专利名称：抑制露天煤堆自燃的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种抑制露天煤堆自燃的装置。本发明还涉及采用所述装置抑制露天煤堆自燃的方法。
背景技术：
在大型燃煤电厂中，为保证正常生产，必须储备十几万吨至数十万吨的煤炭，储存期可长达数月，且一般只能露天堆放。由于缓慢氧化产生的热量积聚导致温度逐步升高，这些露天煤堆常常发生自燃现象，其中高挥发分原煤的自燃问题尤其严重。分析和统计数据表明，挥发分大于35%的气煤和长焰煤储存6个月后，其热量损失平均为4. 9%，而挥发分小于17%的贫煤储存6个月后，其热量损失平均为2. 0%，煤堆的自燃不仅造成了巨大的经济损失，也严重污染了周围的环境。从宏观层面，煤堆自燃除了取决于煤本身的物理和化学性质外，还要受到散热条件和孔隙中氧气浓度控制。而在微观层面，煤的自燃与煤对氧气的吸附和低温氧化过程密切相关。如果吸附热和低温氧化反应的放热不能被及时散出，则会导致煤堆的温度逐渐升高，进而导致氧化反应加快而产生更多的热量和更大的温升，最终使得煤堆发生剧烈的自燃。因此，控制煤堆孔隙中的氧气浓度和散热条件是抑制煤堆自燃的主要途径。已经有多种抑制煤堆自燃的技术被应用到现场，例如在煤堆表面用覆盖剂并压实来减少空气渗透并提高表观热容量和表观热导率来抑制温升速率。但该方案和方法所需要的装置具有结构较复杂、能耗较高、操作不够方便，不便于在燃煤发电厂中应用。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种通过控制煤一氧接触的抑制露天煤堆自燃的装置。本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种采用上述装置抑制露天煤堆自燃的方法。本发明的装置和方法，可有效控制煤-氧接触抑制露天煤堆自燃，且具有结构简单、能耗低、操作方便、气体来源充足等优点，极便于在燃煤发电厂中应用。解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下一种抑制露天煤堆自燃的装置，其特征是包括一充水但未充满的水池，所述的水池上覆盖有多孔或条缝盖板，水池设置在露天煤堆之下，所述水池水中设有通过送风管外接送风机配气排管。所述的盖板由水池的边缘和若干个立于池中的支座支撑，所述的水池中安装有液位计、水池的一侧安装与自来水或其它水源的相连接的补水管、底部安装与排水泵相连接的装有过滤器的排水管。所述的配气排管上开孔孔径为l-3mm，孔间距为3_5mm。解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下
一种采用上述装置抑制露天煤堆自燃的方法，其特征是包括以下步骤SI将煤堆积于所述的水池的盖板之上；S2打开补水阀11，观察液位计8的指示数据，当液位达到水深度为O. 5-0. Sm且配气排管6浸没深度为O. 2-0. 3m时，关闭补水阀门11 ；S3启动风机3的电源开关，将冷却到接近环境温度的锅炉烟气或空气通过送风管4送入浸没在水池5中的配气排管6，烟气的氧气浓度小于5%，烟气在煤堆孔隙中的表观速度为O. 05-0. O. 10cm/s，对于占地面积为100000平方米的煤堆，气体流量为18000-36000Nm3/h ；S4当水池5中的水位超过设定值时，启动排水泵10的电源开关，将水池中多余的水通过排水管9抽出。本发明原理在一个非满液的水池之上采用多孔或具有条缝的盖板，使得水池中的气体可以从盖板的孔或缝隙中自下而上流出，将煤堆积于盖板之上；将冷却至接近环境温度的锅炉烟气用送风机通过管道送入浸没在水中的配气排管，烟气经过配气排管上的小孔逸出到水池中，与水接触后排出水面，再透过多孔(或条缝)盖板进入煤堆的孔隙中，既可以使得煤堆始终处于贫氧和二氧化碳、水蒸汽、氧气和氮气等多组分吸附竞争的气氛中，又可以通过烟气的流动起到散热的作用，进而达到抑制煤堆自燃的目的。水池中的水一方面可以辅助配气排管改善水面上部气体的压力平衡，另外一方面可以在烟气停止供应时(电站锅炉因事故或检修等原因停炉时)，仍能够向煤堆中提供高湿度的空气，此时湿空气中的水分与氧气被煤吸附时形成吸附竞争，减少煤对氧气的吸附量进而降低了吸附热和低温氧化速率，同时，通过煤堆孔隙流出的湿空气也可以起到散热的作用，从而达到抑制煤堆自燃的目的。此外，水池还可以用于雨季收集煤堆中的积水。有益效果根据本发明提出的装置和方法，可以减少煤堆中煤对氧气的吸附量、降低氧化反应速率、吸附热和反应放热，并可以通过孔隙中气体的流动对煤堆进行散热，从而达到抑制煤堆自燃的效果。根据本项发明提出的方法所制造的装置具有结构简单、能耗低、操作方便、气体来源充足等优点，极便于在燃煤发电厂中应用。
图1是本发明的装置结构示意图；图2是本发明中采用的配气排管结构示意图。图中有煤堆I，盖板2，送风机3，送风管4，水池5，配气排管6，支座7，液位计8，排水管9，排水泵10，补水阀11。
具体实施例方式如图1和图2所示，本发明的抑制露天煤堆自燃的装置，包括设置在露天煤堆I之下、上面覆盖有多孔或条缝盖板2的水未充满的水池5，使得水池中的气体可以从盖板的孔或缝隙中自下而上流出；水池底部设有配气排管6，配气排管6 (典型结构见图2)置于水池5中并沉没在水面以下，配气排管上开孔孔径为l_3mm，孔间距为3_5mm，配气排管通过送风管4外接送风机3，盖板2由水池5的边缘和若干个立于池中的支座7支撑，水池中安装有液位计8以测量其中的水位，水池的一侧安装与自来水或其它水源的相连接的补水管、底部安装与排水泵10相连接的装有过滤器的排水管9，补水管上设有补水阀11。典型的装置之一如下所述。用钢筋混凝土浇铸水池5，多孔的盖板2采用普通碳钢板(典型厚度为8-lOmm)用水刀开孔(典型的孔径为2mm)后按照水池5的尺寸拼焊成若干块覆盖在水池5之上，由水池5的边缘和若干个由钢筋混凝土浇铸的支座7支撑，将煤堆I置于盖板2之上；多孔的配气排管6可采用PVC管材制成(典型管径为50-70_)置于水池5中并沉没在水面以下，配气排管通过PVC材料制造的送风管4与风机3通过法兰连接；风机3可选用新乡鼓风机厂的4-68-12. 5型鼓风机，典型的送风量和压头分别为25000Nm3/h和lOOOPa，在水池5中安装液位计8可采用南京朝阳仪表公司的MY-03型液位计，可以设定水位的下限和上限；在水池5的一侧安装与自来水或其它水源的相连接的补水管11可以用PP-R管件制作，底部安装相连接的装有过滤器的用PP-R管件制作的排水管9 (典型管径为50mm)ο排水泵10可采用恒日泵业公司的250ZHL系列产品，其典型的排量为850m3/h，扬程为6m。典型的装置之二如下所述。水池5采用砖混结构，内侧抹水泥形成防水层，多孔的盖板2采用普通碳钢板(典型厚度为8-lOmm)用水刀开条缝后(典型的缝宽为2mm)按照水池5的尺寸拼焊成若干块覆盖在水池5之上，由水池5的边缘和若干个砖混结构的支座7支撑，将煤堆I置于盖板2之上；多孔的配气排管6可采用镀锌钢管制成(典型管径为50-70mm)置于水池5中并沉没在水面以下，配气排管通过PVC材料制造的送风管4与风机3通过法兰连接；风机3可选用南京四方通用风机厂的KDF-500系列送风机，典型的送风量和压头分别为21000Nm3/h和1200Pa，在水池5中安装液位计8可采用北京金水中科公司的HOH-S-Y型液位计，可以设定水位的下限和上限；在水池5的一侧安装与自来水或其它水源的相连接的补水管11可以用镀锌钢管制作(典型管径为32mm)，底部安装相连接的装有过滤器的用镀锌管件制作的排水管9 (典型管径为50mm)。排水泵10可采用汉能泵业公司的200PQZ-4. 5- 5产品，其典型的排量为400m3/h，扬程为7. 5m。典型的实施方案之是在实施方案一和方案二的基础上，增加一套PLC控制系统，使上述人工操作的过程自动化。采用上述装置抑制露天煤堆自燃的方法，其特征是包括以下步骤SI煤堆被置于具有多孔或具有条缝的盖板的非满液的水池之上，使得水池中的气体可以从盖板的孔或缝隙中自下而上流出；S2打开补水阀11，观察液位计8的指示数据，当液位达到水深度为O. 5-0. Sm且配气排管6浸没深度为O. 2-0. 3m时，关闭补水阀门11 ；S3启动风机3的电源开关，将冷却到接近环境温度的锅炉烟气或空气通过送风管4送入浸没在水池5中的配气排管6，烟气的氧气浓度小于5%，烟气在煤堆孔隙中的表观速度为O. 05-0. O. 10cm/s，对于占地面积为100000平方米的煤堆，气体流量为18000-36000Nm3/h ；S4当水池5中的水位超过设定值时，启动排水泵10的电源开关，将水池中多余的水通过排水管9抽出。
权利要求
1.一种抑制露天煤堆自燃的装置，其特征是包括一充水但未充满的水池(5)，所述的水池上覆盖有多孔或条缝盖板(2)，水池设置在露天煤堆(1)之下，水池水中设有通过送风管(4)外接送风机(3)的配气排管(6)。
2.根据权利要求1所述的抑制露天煤堆自燃的装置，其特征是所述的盖板(2)由水池(5)的边缘和若干个立于池中的支座(7)支撑，所述的水池中安装有液位计(8)、水池的一侧安装与自来水或其它水源的相连接的补水管、底部安装与排水泵(10)相连接的装有过滤器的排水管(9)，补水管上设有补水阀(11 )。
3.根据权利要求2所述的抑制露天煤堆自燃的装置，其特征是所述的配气排管(6)上开孔孔径为孔间距为3_5mm。
4.一种采用如权利要求1至3所述的任意一项装置抑制露天煤堆自燃的方法，其特征是包括以下步骤 S1将煤堆积于所述的水池的盖板之上； S2打开补水阀(11)，观察液位计(8)的指示数据，当液位达到水深度为0. 5-0. 8m且配气排管(6)浸没深度为0. 2-0. 3m时，关闭补水阀门(11)； S3启动风机(3)的电源开关，将冷却到接近环境温度的锅炉烟气或空气通过送风管(4)送入浸没在水池(5)中的配气排管(6)，要求烟气的氧气浓度小于5%，烟气在煤堆孔隙中的表观速度为0. 05-0. 0. 10cm/s，对于占地面积为100000平方米的煤堆，气体流量为18000-36000Nm3/h ； S4当水池(5)中的水位超过设定值时，启动排水泵(10)的电源开关，将水池中多余的水通过排水管(9)抽出。
全文摘要
一种抑制露天煤堆自燃的装置包括设置在露天煤堆之下上面覆盖有多孔或条缝盖板的水未充满的水池，水池水中设有通过送风管外接送风机配气排管,水池中还安装有液位计、水池的一侧安装与自来水或其它水源的相连接的补水管、底部安装与排水泵相连接的装有过滤器的排水管。本发明还包括采用所述装置抑制露天煤堆自燃的方法。本发明提出的装置和方法，可以减少煤堆中煤对氧气的吸附量、降低氧化反应速率、吸附热和反应放热，并可以通过孔隙中气体的流动对煤堆进行散热，从而达到抑制煤堆自燃的效果。根据本项发明提出的方法所制造的装置具有结构简单、能耗低、操作方便、气体来源充足等优点，极便于在燃煤发电厂中应用。
文档编号B65G3/02GK103057889SQ20131000310
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者陈刚, 苏伟, 陈天生, 张宏亮 申请人:广东电网公司电力科学研究院