企業(yè)天地.全國中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊《CAJ-CD 規(guī)范)執(zhí)行優(yōu)秀期刊一組分發(fā)生自燃的難易,并未解釋其發(fā)生自燃的原因，甚至許多結(jié)論相互矛盾。其實煤巖組分發(fā)生自燃的煤傾向與其物化性質(zhì)相關(guān)，筆者主要分析煤巖組分的巖物化性質(zhì)對煤自燃的影響。組中1煤的巖石類型[1] .國分探討煤巖組分的物化性質(zhì)對煤自燃的影響有必要明確煤的巖石類型劃分。的煤作為一種有機巖石,用肉眼或在顯微鏡下,可物以看出它在組成、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)方面具有不同的特點和差異,據(jù)此可將煤劃分出許多巖石類型。用化谷公肉眼觀察時所作的劃分稱為宏觀煤巖類型,在顯微司性紅鏡下觀察時所作的劃分稱為顯微煤巖類型。表1列質(zhì)偉出了腐植煤的宏觀煤巖類型及其重要的特征。表1腐植煤的煤巖類型及特征對心煤巖類型光亮,黑色,一般很脆,常其裂歐內(nèi)眼可識別的特征亮煤半亮，黑色,極博層狀自光澤暗淡.黑色或灰黑色，堅硬,表面粗糙絲繃光澤.灰黑色,纖維狀,欽,極易碎.燃根據(jù)煤的成因和工藝性質(zhì)的不同，顯微煤巖類型影大致可分為鏡質(zhì)組殼質(zhì)組(穩(wěn)定組)和惰質(zhì)組3類。通過顯微鏡的觀察,腐植煤的4種宏觀煤巖類型是由響3種顯微煤巖組分以不同的比例組合而成的。2煤巖組分的物化性質(zhì)對煤自燃的影響摘要:影響煤自燃的因素很多,如煤化程度、煤的巖組成、煤的水分、黃鐵礦含量、環(huán)境溫度、煤堆積煤自燃是煤表面與氧氣發(fā)生吸附進而發(fā)生化密度、煤炭粒度等。筆者主要研究煤巖組分的物化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)煤與空氣接觸后,首先發(fā)生煤性質(zhì)對煤自燃的影響。表面對氨的物理吸附,放出物理吸附熱;然后發(fā)生關(guān)鍵詞:煤自燃;煤巖組分;物化性質(zhì)煤-氧氣化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng),并放出化學(xué)吸附熱和化學(xué)反應(yīng)熱。若熱量不能及時散發(fā),就會使中圉分類號:TQ530文獻標(biāo)識碼:A煤中的熱量積聚,引起煤炭溫度不斷升高。溫度文章編號:1006 6772(2008)06-0059 -03升高促使氧化反應(yīng)更為劇烈和升溫速度的加快，當(dāng)煤的溫度達(dá)到著火點時就會導(dǎo)致煤自燃[2]。研煤自燃過程是-一個極為復(fù)雜的動態(tài)變化、互相究表明,煤的自燃與煤的巖相組成有很大關(guān)系。影響、綜合作用的過程。影響煤自燃的因素很多,如各巖相組分的氮化趨勢依下列順序遞減:鏡煤、亮煤化程度、煤的巖組成、煤的水分黃鐵礦含量、環(huán)境煤、暗煤、絲炭,即鏡煤最易氧化而絲炭最難氧化。溫度、煤堆積密度、煤炭粒度等。迄今為止從煤巖相但是絲炭在低溫下能吸附大量的氧,由于吸附氧學(xué)角度研究煤的自燃仍顯不足，只停留在煤巖各個時有中國煤化工地方,會引起溫YHCNMHG收稿日期:2008 -07-23作者簡介:谷紅偉(1974 -) ,男,河南商丘人,工程師,現(xiàn)從事科研管理工作。煤氣騎坊魏啊塵器故障處理及防范59企業(yè)天地度的提高。當(dāng)溫度提高時,固體吸咐能力雖然降M. Mercedes Maroto - Valer等(8]對一種中等揮低,但是氧化速度加快。不同煤巖組分對煤的自發(fā)分含量的澳大利亞煙煤的鏡質(zhì)組和半絲炭組富集燃體現(xiàn)的這種不同影響與其具有不同的物化性質(zhì)物分別進行了單脈沖激發(fā)固體"C-NMR研究。結(jié)果密切相關(guān)。顯示:鏡質(zhì)組的芳香性遠(yuǎn)比半絲炭組的芳香性低。2.1不同煤巖 組分的粒度對煤自燃的影響羅隕飛等[9]對顯微組分固體" C-NMR研究也表明:粒度是煤巖組分的物理性質(zhì)之一-。研究表明,惰質(zhì)組結(jié)構(gòu)中芳構(gòu)化程度要高于鏡質(zhì)組,脂碳數(shù)量不同的煤巖組分具有不同的粒度組成,對煤的自燃則少于鏡質(zhì)組,芳環(huán)上的烷烴側(cè)鏈也沒有鏡質(zhì)組長，產(chǎn)生顯著的影響。舒新前'1]借助于抗碎強度法及惰質(zhì)組中含氰官能團的總量要低于同等變質(zhì)程度的抗壓強度法對煤巖組分的脆性進行了測定,并進行鏡質(zhì)組,其中,酚或芳醚相對含量高于鏡質(zhì)組,而脂了篩分實驗。結(jié)果表明,在各種顯微組分中,惰質(zhì)組醚相對含量則低于鏡質(zhì)組。的顯微脆度最大,鏡質(zhì)組居中，殼質(zhì)組的顯微脆度最煤的氧化過程中,首先是煤分子中的非芳香結(jié)小。這說明在相同的外力作用下,惰質(zhì)組表面會出構(gòu)(如烷基側(cè)鏈等)與氧發(fā)生反應(yīng),因此芳構(gòu)化程度現(xiàn)更多的裂紋和較大程度的破碎,使得篩分后各粒較高的惰質(zhì)組的反應(yīng)活性比鏡質(zhì)組低。孫旭光級含有不同比例的煤巖組分。Alan S. Trimble 等[4]等[10)對單煤巖組分富集物測定和計算了不同生烴研究了煤巖組成與煤的哈氏可磨性指數(shù)( HGI)的關(guān)率所對應(yīng)的活化能,并以此為基礎(chǔ)對上述組分的化系。后退回歸分析的結(jié)果表明,煤階和煤巖組成對學(xué)結(jié)構(gòu)進行了探討。結(jié)果顯示,3種組分的平均活HGI均有影響，在低階煤中表現(xiàn)得更為顯著。曾凡化能明顯不同,其中樹皮體的最低,絲質(zhì)體的最高,桂等[5]對采自山西平朔露天礦、陜西神府煤田大柳鏡質(zhì)體的介于兩者中間。此外,煤表面分子中的不.塔、檸條塔煤礦的礦井新鮮煤樣手選剝離了鏡煤和同活性基團的反應(yīng)熱有差異[" ,這使得不同的煤巖絲炭，分別研究了兩者的粉碎特性,發(fā)現(xiàn)絲炭在煤粉組分氧化放出的熱量也有不同及自燃的傾向不同。中會傾向于富集在較細(xì)的粒級中。2.3 不同煤巖組分的著火溫度對煤自燃的影響煤炭在運輸和儲存的過程中,出于商品交易的溫度是煤自燃過程的主要影響因素。溫度升需要,被破碎篩分成不同的粒級，而由于煤巖組分的高,氧分子的平均動能增大,擴散和滲透能力增強，顯微脆度不同,造成不同煤巖組分的粒級分布不同,到達(dá)煤的內(nèi)部空隙的幾率增加,另- -方面,煤溫越高從而導(dǎo)致各粒級煤樣的自燃屬性也有不同。鄧軍研煤表面的活性結(jié)構(gòu)數(shù)目越多,活潑程度越大,與氧結(jié)究了煤的粒度對煤自燃的影響,認(rèn)為:在化學(xué)反應(yīng)階合的能力增強,煤名復(fù)合放出的熱星增大。吳曉光、段,煤樣粒度越小氧化自燃能力越強;粒度分布范圍鄧軍、李莉等[2-14]通過煤樣程序升溫實驗,研究煤越寬的煤樣耗氧速度越大,氧化自燃性越強。體的耗氧速度和放熱強度隨溫度變化的規(guī)律,分析2.2不同煤巖組分的結(jié)構(gòu)性 質(zhì)對煤自燃的影響顯示在不同的溫度段內(nèi),煤樣的耗氧和放熱速率是煤的低溫氧化與煤燃燒的過程相比,是極其緩基本- -致的,隨溫度升高,其速率增大,實驗中存在.慢的。煤氧復(fù)合作用在煤的外表面和內(nèi)部孔隙中同顯著的加速過程。張瑞新等I'5]在野外露天場地進時發(fā)生,包括煤對氧的物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反行了煤堆自燃的模擬試驗,認(rèn)為可將煤體的自燃過應(yīng)。煤中的顯微組分是由古代植物的不同組成部分程劃分為4個階段,分別為緩慢氧化期氧化中速反生成,或在成煤過程中所受不同的地質(zhì)作用,使它們應(yīng)期、氧化加速期和發(fā)火期。在不同的階段，氧化反的結(jié)構(gòu)及物化性質(zhì)呈現(xiàn)出較大的差異。應(yīng)的速率和產(chǎn)生的氣體量差別很大。常海洲等l6]對神東煤和平朔煤的研究表明:顯不同煤巖組分煤的著火溫度不同,體現(xiàn)了煤不微組分吸附氧的能力存在顯著的差別,同一煤種的同的自燃傾向。張玉貴等116-17]通過多種方法研究鏡質(zhì)組和情質(zhì)組吸氰量不同,不同煤種的同種顯微了平莊褐煤和阜新長焰煤的手選鏡煤及絲炭,結(jié)果組分的吸氧量也有不同。中國目前采用色譜吸每表明:鏡煤的著火溫度低,臨界溫度低,低溫氰化放法["]進行煤自燃傾向性的鑒定,其中明確指出,煤熱速中國煤化工生腐植酸的含量巖成分在煤層中分布狀態(tài)明顯,如鏡煤和亮煤集中高,制Y片CNMH G濃度生成速度大。存在,并含有絲炭的地點必須加采煤樣以確保實驗說明鏡煤的自燃頓向性大,絲炭的自燃傾向性小。的可靠性。煤巖組分的這種性質(zhì)上的差異是由其不研究["8]還表明,殼質(zhì)組的著火溫度高,自燃傾向性同的結(jié)構(gòu)造成的。低。但是煤溫較高時,發(fā)生強烈熱解反應(yīng),產(chǎn)生的富50《潔凈煤技術(shù))2008年第14卷第6期企業(yè)天地. 全國中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊(CAJ-CD規(guī)范)執(zhí)行優(yōu)秀期刊J氫物質(zhì)將是助燃助爆的物質(zhì)。舒新前、葛嶺梅lationship between coal petrology and grinding properties.等[19- 20)對神府煤研究后認(rèn)為,絲炭容易自燃,因為Aplied Coal Ceology ,2003 ,54(3 -4) :253 -260.其在低溫下能吸收大量氧并放出熱量。王曉華[5]曾凡桂,郝玉英鏡煤與絲炭粉碎特性的比較研究等[21]研究寧夏石嘴山礦煤樣后也發(fā)現(xiàn)絲炭著火點[J].燃料化學(xué)學(xué)報.1998 ,26(6): 575 ~578.最低。徐初陽，聶容春等[2- 3研究發(fā)現(xiàn),在煤的低[6]常海洲,王傳格,曾凡桂, 等.不同還原程度煤顯微組溫氧化過程中,對于同-煤級,CO、CH 及C;H的分組表面結(jié)構(gòu)XPS對比分析[J].燃料化學(xué)學(xué)報,2006 ,34(4) :389 -394.產(chǎn)出溫度絲炭高于鏡煤。在溫度的上升過程中,煤巖組分表現(xiàn)出不同的[7] MT/T 707 - 1997 ,煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法[S].[8] M. Mercedes Maroto - Valer, Darrell N. Taulbee, John特性,因此其耗氧速率和放熱強度隨溫度變化的規(guī)M. Andresen, James C. Hower and Colin E. Snape.律,即煤自燃過程中的階段劃分會有所區(qū)別。Quantitative 13C NMR study of structural variations with-in the vitrinite and inertinite maceral groups for a semi-3結(jié)語fusinite - rich bituminous coal [J]. Fuel, 1998, 77:上述分析表明,煤巖組分對煤自燃的影響貫穿805 -813.煤的吸氡、反應(yīng)放熱、溫度上升直至自燃的全過程,[9]羅隕飛,李文華 ,陳亞飛中低變質(zhì)程度煤顯微組分結(jié)對煤自燃進程起到不同程度的作用。煤巖組分對煤構(gòu)的13C- NMR研究[J]燃料化學(xué)學(xué)報,2005,33(5): 540 -543.的自燃影響的原因主要是不同煤巖組分具有不同的[10]孫旭光,秦勝飛,羅健,等.煤巖顯微組分的活化能研物化性質(zhì)所致。不同煤巖組分的顯微脆度不同,使究[J].地球化學(xué), 2001, 30(6) :599 -604.其破碎粒度不同,導(dǎo)致煤巖組分煤的粒度越小及分[11]鮑慶國,文虎,王秀林等.煤自燃理論及防治技術(shù)[M].布范圍越寬越易自燃。不同煤巖組分的吸附氛的能北京:煤炭工業(yè)出版社,2002.力不同,同一煤種的鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組吸氧量不同,不[12]吳曉光,李樹剛,徐精彩.程序升溫條件下煤的自燃特同煤種的同種顯微組分的吸氧量也有不同,體現(xiàn)了性研究[J].煤礦安全,2005 ,36(7):4 -6.不同的煤自燃傾向,這主要是由于其分子結(jié)構(gòu)及化[13]鄧軍,楊戍雙鴨山集賢煤礦煤樣自燃性程序升溫實驗學(xué)性質(zhì)不同所致。不同煤巖組分的著火點不同是導(dǎo)研究[J].西安科技大學(xué)學(xué)報2005 ,25(4) :411 -414.致其自燃傾向顯著差別的主要因素。目前研究煤巖[14] 李莉,張人偉,裴曉東.張雙樓煤礦煤炭氧化自燃實驗與分析[J].煤礦安全,2006 ,375:8 - 10.組分對煤自燃的影響存在的主要問題是:現(xiàn)有研究[15]張瑞新,謝和平,謝之康.露天煤體自然發(fā)火的試驗研-般采用著火點吸氧量等指標(biāo)考察煤巖組分的影究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000 ,29(3) :235 -238.響,沒有涵蓋低溫氧化直至著火的全過程;孤立地分[16]張玉貴.鏡煤和絲炭自燃傾向性研究[J].煤礦安全,析各種固有特性如孔的特征、含氧官能團等來闡述1991(12) :20 -22.煤巖組分的影響,沒能將各種因素有機結(jié)合綜合評[17]張玉貴,錢國胤,唐修義煤自然發(fā)火烯烴指標(biāo)及其煤巖學(xué)價;對于各種組分在煤自燃的整個過程中的貢獻,以因素分析[J].焦作礦業(yè)學(xué)院學(xué)報,1995,14(6):29 -34.及它們之間共同作用對于煤自燃的影響,仍沒有明[18] 張玉貴.煤巖成分與煤的自燃[J].焦作礦業(yè)學(xué)院學(xué)確的結(jié)論。因此,煤巖組分對煤自燃的影響仍然需報,1994,13(2):15-18.要進一步的深入研究。[19]舒新前,葛嶺梅神府煤煤巖組分的結(jié)構(gòu)特征及其差異[J].燃料化學(xué)學(xué)報,1996 ,24(5) :426 -433.參考文獻:[20] 葛嶺梅.煤分子中活性基團氧化與煤的自燃機制探討[1] 張雙全,吳國光煤化學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出[J].西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報,1988,8(1):91 -96.版社, 2004.[21]王曉華,葛嶺梅,周安寧,等神府煤流化床低溫氧化[2] Haihui Wang, Bogdan z. Dlugogorki, Enic M. Kenne-煤分子中活性基團的變化[J].西安科技學(xué)院學(xué)報,dy. Coal oxidation at low temperatures oxygen consump-2001 ,21(1):40-43.tion, oxidation products, reaction mechanism and kinetic[22]徐初陽聶容春唐佟義.煤巖組分的氧化及自燃傾向modeling [J]. Progress in Energy and Combustion Sci-中國煤化工7);44-47.ence, 2003, 29 :487 -513.[23]iYHC N M H G分對預(yù)測自燃標(biāo)志氣[3]舒新前. 神府煤煤巖組分選別及利用[D].北京:中體的影響[J].煤田地質(zhì)與勘探,1996 ,24(4) :27 -29. .國礦業(yè)大學(xué), 1995.[4] Alan s. Trimble and James C. Hower. Studies of the re(下轉(zhuǎn)第68頁)煤勺劈敷膪塵器故障處理及防范61煤炭燃燒2.3 煤與石油焦摻燒工況運行,出現(xiàn)床溫波動在輸送線上進行混合。同時,在南北2座干煤棚各增2臺CFB鍋爐主要以煤與石油焦混燒為主,并加一個受煤斗及配套的變頻給煤機、皮帶機,確保了燃摻燒部分油頁巖。由于配比均勻差,使得鍋爐人爐料的混合均勻性。燃料熱值時高時低,導(dǎo)致床溫及主蒸汽壓力波動頻3結(jié)論繁,經(jīng)常需要靠蒸汽放空來維持主蒸汽壓力,鍋爐燃燒自動無法投人,嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟性運行。茂名石化2 x410t/h CFB鍋爐針對調(diào)試運行中人爐燃料熱值不穩(wěn)定主要原因如下:輔助配套系統(tǒng)出現(xiàn)的一系列問題，采取了行之有效(1)燃料摻混方式是按摻燒比例通過干煤棚內(nèi)的解決措施,有效解決了一次風(fēng)機出口非金屬膨脹的抓斗直接將燃料投進受煤斗,造成2種燃料混合節(jié)開裂、爐前給煤機經(jīng)常出現(xiàn)斷煤、煤焦混燒時床溫不均勻。波動等問題,確保了CFB鍋爐實現(xiàn)安全長周期運.(2)煤石油焦和油頁巖的低位發(fā)熱最分別為21 ~行。23MJ/kg 31 ~ 32MJ/kg和4.3 ~5.0MJ/kg,3種燃料熱參考文獻:值相差較大。尤其是石油焦、油頁巖混燒時,由于2種燃料熱值偏差太大,在額定負(fù)荷下,每臺爐給煤量在45[1]黨黎軍.循環(huán)流化床鍋爐的啟動調(diào)試與安全運行~ 63t/h范圍波動,床溫在795 ~ 850C波動。[M].北京:中國電力出版社,2002.為了使配煤均勻,將南北兩座干煤棚受煤斗下部[2]岑可法,倪明江,駱仲泱,等循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行[ M].北京:中國電力出版社, 1998.出口的往復(fù)式給煤機改為變頻控制,2條輸送線同時上煤,分別輸送不同燃料,并定時交替變換燃料,使燃料Problems analysis and solution to the commissioning andoperating of compact CFBDENG Yu-sheng, LU Wei-qun(Maoming Perocemical Pover Plant of China Petrochemical Corporaion, Mooming 525000, China)Abstract :The project 2 x410t/h of Coal instead of oil in Maoming Petrochemical Corporation had came out a seriesof problems in the running process of commissioning. Through analysis and calculation, the solution achieved goodesults, it had laid a good foundation to the two CFB boiler could operate long. safe and stable.Keywords :compact; CFB boiler ; debugging(上接第61頁)Effect of physicochemical properties of coal maceral on coalspontaneous combustionGU Hong-wei(Coal Distribution Center of China Shenhua Energy Corporation, Bejing 10011 ,China)中國煤化工Abstract:There are many effects about coal spontaneous combu_ation, coal maceral,total moisture , pyrite content, ambient temperature, bulk dCN M Hiolnogichemieeproperties of coal maceral on coal spontaneous combustion has been studies in this paper.Keywords:coal spontaneous combustion;coal rock component ;physicochemical property68 《潔凈煤技術(shù)>2008年第14卷第6期