筒倉,作為貯存散狀物料的設施,在各行業(yè)得到了廣泛的應用。在電力系統,筒倉主要用于貯煤,并已經歷了多年的發(fā)展。筒倉貯煤與煤場貯煤相比有許多優(yōu)越性。筒倉占地面積小,運行方式簡單,系統調度靈活,同時,兼有貯存、緩沖和混煤等功能。筒倉貯煤降低了煤塵對環(huán)境的污染,符合現代工業(yè)的環(huán)保要求。因此說,筒倉貯煤是未來火力發(fā)電廠貯煤設施的一個發(fā)展方向[1]。

　　火電廠貯煤筒倉的安全性能關系著整個電廠的安全運行。影響筒倉安全的因素是多方面的,如工藝結構是否科學、運行方式是否合理以及綜合管理是否到位等均是不可忽視的方面。目前,國內電廠的貯煤筒倉在安全方面還存在著一些有待解決的問題,如筒倉貯煤自燃現象普遍存在,有的時候引發(fā)筒倉爆炸,造成財產損失,甚至造成人員傷亡。因此,防止貯煤的自燃,是保證筒倉安全運行的重要環(huán)節(jié)。

　　1　貯煤自燃的機理

　　筒倉貯煤被空氣中的氧氣氧化是其自燃的根本原因。煤中的碳、氫等元素在常溫下就會發(fā)生反應,生成可燃物CO, CH4及其他烷烴物質。煤的氧化又是放熱反應,如果熱量不能及時散發(fā)掉,將使煤的堆積溫度升高,反過來又加速煤的氧化,放出更多的可燃物質和熱量。當熱量聚集,溫度上升到一定值時,即會引起可燃物質燃燒而自燃。

　　2　貯煤自燃的影響因素

　　影響煤自燃傾向性主要有以下幾方面的因素。

　　2.1　煤的吸氧量

　　煤的吸氧量與其高氧化速度、高脆性、硫化鐵的含量、粒度特性、熱平衡特性、燃點特性等有關。由于埋藏年代少、質變程度低以及內表面積大、內部毛細血管豐富,因而造成了煤的內水分高。煤炭內水分高,又使細小煤粉粘滿大粒度的煤炭表面,形成一個個小單元,小單元非常容易吸附氧氣并發(fā)生氧化反應,同時極不利于水蒸汽的蒸發(fā)和熱量的散發(fā),而容易造成熱量的聚集。煤的吸氧量采用流動色譜吸氧測試法進行測試,應用熱導法雙氣路氣相色譜分析檢測技術,測定煤對流態(tài)氧的吸附能力。煤的吸氧量是在常溫和常壓下單位質量干煤吸附的氧量,單位為cm3/g。

　　2.2　含水量

　　水分能使煤濕潤并提高吸附氧的速度和能力。煤體中的水分蒸發(fā)時需要的熱量與煤在氧化過程中產生熱量是否平衡,是決定煤體溫度升高的一個因素。如果水分含量高,煤在氧化過程中產生的熱量主要使水分蒸發(fā),煤體溫度升高的可能性就會降低[2]。

　　2.3　硫化鐵的含量

　　硫化物是點燃煤體和加速煤自燃的關鍵,通過計算局部小單元煤體硫化鐵的質量達到2%時,可將局部煤體的溫度提高260℃。

　　煤中的硫鐵礦從地下的還原態(tài)轉成地上的氧化態(tài),在空氣中的氧和水分的作用下發(fā)生如下反應:

　　以上均為放熱反應,生成的H2SO4又進一步加速了黃鐵礦的分解;黃鐵礦氧化作用的加快,所產生的熱量不斷增加并聚集,促成自燃。

　　2.4　環(huán)境溫度

　　煤體內部與表面的溫度場是一個逆向變化的過程,即煤堆表面溫度與環(huán)境溫度成正比,而煤堆內部的溫度與環(huán)境溫度成反比。對這一現象的初步解釋為當白天環(huán)境升溫時,煤體表面溫度因吸熱不斷升高,由于煤的不良導熱性,這部分熱量難以傳到內部,但煤體中的水分是良好的導熱介質,水分受熱升溫后,部分水分由于蒸發(fā)而吸收內部大量的熱,從而使其放熱降溫,這是一個動態(tài)過程。隨著水分的散失,煤體空隙度增大,易于熱量的傳遞;當環(huán)境降溫時,煤表層溫度下降,水分蒸發(fā)量減少,內部煤體因發(fā)生緩慢的氧化過程而導致溫度升高,最后處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。煤的這種熱量的動態(tài)交換過程增加了煤體內部空隙,有利于氣體流通,促進了煤的氧化反應,從而導致煤自燃。

　　2.5　供氧條件

　　煤暴露于空氣中,表面與空氣充分接觸,而且空氣通過煤塊之間的間隙滲透到煤堆內部,給煤堆內部氧化創(chuàng)造了條件。煤的塊度越大,煤塊之間的間隙越大,其供氧條件越好。