一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法技术

本发明专利技术提供了一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法，将重力式低温热管的蒸发段埋入圆形封闭煤场的煤堆中、冷凝段布置在圆形封闭煤场的室外空气进入处；重力式低温热管蒸发段内的工质吸收煤在氧化过程中的热量后蒸发汽化，流动至冷凝段，在室外空气的作用下放热液化，液化后的工质依靠重力和压差共同作用或毛细力作用流回蒸发段，自动完成循环，从而释放煤在氧化过程中的热量，防止热量聚集而致使煤堆自燃。本发明专利技术通过设置在挡煤墙地带的重力式低温热管来释放煤在氧化过程中的热量，设备、人工的投入量均较低，降低了成本，利用自然冷源使煤堆快速降温，而且降温效果明显，各层温差均匀，无能耗，稳定性好，易于实施，具有广阔的应用前景。

A method of preventing coal stack from spontaneous combustion by circular closed coal yard

The invention provides a circular closed coal field to prevent the spontaneous combustion of the coal pile. The evaporation section of the gravity cryogenic heat pipe is buried in the coal pile of the circular closed coal field and the condensing section is arranged in the outdoor air entrance of the circular closed coal field; the coal in the evaporation section of the gravity cryogenic heat pipe is evaporated after the heat of the oxidation process. Vaporization, flowing to the condensing section, is exothermic and liquefied under the action of outdoor air. The fluid after liquefaction relies on the interaction of gravity and pressure difference or the action of capillary force to flow back to the evaporation section and automatically completes the cycle, thus releasing the heat of coal in the oxidation process and preventing the accumulation of heat to cause the spontaneous combustion of the coal pile. By setting the gravity type low temperature heat pipe in the coal retaining wall to release the heat of coal during the oxidation process, the equipment and the artificial input are low, the cost is reduced, the coal pile is cooled quickly by natural cold source, and the cooling effect is obvious, the temperature difference of each layer is uniform, the energy consumption is no energy, the stability is good, and easy to implement, and it is easy to implement. It has a broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法
本专利技术属于煤炭储运
，具体涉及一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法。
技术介绍
煤场是煤炭储存、供应的重要设施。随着国内煤炭储运设施建设规模的不断扩大，以及越来越严格的环保要求，对煤场的设计要求也越来越高。目前，在运煤系统中常用的储存方法有常规露天储存(必要时设置部分干煤储存设施)、室内储存和筒仓储存三种方式；室内储存可采用的方案有斗轮堆取料机条形封闭煤场、人字形条形封闭煤场、圆形封闭煤场等。封闭煤场与常规露天煤场相比，具有土石方量小、占地面积小、场地利用率高、自动化作业水平高、可靠性高等多方面的优点，并且采用全密闭结构，不受外界天气的影响，保证了运煤系统的稳定运行，达到了保护环境的目的。圆形封闭煤场主要由一台圆形堆取料机、薄壳球拱形钢网架结构、土建结构以及温度、可燃气体等监测报警装置和自然通风、抑尘装置、自动消防水炮系统等构成。由堆取料机顶部进料，通过其旋转悬臂机可作360°回转堆煤，并且可作360°旋转取煤送到中心柱下部的圆锥形煤斗中，再通过煤斗下的给煤机和地下带式输送机向外供煤。当堆取料机发生故障或检修时，可用推煤机通过地下煤斗向系统供煤。圆形封闭煤场设备周边空间相对较大，维护工作量较小且方便。在圆形封闭煤场的运营管理中，影响最大，引起后果最严重的是煤炭自燃问题，严重时圆形封闭煤场内能见度非常低。煤自燃既是重大的隐患，危及输煤设备的安全运转，也降低了煤的经济价值，也是“雾霾”元凶之一，因此，了解煤自燃的特性，防止煤自燃具有十分重要的意义。大储量煤场储煤自燃，必须同时具备以下4个条件：一、自燃倾向性燃煤堆放在空气中都会有缓慢被氧化而释放热量的客观特性，即煤自燃就是煤被氧化的过程，煤的自燃倾向性反映了煤的变质程度。它大致分为五个阶段：水吸附阶段；化学吸附阶段；煤氧复合物生成阶段，即煤自燃阶段；燃烧初始阶段；快速燃烧阶段。ΔT＞40℃的煤为易自燃煤；ΔT＜20℃的煤是不易自燃煤。煤的着火点越高，自燃倾向性越来越弱。(ΔT-原煤样的着火点和氧化煤样的着火点的差值。)二、有连续的供氧条件空气通过煤块间隙渗透到煤堆内部，空气充分与煤堆表面接触，给煤堆内部氧化创造了条件。煤块大，煤块之间的间隙就越大，其供氧条件也就越好。三、有积聚氧化热的环境煤在氧化过程中释放的热量大于散发的热量时，热量聚集使煤温度上升，煤达到着火点就会自燃。四、自燃发火期煤中的碳、氢等元素，长期暴露于常温空气中会发生氧化放热，生成可燃物CO、CH4及其他烷烃物质，煤从氧化发展到自燃有一个过程，煤炭接触氧气到自燃的时间叫做发火期，氧化时间达到自燃发火期才能自燃。在其它方面，例如：煤的粒度、挥发分、水分、灰分、环境温度、湿度、压实程度、氧化层厚度、库存等因素，都会影响煤的自燃。具体如下：1、粒度越细，比表面积越大，氧化反应越剧烈，越易自燃。2、煤在常温下的氧化能力主要取决于挥发分Vdaf的含量，挥发分含量越高，自燃倾向性越强，而且自燃时间也会相应缩短。3、水份的含量及变化是影响煤自发热最主要的因素，当水蒸发时从外界吸收大量的热，冷凝时就将这些热传给煤粉，水分对煤的自燃起到催化作用，促使煤炭发生放热反应。理论上讲，含水量增加1％将使煤温上升17℃，当煤的含水量达到12％时，不会发生自燃。因此不能用水来冷却已经产生自发热的煤堆，这是因为冷却水很难将全部煤浸透而只是让部份煤温度下降而已。每年的黄梅雨季，空气潮湿，是煤炭自燃的多发季节。煤中的水分充填于煤体微小的孔隙中，把氮气、二氧化碳、甲烷等气体排除，水分使煤对氧的吸附能力增强，使得煤炭表面与大气中的氧气充分接触，对煤炭自燃起到一定的促进作用并且会加剧氧化。同时煤中硫被氧化成硫的氧化物，遇水生成稀硫酸，并伴随着放热反应，致使煤堆温度升高，从而加速了煤堆的氧化自燃。水分的催化作用随煤温的增高而增大。所以地面煤堆在雨雪之后容易发生自燃，井下灌浆灭火，疏干之后自燃现象更为严重。4、秋冬季节大气温度下降时，大气密度比煤堆里的空气密度大，渗入煤堆里面空气量增大，同时渗入过程中，空气中的水蒸汽被煤吸附冷凝，释放出大量热量传导给煤堆内部积存，所以贮煤在11月份至3月份较易发生自燃现象。夏季气温高，煤也易自燃。5、圆形封闭煤场煤炭是通过堆料皮带机，按照环形方式堆放在场地上，无法像条形封闭煤场一样进入煤场进行压实、整理等工作，使煤炭处于自然堆积状态。如果煤堆中空气含量和煤炭挥发分较高，极易引发自燃。6、煤在自然堆放时，中心部位处颗粒较细，越往四周颗粒越粗。相应的，从中心部位往四周，空隙越来越大，通风散热条件越来越好，冷却层和氧化层越来越厚。由于在堆煤时煤块滚动析离的缘由，在煤堆四周坡边特别是靠挡煤墙边地带的贮煤基本上是大块煤堆叠，煤堆疏松且多空隙，煤自燃冒烟通常都是从煤堆坡边以及侧墙边开始的。煤堆的结构如图1所示，包括：冷却层A：煤堆的表层，约0.5～1.5m厚，该层煤较松散，与空气接触充分，虽发生氧化反应，但散热条件好，所以不会发生自燃。氧化层B：该层位于冷却层以下，厚度在1～4m左右，具备煤自燃的所有条件，达到自燃发火期即会自燃。窒息层C：该层位于氧化层以下，煤层相对压实，供氧不充分，且含水率较高，氧化程度较低，不易发生自燃。当发现煤堆上某处释放热气或冒烟，那么自热或自燃点一定在该部位垂直向下的氧化层内，因为受煤的自热或自燃的热压作用，气体流动方向为垂直向上方向。一旦某个部位发生了自燃，也会改变其上部冷却层的受热条件，使冷却层也自燃。7、由于机组负荷、机组检修、煤炭市场供大于求、市场煤价波动等因素造成煤场库存高时，煤炭“烧旧存新”的周转速度与供煤、卸煤的节奏发生冲突，导致底层的存煤没有取完，新到煤就堆上，有自燃隐患存煤无法及时清理。1～2个月后，就会在底部发生自燃。更严峻的是，此时满仓贮煤堆如发生大面积自燃，煤场再也无法腾出多余空间对自燃煤堆进行翻堆、隔离等处理工作，让防贮煤自燃工作处于很被动的局面。褐煤是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，从煤化过程来看，褐煤是一种相对年轻的煤种，介于植物和烟煤，无烟煤之间的一种物质。褐煤的特点是高挥发分(超过30％)、高水分、着火点低、相对密度小、不黏结、含有不同数量的腐殖酸、高氧化，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，发热量较低，煤灰熔点也大都较低。近些年来，有些超临界或超超临界燃煤电厂的锅炉掺烧褐煤。褐煤等煤种存放一个月后必定会冒烟，且来势较猛，必须及时清理。提质或成型褐煤无法实现长距离安全运输和存储。因此，褐煤的储运对外部环境有严格的要求。煤炭长期堆积会因氧化作用，使煤的灰分升高，固定炭和热值下降，降低煤的质量。煤炭自燃还会造成大量的煤白白烧掉。阴燃的煤被送到输送和研磨设备，会造成燃烧和爆炸事故。2010年，上海电力股份有限公司委托德国Freiburg工业大学褐煤成型实验室对蒙东型煤的自燃进行研究，结论是老年褐煤无黏结剂型煤的自燃在全球范围内暂无工业化解决办法。由于煤堆发生自燃后的处理难度大、时间长、损失大，因此必须迅速采取有效措施进行治理，防止自燃范围扩大。目前常用的防止煤堆自燃的方法有如下几种：(1)圆形封闭煤场的储煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法，其特征在于：将重力式低温热管的蒸发段埋入圆形封闭煤场的煤堆中，重力式低温热管的冷凝段布置在圆形封闭煤场的室外空气进入处；重力式低温热管蒸发段内的工质吸收煤在氧化过程中的热量后蒸发汽化，流动至重力式低温热管的冷凝段，在室外空气的作用下放热液化，液化后的工质依靠重力和压差共同作用或毛细力作用流回重力式低温热管的蒸发段，自动完成循环，从而释放煤在氧化过程中的热量，防止热量聚集而致使煤堆自燃。

【技术特征摘要】
1.一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法，其特征在于：将重力式低温热管的蒸发段埋入圆形封闭煤场的煤堆中，重力式低温热管的冷凝段布置在圆形封闭煤场的室外空气进入处；重力式低温热管蒸发段内的工质吸收煤在氧化过程中的热量后蒸发汽化，流动至重力式低温热管的冷凝段，在室外空气的作用下放热液化，液化后的工质依靠重力和压差共同作用或毛细力作用流回重力式低温热管的蒸发段，自动完成循环，从而释放煤在氧化过程中的热量，防止热量聚集而致使煤堆自燃。2.如权利要求1所述的一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法，其特征在于：所述重力式低温热管的蒸发段埋入圆形封闭煤场的煤堆的氧化层中。3.如权利要求1所述的一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法，其特征在于：所述圆形封闭煤场的挡煤墙上设有网架支座柱子和推煤机出入门洞，网架支座柱子上方设有屋面网架，屋面网架顶部设有与室外连通的排风口；室外空气从挡煤墙上的网架支座柱子间和推煤机出入门洞进入圆形封闭煤场内，煤场内的可燃气体、粉尘从屋面网架顶部上的排风口自然排至室外。4.如权利要求3所述的一种圆形封闭煤场防止煤堆自燃的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建勋，施耀新，刘旭东，李文胜，孙志良，宋永利，张宝军，周平，夏林，贾约明，崔男寿，鲁萌，李海臣，刘璇，何小奥，
申请(专利权)人：中电投电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31