关于“平顶山”牌高效煤粉是否自燃的
试 验 报 告

张世伟  李朝辉  （平顶山市宝丰县铸造材料厂  467411）

    亚新科国际铸造（山西）有限公司使用的铸造煤粉为我国北方某地生产，其特点是灰分低，挥发分高，焦碴特征仅为2~3级，明显是用气煤生产的。该煤粉容易自燃。在国际铸造仓库每年都要发生自燃现象，多者二、三次。严重影响正常生产，同时也造成诸多经济损失。鉴于此，国际铸造有意进购我厂生产的“平顶山”牌高效煤粉。为安全考虑，经双方协商，作了本次试验。
    一、试验目的
    考证“平顶山”牌高效煤粉在高温、空气不流通的条件下是否会发生自燃现象。
    二、试验准备
    取用“平顶山”牌高效煤粉的理化指标见表1

表1

项目	灰分%	挥发分%	光亮碳%	水分%	硫分%	焦碴特征	粒度（140目）
理化指标	8.9	33.5	14.6	1.7	0.41	6	96

    我们把试验分为两组，以四种形式考证其是否会发生“自燃”现象。
    第一组  考证“平顶山”牌高效煤粉在仓库中是否会发生自燃现象。
    1、“平顶山”牌高效煤粉的正常包装是内塑外编的双层包装袋，可防潮防湿，每袋40Kg。本次试验取72袋，计2.88吨，按长4袋，宽3袋，高6袋的长方体进行堆放，置于生产区的水泥空地上进行太阳直晒。为了提高煤粉堆周围的环境温度和阻止空气流通，用塑料布将煤粉堆包裹起来，以验证其在高温和空气不流通的条件下是否会自燃。把一个刻度为100℃的温度计插入塑料布，使其下端进入塑料布，刻度尺部分露出来，以便读数值。再用支架固定起来。
    2、为避免用塑料布包裹后，内部没有空气，人为地导致煤粉缺氧而不会发生自燃，在第一种试验方法的基础上，又在塑料包裹的侧上方及侧下方用烟头烧四个Φ1.5cm的小孔。便于空气流通。
    第二组  验证煤粉在铸造企业料斗内是否会发生自燃现象
    3、用铁制方斗装500Kg散装煤粉，置于生产区水泥空地上进行太阳暴晒。同样，用塑料布将铁斗的上口包裹扎紧。在塑料布上固定一个刻度为100℃的温度计。
    4、同理，在试验3的基础上，在塑料布中间烧四个Φ1cm的小孔，使其通风和便于测温。
    三、试验过程
    试验在2004年6月7日至6月14日期间进行，共计8天。
    每天对四组煤粉分别测量3次温度，时间定在每天温度较高的11点，13点，15点。同时测量煤粉堆周围的空气温度和塑料包裹的内部温度。
    试验期间的天气记录及塑料包裹内温度测量记录见表2、表3、表4、表5、表6。

表2  试验期间天气状况及空气温度记录

试验天次	日 期	天气状况	外部温度℃
			11:00	13:00	15:00
1	6月7日	阴间晴	26	29	32
2	6月8日	晴	30	33	35
3	6月9日	晴	35	34	38
4	6月10日	晴	33	34	33
5	6月11日	晴	31	34	35
6	6月12日	晴	32	35	36
7	6月13日	晴转阴	30	29	27
8	6月14日	小雨	19	19	19

表3  试验1记录

试验天次	日 期	内部温度℃
		11:00	13:00	15:00
1	6月7日	45	37	39
2	6月8日	52	59	65
3	6月9日	58	57	57
4	6月10日	53	56	54
5	6月11日	51	60	61
6	6月12日	48	62	59
7	6月13日	33	30	29
8	6月14日	21	20	22

表4  试验2记录

试验天次	日 期	内部温度℃
		11:00	13:00	15:00
1	6月7日	41	32	35
2	6月8日	49	54	61
3	6月9日	56	53	52
4	6月10日	48	50	49
5	6月11日	45	57	54
6	6月12日	46	59	55
7	6月13日	32	31	29
8	6月14日	20	21	21

表5  试验3记录

试验天次	日 期	内部温度℃
		11:00	13:00	15:00
1	6月7日	43	37	36
2	6月8日	51	57	62
3	6月9日	56	56	57
4	6月10日	50	54	51
5	6月11日	49	60	58
6	6月12日	46	61	59
7	6月13日	34	30	29
8	6月14日	20	20	22

表6  试验4记录

试验天次	日 期	内部温度℃
		11:00	13:00	15:00
1	6月7日	42	33	36
2	6月8日	47	54	59
3	6月9日	54	52	52
4	6月10日	48	51	48
5	6月11日	45	56	51
6	6月12日	46	56	56
7	6月13日	33	30	29
8	6月14日	20	20	21

    试验过程中，空气温度在19~38℃之间，大多在30~36℃之间。塑料包裹的内部温度，除去6月13日和6月14日两天阴天温度较低外，试验1在37~65℃之间，最高温度达65℃；试验2在32~61℃之间，最高温度达61℃；试验3在37~62℃之间，最高温度达62℃；试验4在33~59℃之间，最高温度达59℃。四组试验中，温度在40℃以上的数据占70%以上。
    试验结束后， 对试验煤粉的理化指标进行了检测，取样按四组煤粉的综合平行样，检验水分的样品是单独的。检验结果见表7。

表7

项目	灰分%	挥发分%	光亮碳%	水分%	硫分%	焦碴特征	粒度（140目）
理化指标	8.6	33.2	14		0.41	6	96

    四组试验后水分的检测结果按试验1、试验2、试验3、试验4的顺序分别为：1.7%、1.5%、1.7%、1.6%。
    整个试验过程中，没有见到试验煤粉有冒烟（燃烧）现象。从表2和表7的对比看，试验前后煤粉的各项理化指标抛除检测误差因素外，基本相同。没有灰分陡增，挥发分突减等现象。说明煤粉没有发生过燃烧现象。
    四、煤粉自燃的原因分析
    煤粉是由一个个煤颗粒组成的，煤粉颗粒表面与空气接触，其中的碳、硫、磷等物质与空气中的氧发生氧化反应而产生热量，热量不断积聚，煤粉的温度就会不断增加，温度的增加使氧化作用更加剧烈。如果煤粉堆放得不够分散，空气流通不畅，不能将热量及时带走，温度就会上升至煤粉的燃点，煤粉便会燃烧而出现自燃现象。
    煤粉是否自燃或是否容易自燃，取决于煤粉的原料——煤碳本身的含氧量，含水量及燃点高低三个因素。煤的变质程度决定了其含氧量、含水量及燃点的高低。煤按煤化程度的不同分为褐煤、烟煤、无烟煤（烟煤按煤化程度又可细分为长焰煤 、气煤 、肥煤 、焦煤 、瘦煤 和贫煤）。
    煤的碳化程度越低含氧量，含水量越高，燃点越低，越容易自燃。炭化程度最低的褐煤（燃点250～450℃），最容易自燃；其次是烟煤（燃点480～510 ℃）；半无烟煤比较不容易自燃；无烟煤（燃点630～850 ℃）则很少自燃。
    煤粉中的水分对氧化过程具有影响作用，在煤粉氧化生热的过程中，会使水分解为氢和氧参与氧化与燃烧。因此，煤粉中水分越高，煤粉越容易自燃。
    “平顶山”牌高效煤粉是在优质水洗焦煤的基础上加入高亮碳及有机物制作而成，其主体为烟煤中的焦煤。焦煤的煤化程度较高，含氧量、含水量较低，燃点较高，所以难以发生自燃现象。
    五、试验结论
    “平顶山”牌高效煤粉袋装储存状态下，在气温40~65℃高温和不易通风条件下，不会发生自燃现象。
    “平顶山”牌高效煤粉散装储存状态下，在气温40~62℃高温和不易通风条件下，不会发生自燃现象。
    “平顶山”牌高效煤粉商品化六年以来，无论在平顶山市宝丰县铸造材料厂还是在众多客户仓库里，从未发生过自燃现象。
    “平顶山”牌高效煤粉是用煤化程度较高的焦煤为原料，很难发生自煤现象。
    本次试验的情况和十年以来的实践证明，“平顶山”牌高效煤粉在正常生产、仓储、运输及使用情况下，不会发生自燃现象。

    长焰煤：变质程度最低，挥发分最高的烟煤，焦渣特征为1-3级，一般不结焦，燃烧时火焰长。

    气煤：变质程度较低，挥发分较高的烟煤，焦渣特征为2-4级，高温干馏制造城市煤气较为适宜。

    肥煤：变质程度中等的烟煤，挥发分产率较长焰煤和气煤低，焦渣特征一般为4-7级，干馏时能产生较丰富的胶质体，单独炼焦时能生成熔融性良好的焦碳。

    焦煤：变质程度较高的烟煤，挥发分产率较肥煤略低，焦渣特征一般为5-8级，干馏时生成的胶质体量多，热稳定性好。

    瘦煤：变质程度较高的烟煤，产生的挥发分较低，干馏过程中能产生数量很多的胶质体。但该胶质体的热稳定性较差。

    贫煤：变质程度最高的烟煤，挥发分低，粘结性差，焦渣特征为2-3级，结焦能力低于瘦煤。