煤炭作为我国主要的一次能源,其蕴藏丰富,分布地域广,在各个领域都发挥着重要的作用。煤炭存储是电厂、煤矿、港口等企业必不可少的生产中间环节,起到缓冲和生产保障的作用。露天煤场是煤最常用的存储手段,具有技术难度低、设备简易、成本低的特点,煤种的堆放较为灵活,可根据地形决定煤炭的存储量。露天储煤给我们带来了诸多便利,但同时也存在着诸多问题,煤堆自燃发火严重威胁着着煤场的安全运行,降低煤炭热值。煤火认为是发生在煤体内部的火灾,造成严重的经济损失。
在煤炭的存储管理中,自热、自燃现象是普遍存在的。煤炭的自燃浪费了大量宝贵的煤炭资源,并释放出大量的温室气体如CO2、CH4等,严重污染环境,释放有毒气体(CO、SO2、H2S、N2O、NOx等)和有毒元素(As、F、Se、Hg等)危害当地居民的身体健康。因此,保证储煤场的安全运营是十分重要的。
煤炭自燃的早期预警需要解决两个问题,一是发现煤堆自燃隐患点位置或范围,二是获取煤堆自燃隐患点的温度,其中如何快速准确的找到隐患点的位置或范围进行实时监测是防止煤炭自燃的关键。
温度是判定煤堆是不是有自燃趋向和自燃的水平最直接、最精确的指标。目前防止煤堆自燃的测温方法主要有:温度传感器测温法、光纤测温法、红外测温法、无线传感器网络测温技术。
温度传感器测温法是在煤堆自燃概率高的区域点处埋传感器探头,实时监测该点煤堆的温度。这种方法可以准确的了解煤堆内部的温度分布,但由于温度传感器探头所测的温度范围很小,若是想测得准确的煤堆温度,就需要布置大量的传感器,在工况比较复杂的情况下,采用这种方法其安装、维护工作量较大。光纤测温技术能够准确探测起伏不定的温度变化,通过在煤场监测点放置光纤温度传感器对煤场进行实时监测,由于其具有较强的稳定性,可以进行危险区域的测温,但是同样的需要进行监测点传感器的布放。利用红外测温法得到的温度数据并不是煤堆的物理温度,它还与煤本身的成分如:含水量,颗粒大小,孔隙度、热传导率等诸多因素有关,所得的温度数据受外界环境影响较大。在温度传感器测温法的基础上引入无线传感器自组网技术并构建低功耗煤堆无线监测系统来实时监测煤堆内部温度场的变化具有更高的适用性和可靠性,这种方法的适用范围更加广泛。作为新发展趋势的无线传感器网络,通过布置在监测区域的大量传感器节点,通过无线自组网技术,形成有针对的,以数据为核心的网络,多样的传感器系统拓扑结构,可以适应更多的测温应用场合。
徐州吉安研发的煤炭阻燃剂,具有双重功效,既能抑制煤炭自燃,又能有效抑制煤尘飞扬,避免环境污染。阻燃剂均匀喷撒在煤的表面,能有效抑制煤炭的自燃,延长煤炭储放周期;同时还能起到抑尘作用,降低煤炭运输过程中的煤尘飞扬和风雨侵蚀造成的重量损失。使用时添加2%左右的浓度即达到很好的阻燃和抑尘效果。
喷洒阻燃剂以后,在煤体表面形成一层高分子保护膜,该保护膜隔断煤与氧气的接触;同时,煤在氧化过程中的水分蒸发及气体脱附阶段、吸氧增重阶段都有相应的临界温度及活化能,过了临界温度以后氧化速度会快速提高,而活化能越高,氧化速度就会越慢;经实验测定,表面喷洒过阻燃剂的煤在氧化过程中的放热量低于原煤在氧化过程中放热量的一半,活化能较高,进而提高了煤在氧化各阶段的临界温度,起到了防止煤炭自燃的目的。
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