煤场自燃的原因措施及降低发电成本的意义

煤场自燃的原因、措施及降低发电成本的意义陈锋（国投钦州发电有限公司，广西钦州535008）摘要：火电企业需要大量储煤，目前大量储煤方式不外乎有露天围场和室内圆顶仓，筒仓等方式，笔者认为，无论哪种方式，防止火灾发生、保证贮煤安全、减少贮煤对入炉煤的影响以及更经济的煤场管理是否到位，直接关系到企业的经济效益，要从大处着眼、小处着手，促进煤场管理走向精细化和规范化。关键词：自燃处理；原因；措施；治理；发电成本；意义一、基本情况概述为降低入厂煤价及发电成本，我公司2008年开始进行印尼煤、南非煤、菲律宾煤、美国煤及澳洲煤等进口煤种的掺烧，特别是增加了印尼煤的采购量，入厂煤种多达到十二种以上，同时印尼煤也成为主要燃烧煤种，其用量达到近50%，其它十一种煤最多的是神混煤占17.82%，另十种煤占比均在10%以下。以2012年为例，2012年共消耗原煤2679977吨，进口煤掺烧量1332173吨，占全年原煤消耗量的49.7%。印尼煤等进口煤具有高水分、高挥发分、低灰分、低热值或中高热值以及中高硫分等特征。印尼煤挥发分达到50%左右，高于电厂长期燃用的神混和平混等煤种，甚至超过了国内一般褐煤的水平。印尼煤着火温度低，极易着火的特性若煤场管理不善，可能会导致燃煤自燃，给煤场堆放、取用、煤场自燃处理很大压力。发电运行部围绕公司经营目标，不断提升煤场管理，降低煤场损失，降低发电成本。通过在煤场管理方面的探索和总结，结合我公司煤场煤种结构和区域气候实际情况，逐步摸索了一套适合位于沿海区域、多雨风大，煤场存煤结构复杂的管理模式。二、煤场自燃产生的原因煤的自燃主要是由煤的氧化所引起的。当露天存放时，长期地受风雨、日晒和空气中氧的作用，氧化在不同程度进行，只不过是氧化的速度和程度不同。当氧化的速度较为迅速时，将产生大量的热量。一般煤堆温度达60℃时，—、二天内将产生自燃的现象。1、气候对自燃的影响每年的秋后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，大气密度比煤堆内密度大得多，所以渗入煤堆内的中气量增大，煤的氧化加剧。此时沿海地区经常刮4～5级以上东风或东北风，与其说是有利于煤堆的散热，不如说是把温度已经很高的煤堆煽燃起来。火趋风势，可能是—发而不可收。春夏季节，煤堆虽然也同样受到雨水的影响，而且日间太阳的辐射强度要比秋后强，但由于地域经纬度和煤场取向的关系，煤堆除了顶部中午阳光直射外，南北面是半天日照，半天背阴。到了黄昏，太阳一下山，凉爽的海风将驱散煤堆的热量。这就是春夏季令煤堆不易自燃的原因。2、煤的挥发分对自燃的影响根据观察和统计表明，挥发分较高的煤，即使是同样条件下储放于露天(季节、气候、堆放时间、压紧密度等)发生自燃的几率要比挥发分较低的煤大一倍。换句话说，前者煤种—般在50天内应该用完，否则将发生自燃，而且自燃很激烈，扑灭难度大。反之，后者煤种储存100天也不易自燃，即使有局部自燃，也易于扑灭。煤的挥发分主要成分是低分子烃类，如甲烷，乙烯，丙烯等以及一氧化碳，二氧化碳，硫化氢和常温下只液态的苯、酚类化合物。一般来说，挥发分多的煤种，其含氧高，挥发逸出的温度低。蕴藏于煤层中的大量蒸汽热将对上述这些低分子元素的挥发起着一个催化剂的作用，被挥发出来的易燃气体及其化合物将大大地降低了煤的自燃祸源温度，自燃就提早发生了。据资料统计表明，高挥发分的煤，当温度达50—60℃时，—、二日内将发生自燃，来势也较猛；较低挥发分的煤种，一般要80℃以上，才发生自燃现象。3、煤的粒度对自燃的影响从理论上讲，块煤与空气的接触面小，氧化速度慢；末煤与空气接触面积大氧化速度快。但事物都是—分为二的，在露天堆煤时，末煤易压紧，块煤间间隙大，存在许多空洞，这些空洞给煤的氧化埋下了祸根。因此，从煤场管理的角度上讲，防止煤的自燃，最根本有效的办法是运旧存新，尽量缩短储存期。人为地想办法去尽量减缓其氧化速度，消灭自燃现象就变的更为重要。4、防止煤堆自燃的措施为了减少或防止煤堆自燃，可采用的预防措施：（1）分层压实组堆。对易受氧化的煤如褐煤、长焰煤，组堆时最好分层压实，至少也得将表层压实，有条件时还可以在煤堆表面披上一层覆盖物。实践证明，这是一种很有效且又经济的根本措施。（2）建立定期检温制度。对贮量大、存期长的煤堆特别是变质程度低的煤，需每天检测一次煤堆温度，对其他类别的煤可适当延长检温时间，并做好详细记录。（3）及时消除自燃“祸源”。在检温过程中，一旦发现煤堆温度达到60度的极限温度，或煤堆每昼夜平均温度连续增加高于2度时，就立即消除“祸源”，消除自燃“祸源”的方法是将“祸源”区域内的煤挖出来暴露在空气中散热降温。不要往“祸源”区域煤中加水，这样会加速煤的氧化和自燃。三、煤场存煤自燃的危害煤在露天长期贮存时，因为断受到风、雨、雪的作用及温度变化的影响，煤质会发生变化，其变化程度与贮存条件、时间及煤的品种直接相关，煤质变化主要表现在：1、热量的降低。神混煤、平煤发热量下降较小，而澳洲煤、印尼煤较大。2、挥发分变化。挥发分也会发生变化，对变质程度高的煤挥发分有所增多，对变质程度低的煤挥发分则有所减少。3、灰分产率增加。煤受氧化有机质减少，导致灰分相对增加哪热量相对降低。4、元素组成发生变化。长期贮存的煤其元素组成有所变化。碳和氢含量一般会降低，氧含量会迅速增高，而硫酸盐硫也有所增高，特别是含黄铁矿硫多的煤，因为煤中黄铁矿易被氧化而变成硫酸盐。5、抗破坏强度降低。一般煤受氧化后，其抗破碎强度均有所下降，测定可磨指数值增高。四、长期贮存易氧化的煤预防措施1、对长期贮存且易受氧化的煤，最好采用煤堆压实且其表面覆盖一层适当的覆盖物的方法防止自燃，因为空气和水是露天贮煤堆引起氧化和自燃的主要原因。煤堆内若有空隙，乃至空洞，空气便可自由透入堆内，使煤氧化放热，同时，煤堆内水分会被受热蒸发并在煤堆高处凝结释放大量热量;再者，煤中的黄铁矿也会因被氧化而放出热量。这些都会产生或加剧煤的氧化作用和自燃倾向。相应的防止办法是在煤堆表面覆盖一层无烟煤粉、炉灰、粘土浆等。此外，还可喷洒阻燃剂溶液，既可减缓煤的自燃倾向，又可减少因煤被风吹走而造成的缺失。应当指出，同一种煤在煤棚存放要比露天存放好，在受氧化和机械损失方面也均相对较小些。2、煤场煤的组堆要注意的事项在有条件的矿区，对需要长期贮存的煤，尤其是低变质程度的煤，组堆时要分层压实，减少空气和雨水的透入和防止煤的自燃。在组堆时要注意下列具体事项：（1）选择好组堆形状。一般堆成正截角锥体较为理想，因为正截角锥体自燃通风较好，可减少风吹雨淋对煤的损耗。（2）选择好组堆的方向。根据我国的地理位置特点，组堆以南北方向长，东西方向较短为宜，这可减少太阳直射，有利于防止煤堆自燃。我公司贮煤场设4座条形煤场，东西布置，从东至西分别是1号-4号煤场，每个煤场南北长约300米，东西宽176.4煤场布置，呈南北走向的长方形，在设计时就考虑了这点。（3）组堆时防止块末分离、偏析和煤堆高度过高，以阻止空气进入煤堆。（4）组堆过程中要检查煤堆高0.5米处的煤温与周围环境的温度，若两者温度相差大于10度，则要重新组堆压实。（5）为检测煤堆温度变化，在煤堆中要安插许多底部为圆锥形的适当大小的金属管，以便插入温度敏感探头测温。（6）煤堆最好选在水泥地面上，且周围设有良好的水沟，因为煤堆中水分增多，会促进煤的氧化和自燃。（7）组堆完毕后，要建立组堆档案，写明堆号、组堆工艺和检测温度等。五、煤在组堆及长期贮存中会发生的损耗煤在组堆及长期贮存中的损耗，概括起来有机械损耗和化学损耗两种。1、机械损耗。运输途中撒掉的和飞散的损耗，煤混入土中的损耗，被风和雨雪带去的煤尘和煤粉的损耗。2、化学损耗。煤中有机质氧化过程中的损耗，挥发分降低和粘结性的变差而形成的损耗等。因此，在组堆及长期贮存中要尽量减少上述有形或无形的损耗，以减少损失。六、做好煤场自燃处理工作的意义火电生产过程，既是消耗煤炭资源的过程，又是生态环境破坏、资源枯竭的过程。火电企业在产品生产过程中，既要支付产品生产本身的成本，又要增加环境改善成本。1、煤场周边环境保护与污染预防成本为保护和预防生态环境资源不受损害，避免环境污染和环境事故所发生的成本费用，火电生产必然造成资源消耗、环境污染和生态环境资源的破坏。为了提高资源利用效率，降低环境污染和生态环境资源破坏的程度，就需要投入一定的人力、物力和财力，这就会产生环境保护与预防成本。2、环境恢复和治理成本为了恢复和治理被污染、破坏的生态环境资源而发生的成本费用称之为环境恢复和治理成本。在煤场自燃发生过程中，不可避免地排放一氧化碳、扬尘等，从而产生土地、空气、水源等环境污染，不可避免地带来生态环境的破坏，对此需要治理环境污染，恢复和改善被破坏的生态环境，使之符合社会经济发展和人类生活居住的需要。这些成本和费用必须通过环境成本来补偿，其主要由治理费用和弥补破坏、污染所造成损失的补偿两部分组成。3、环境影响成本在煤场自燃发生过程中，由于排放一氧化碳、扬尘等损害农作物，降低耕地质量，秧及水生物；由于采空区的形成，需要搬迁村庄，修建铁路和公路，对此需要进行赔偿，发生成本费用，称为环境影响成本。要保持经济的可持续发展，应以节约资源、爱护环保为前提，所以火电企业必须要付出一定的人力、物力、财力寻找和研制代替煤炭资源的新资源，这种投入即为煤炭等不可再生资源的替代成本，另外煤炭资源枯竭进行停产、转产而应予以补偿的价值，这部分成本称为自然资源再生成本。4、环境改善成本为了改善和美化矿区环境，需要进行植树、绿化以及构筑各类景观设施；为了改善工作环境，采取措施隔离噪音，降低粉尘等，这部分成本费用，称为环境改善成本。5、不确定性成本不确定性成本指与不确定性环境问题相关的成本。其主要包含因环境污染造成的生产力降低成本，潜在环境负债成本等。总之，煤场管理生态环境成本既有与其它行业环境成本相同的属性，如环境影响成本、环境保护与预防成本等，同时，因为煤炭生产的非凡性使其又有自身的特点，如资源耗减占用成本、自然资源再生成本等，而且煤场四周环境成本变化与服务年限有关。煤场环境成本的构成是复杂的，只有正确分析火电企业的生态环境成本，合理地确认与计量，才能实现可持续发展，达到社会、企业、环境“三赢”的目的。综上所述，煤场的管理是一项具有经营管理的工作，它包括煤炭供应计划的编制、成本的核算合理的贮存煤炭的盘点等。这些工作必须规范化、科学化，以提高煤炭管理的效能。煤炭在生产、贮存、运输途中对自然生态环境的影响及给企业本身带来的经济成本，在寻求人口、经济、社会、环境和资源相互协调的、既能满足当代人需求而又不损害后代人满足其需求的能力构成危害的可持续发展的道路中,对煤炭企业生态环境进行全面分析与规范是十分必要的。【参考文献】【1】刘金平。矿区直接环境成本评估【J】。能源环境保护，2003（1）。【2】谢琨。企业环境成本分类及会计实施【J】。四川会计，2002（5）。【3】中国煤炭学会。煤炭工业可持续发展几个重要领域的研究【M】。北京：煤炭工业出版社，1999。【4】煤矿安全局调度中心。我国煤炭能源战略地位【J】。煤炭经济运行信息，2003（9）。【5】濮津。煤场四周环境成本初论【J】。火电企业经济研究，2002（11）。国运行部：陈锋二0一三年十月二十八日