤炭自燃机理及综合防治措施1煤的自燃机理 1.1概述 关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因，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，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤的自燃。 需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发生燃，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，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。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。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。 1.2煤自燃的不同阶段 (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着关键作用。 (2)化学吸附阶段。煤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℃。这伸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。化学吸附阶段煤重略有增加，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。 2煤的自热影响因素 2.1煤质 煤质本身对煤自热敏感性有显着的影响。 (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
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。
煤堆自燃原因及解决措施 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？应采取什么措施呢？ 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？应采取什么措施呢？ 众所周知，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。这样煤与空气的接触，风化使煤的质量变坏，还会经常发生煤堆发热和自燃现象。普遍认为，煤的自燃是由煤氧复合作用而产生的。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。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。 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。以下几方面影响煤体自燃的因素: （1）水份对自燃的影响 在一定程度上，煤堆中一定量的水份对煤的自燃起到催化作用。当煤中水份处于引起自燃的临界范围内时，它可以促使煤各种放热反应的进行。如硫份的酸化等会产生大量的热量，产生的热量又加快了氧化反应过程，加剧了煤的自燃。但有研究表明，当煤中水份超过12%时，由于水份的大量蒸发移走了热量，自燃趋势反而下降。潮湿空气中的水份大，会使煤对氧的
吸附能力增强，对煤体的自燃也起到一定的促进作用。 （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。根据观察和统计表明，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。根据观察，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，；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。 （3）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，从而提高了煤堆中的温度。因此，一般来说，含硫量高的煤更易发生自燃。 （4）气候条件对自燃的影响 经验表明，每年的秋后10~12月份是煤自燃的多发季节。这主要是煤堆在夏末秋初受到雨水和热带风暴伴随的大量降水的影响，煤层被雨水渗透。大量雨水在底部排出时，把煤中的灰分和末粉一起带走，煤层变得疏松，尤其在底部形成了许多空洞，这些空洞给热量的聚积提供了条件。秋后又是风高物燥的时节，大气密度比煤堆内空气密度大得多，所以渗入煤堆内的空气量增大，煤的氧化加剧。此时又经常刮东北风，更有利于煤堆的煽风点火。 （5）空气中氧气对自燃的影响 在各种光、热、雨水等自然力的作用下，煤炭表面与大气中的氧气充分接触后，发生氧化分解与碎裂，并放出热量。同时，形成新的表面，新表面又再次氧化。如此反复循环，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到自燃的温度。 了解以上引起煤体自燃的主要因素，可为我们制定和实施控制措施提供指南。根据以上煤体自燃的分析，如何控制煤中的水份含量，做好通风散热措施，减少空气与煤的接触层面是防止煤堆自燃现象发生的关键所在。在火电厂防止煤场自燃的管理实践中，以下的方法切实可
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
煤炭自燃过程及其治理措施 中国是产煤大国，煤炭是中国的主要能源之一。但是在进行煤炭开采过程中，经常会出现煤炭自燃现象，不仅会影响煤矿的正常生产，而且会危及采煤工作人员的生命安全，影响煤矿企业的经济效益。 煤自燃是在常温常压下，煤与空气中的氧自发反应的过程。煤自燃的实际情况是：大量松散煤体同时接受漏风供氧，一起发生氧化放热，靠近围岩和漏风边界的煤体散热条件好，不易造成热量积聚；由于煤体不断地消耗氧气，风流渗透到离漏风边界较远的深部时，气流中的氧浓度已很小，煤自身的氧化放热强度小，也不易产生热量积聚；在距漏风边界一定距离的范围内，氧气浓度合适，蓄热条件好，热量易于积聚，造成煤体自热升温；在供氧和蓄热条件最佳的区域，煤体升温速度最快，该区域周围的煤体升温速度依次减慢；升温过程开始是一个很缓慢的过程，随着煤温的逐渐升高，化学反应加剧，产生的热量增多，升温过程也加快；随着煤体内温差的加大，形成热力风压，漏风强度加大，同时，随着煤体内各点耗氧速度的变化，氧浓度分布发生动态变化，煤体内部的高温区域会发生移动。 徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料既能有效地防治煤炭自燃，又能封堵煤体孔隙，防止瓦斯向外释放。普瑞特防灭火材料具有流体的流动性及膏体的覆盖与封堵性，胶凝反应之前属于泡沫流体的一种，具有较好的流动性及堆积性，胶凝之后则属于膏体。普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域，凝胶以泡沫为载体沿浮煤的裂隙呈立体状扩散，扩散过程中固结后的凝胶能对其中的裂隙进行有效地封堵，隔断漏风通道。并且普瑞特防灭火材料能固结90%以上的水分，大幅度提高浆水在防灭火区域里的滞留率。普瑞特防灭火材料被注入到防灭火区域后，通过大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风的原理防治煤炭自燃。
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。 褐煤的特点是：水分大，比重小，不粘结，含有不同数量的腐植酸；煤中无水无灰基氧含量常高达15~30%左右，化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重，存放在空气中易风化变质、碎裂成小块乃至粉末状，发热量低，煤灰熔点也大都较低。烟煤挥发较高，外表灰黑色，有光泽，发热量较高，较易着火与完全燃烧，煤质一般较无烟煤软，较多的烟煤在受热析出挥发份时粘结成块，称为有焦结性。无烟煤挥发分低，固定碳高，比重大，纯煤真比重最高可达1.90，燃点高，燃烧时不冒烟。我国煤种的主要特征及分布地区见下表： [1]
煤炭自燃有条件及初期征兆 煤炭自燃有三个必须具备的条件：煤炭本身具有自燃倾向性；连续适量地供给空气；散热条件差，煤氧化生成的热能不断积累。 煤炭本身具有自燃倾向性，即具有低温氧化能力，它是自燃的内在因素，取决于煤炭本身的物理化学性质和煤的成分。牌号不同的煤，它们的煤岩成分不同，自燃性也不一样，褐煤烟煤容易自燃；在烟煤中，长焰煤和气煤的自燃性最强；贫煤和无烟煤的自燃性较差；在同一牌号的煤中，含硫越多越容易自燃。因此，《煤矿安全规程》第228条规定，煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不自燃三类。 水火不相容，煤中水分多了不易自燃。但有自燃性的煤失去水分后，自燃的危险性增强，所以地面煤堆经雨雪渗漏、蒸发后容易发生自燃；井下用水淹没自燃火区，恢复生产后，更容易自燃，因为煤经过水洗后，表面更容易氧化。 煤层的地质条件对煤炭自燃的影响很大。煤层越厚，倾角越大，则煤的自然发火危险就越大。因为在厚煤层、急倾斜煤层中，回采率低、丢煤多；采区煤柱受压后容易破碎，采空区封闭不严密、漏风量大，这就为煤炭自燃创造了条件。同时在断层、褶曲和破碎带，煤容易自燃。 对煤炭自燃倾向比较严重的矿井，应将主要巷道布置在岩层中，以减少煤柱，避免煤层切割过多而暴露在空气中；同时应选用合适的采煤方法，提高回采率，减少丢煤，及时封闭采区，减少或避免向采空区
中漏风。要尽量降低通风压差，以减少想采空区中漏风。漏风在0.4到0.8立方米每分时，扬花生成的热量容易积聚，最容易煤炭自燃。煤炭自燃发现得越早越容易扑灭。因此，了解和掌握煤炭自燃的初期征兆并及时识别和判断，对防灭火具有重要的意义。 煤炭自燃的初期征兆有如下几种： 1、煤在低温氧化过程中产生热量，由于热量的积聚，提高了煤体的温度，使水分蒸发，因而巷道中的湿度增加，水汽凝聚在空气中呈现雾状，在支架和巷道壁表面形成水珠。工人把这种现象叫巷道煤壁出汗。但应注意，有这种现象的地方不一定都是煤炭自燃的初期征兆，因为在冷热两股气流汇合的地方，也会在巷道中出现雾气和出汗的现象。 2、在巷道中如闻到煤油、汽油和松节油气味，尤其当闻到煤焦油的恶臭时，表明煤炭自燃已经发展到严重程度。 3、井下火区附近的空气温度以及从火区流出来的水的温度高于正常情况下的温度。 4、煤炭自燃过程中产生一氧化碳和二氧化碳，使人感到闷气、憋气、头疼]四肢无力、疲劳等症状。 5、开采浅层煤时，可看到从地表塌陷裂隙中逸出水汽并能闻到煤焦油味；冬季可以见到地表塌陷区的积雪先融化。 压入式通风的矿井，如在采空区发生火灾，征兆不明显，不容易及时发现。 为了尽早而准确可靠地发现井下自燃火灾，应及时在井下取空气样进
煤自燃的原因及倾向性 预测 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
煤自燃的原因及倾向性预测 作者：贾淑洁 来源：《科技传播》2013年第10期 摘要一直以来，煤自燃都是煤炭开采中比较普遍现象。因此，许多相关人士都致力于研究煤自然原因，结合这些原因实施倾向性预测，确保露天开采的安全性。本文就是笔者依据多年经验，探析煤自然原因以及倾向性预测。 关键词倾向性预测；煤自燃；原因 中图分类号TD82 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0086-02 0 引言 2012年，山西某露天选煤厂发生煤自燃，给该企业造成严重的经济损失。事实上对于煤矿企业中的原煤场时常发生自燃现象，不仅仅给煤矿企业造成洗选困难，还会带来不必要损失。因此，探究煤自燃原因以及倾向性预测具有现实意义。 1煤自燃原因探析 事实上造成煤自然因素比较多，关系到煤堆特性、煤质特性及气象环境等影响。具体体现在如下几个方面。 煤化的程度 在低温状态下煤会发生氧化，主要取决煤炭种类。从分析发现煤质较高煤炭，长时间储存就会发生氧化而降低了煤质，一般是不会发生自燃现象；但是煤化程度较低煤炭，比如褐煤，伴随中煤化程度减小而增加了氧化作用，极易发生自燃。事实上煤化的程度越高其含氧量就越低，低温环境下也就极难氧化。所以只要煤化程度加深了，煤自燃就会逐渐减低。 煤炭中含有大量硫铁矿 煤炭中所含硫铁矿就会从地下还原态逐渐成为地上氧化态，因为空气中存在氧与水分，就能够发生化学反应： 1）FeS2+3O2→FeSO4+SO2+热量； 2）FeS2+2H2O+7O2→FeSO4+ 2H2SO4+热量； 3）FeS2+3O2→2Fe2O3+8S+热量；4）S+O2→SO2+热量
煤碳的燃烧过程 煤碳的燃烧过程：煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只为煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量。煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低锅炉热损失，提高效率。良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也即，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛不宜过小等措施保证煤充分燃烧。煤质对锅炉稳定燃烧的影响：煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标，当煤的发热量低到一定数值时，不仅会影响燃烧不稳定不完全，而且会导致锅炉熄火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常供热。挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极其有利的条件，另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反应面积，有利于提高焦碳的燃烧速度。因此，挥发分含量越大，煤中难燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃烬，挥发分析出的空隙多，增大反应表面积，使燃烧反应加快。挥发份含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大。煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。另外飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。有关资料显示，平均灰份从13%上升到18%，锅炉的强迫停运率将从1.3%上升到7.54%。煤的颗粒度对锅炉的燃烧有很大影响。颗粒度过大时，煤块在锅炉内燃烧时停留时间过短，煤炭中的焦碳没有完全燃烬，炉渣中的含碳量增大，增加了锅炉炉渣的物理热损失；颗粒度过小时，细煤粉在炉排上燃烧时通风不好，碳与氧不能很好地接触发生化学反应，易形成黑带，同时细煤粉也易被空气吹起，很快随着烟气被带走，增加了锅炉烟气中的飞灰热损失。因此要根据煤炭颗粒度合理调整给风量。煤的含水量在一定的含量限度内与挥发分对燃煤的着火特性影响一致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在高温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可以提高火焰的热传导率。但水分含量过大时，着火热也随之增大，同时由于一部分燃烧热热耗在加热水分并使其汽化和过热也降低了炉内烟气温度，从而使煤粉气流吸卷的烟气温度以及火焰对煤粉的辐射热都降低，这对着火不利。煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，降低锅炉热效率，增大锅炉运行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。
煤炭自燃机理及防治措 施 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
煤炭自燃机理及防治措施1煤的自燃机理 1.1概述 关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因，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，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤的自燃。 需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发生燃，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，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。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。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。 1.2煤自燃的不同阶段
（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着关键作用。 （2）化学吸附阶段。煤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℃。这伸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。化学吸附阶段煤重略有增加，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。 （4）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。