关于煤炭码头封闭式条形煤仓煤炭防自燃研究探讨

张叶华 惠州深能港务有限公司

1.引言

随着煤炭港口的不断新建、扩建和改造，港口规模、煤炭储存量越来越大，环保压力越来越大。为改变传统露天堆场对环境造成的影响及减少港口对周边水域和空气的污染，荃湾煤炭码头设计建造了两座大型钢结构封闭条形煤仓，具有货物堆存量大，场地利用率高同时也符合环保发展理念的特点。但与露天煤场相比，其空气流通、热量散发等受空间限制，煤炭长时间贮存中更易发生自燃。因此，如何采取有效的措施预防储煤期间煤炭发生自燃，确保煤仓堆场的安全运行是企业重中之重的事情。

2.煤炭自燃的原因

煤炭自燃是指处于特定环境及条件下的煤吸附氧、自热、热量积聚自燃而形成的一种频发性灾害。说到底，煤炭自燃实质上是一种煤氧之间极其复杂的物理化学变化过程。煤炭自燃的共性是必须同时具备三个条件，即①易于低温氧化的粉煤或碎煤呈堆积状态存在；②存在适宜的通风供氧条件；③存在蓄热的环境条件并持续一定时间。

3.本工程封闭式条形煤仓特点

3.1 封闭式条形煤仓基本参数

本工程建设1#、2#两座长500m，宽118m，高43m的大型钢结构封闭式条形煤仓，煤仓的总面积为114838m2,煤堆高度14m,每个煤仓可储煤25万吨，两个煤仓最大储存量约50万吨。本工程所建设的封闭式条形煤仓本体采用钢筋混凝框架结构，屋顶采用网架结构，建筑结构安全等级为二级，使用年限为50年，煤仓采用钢桁架、涂超薄型防火材料，火灾危险性分类为丙类，耐火等级为一级。

3.2 封闭式条形煤仓通风系统设计

煤仓封闭后构成密闭空间，仓内通风不畅，作业环境恶劣，存在煤尘爆炸风险，作业人员职业健康安全也难以得到保障。为保证封闭式条形煤仓的通风效果，在煤仓的上方采用了通风屋脊的结构方式实现上部通风，同时兼顾自然通风与采光功能，为企业节省运行开支，并实现节能环保的设计理念。

3.3 封闭式条形煤仓自然发火特点

封闭式条形煤仓堆存能力大，煤炭长期贮存，积聚的热量不易散开，煤仓的通风设计有效的增加了煤仓内的空气流通，对煤炭自燃产生了促进作用，经观测，仓门附近易通风处易出现自然发火点，因此，良好的通风条件一定程度上加快了煤炭自燃。

4.封闭式条形煤仓自然发火预防与控制技术措施

目前针对煤炭自然发火防治的技术措施有多种，在生产过程中根据实际情况采用合理的防治技术措施。惠州港荃湾港区煤炭码头主要通过水消法、采出法、压实法进行煤炭防自燃。

4.1 水消法

水消法是通过向煤堆洒水或者注水来降低煤堆温度的措施。当煤堆表层（深度不超过1米）发生ss自燃时，用水对自燃点单独浇水降温，将自燃煤彻底浇透，达到灭火目的。

优点是简单易实施,单人即可操作，扑灭局部煤自燃见效快，适合当煤自燃发生在煤堆机械灭火作业困难时使用。缺点是只适合零星着火点的扑灭，喷水过多存在煤堆塌跺的危险，不适合大面积煤自燃处理。一般喷淋灭火之后一、二日内就会发生复燃，且喷水时容易在煤堆上留下冲击痕迹，所形成的风洞具有聚风效果，加快煤的自燃，需在灭火完成之后使用机械填埋压实。

4.2 采出法

当煤堆冒浓烟时，几乎都是距离表层2-4米煤的内部发生自燃，单一的喷淋已达不到灭火效果，此时采用的方法是通过挖机将煤打翻，配合喷淋降温的方法进行灭火。当确定煤层的燃烧范围之后，使用挖机强行挖出着火煤层，边喷淋降温边挖出，在其冷切之后进行回填压实。

这种方法成功率高，效果明显，可以有效延迟复燃时间，是目前可采取的煤仓自燃灭火最有效的措施。缺点是挖机在煤仓作业存在行驶缓慢，作业过程中设备故障或挖煤不当导致煤堆塌垛等问题。

4.3 压实法

压实法是在煤炭预防方面重要的措施，其原理是通过压实减少煤堆的空隙度，减少煤与氧气的接触。压实方法需根据情况使用推土机和挖掘机。

煤在卸船堆料过程中，按6米、10米、14米分层堆料，使用推土机进行层层压实，压实过程中可适当喷水凝固，堆料完毕之后挖机对垛边进行压实，延长煤堆潜伏期。当煤堆内部温度达到 60℃以上，垛边会有自燃征兆，此时采用挖机进行煤堆二层开路压实，增加垛边的压实程度以释放二层的热量。

4.4 转堆法

当自燃位置发生在垛位四周底部时，采取装载机局部转移的措施，但由于场地紧张，煤仓内转堆基本不采用；而应急堆场堆放存在环保问题，且成本较大，只作为备用应急方案。

5.极端天气与煤仓煤炭自然发火的预防和控制措施

5.1 台风天气防自燃措施

惠州港荃湾港区煤炭码头处于沿海台风多发地区，需做好台风季节煤仓防自燃工作。台风来临前，先巡视煤堆每个自燃点，采用水消法和压实法把自燃的煤炭温度降下来，保证煤仓内自燃煤处理完毕。台风来临时，作业人员撤离后，关闭仓门，通过温度监控和视频监控把控煤仓自燃情况。如果煤仓内煤炭发生自燃，受封闭空间限制，不但有害气体积聚增多，着火还会危及设备安全，此情况会安排人员做好防护措施后，进仓采用水消法对自燃点单独浇水降温，将自燃煤区域彻底浇透。台风过后，待仓内空气流通适宜作业人员进入，再安排巡视煤仓内部情况，遇到自燃点，使用采出法或压实法针对不同煤炭自燃状况采取措施。

5.2 暴雨天气防自燃措施

封闭煤仓煤炭受暴雨天气影响很小，不会发生因降雨造成塌垛的风险，也不会出现煤堆经大面积雨淋后因硫份的酸化作用引发的自燃情况。然而夏季雷暴雨天气频繁且雨势急，潮湿的空气使煤对氧的吸附能力增强，对煤堆发生自燃有促进作用，此情况提前采用压实法，减小煤堆的空隙度，预防自燃。出现自燃情况，采用水消法和采出法控制。

5.3 高温天气防自燃措施

惠州港荃湾港区煤炭码头属亚热带季风性湿润气候区，雨量多，夏季长，长时间的高温使封闭煤仓内部温度高，加快煤堆热量积聚，煤堆发生自燃最直接的方法是水消法，降温效果明显。

6.结论

本文通过对封闭式条形煤仓自然发火预防与控制技术措施研究，得出了三种有效方法：压实法、水消法和采出法。并结合惠州港荃湾港区煤炭码头地理位置，针对极端天气环境制订了针对性方法防止煤炭自燃，从而消除了封闭式条形煤仓的安全隐患，极大的提高了煤仓的安全生产管理水平。