煤炭在堆放過程中，與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，放出熱量。在煤堆的某些特殊位置，煤氧復(fù)合作用放出的熱量大于其向外部環(huán)境放出的熱量，煤的溫度就會逐漸升高，最終演化為大幅度熱值損耗乃至自燃。

煤場管理中,自熱、自燃現(xiàn)象普遍存在,煤堆自熱、自燃不僅浪費(fèi)能源增加發(fā)電成本而且自燃產(chǎn)生的一氧化碳、二氧 化硫等有害氣體嚴(yán)重的污染環(huán)境。隨看堆場摻燒制度的不斷推廣和普及,堆場所使用的煤種、產(chǎn)地和來源越來越多,燃料管理工作越來越復(fù)雜,面臨諸多挑戰(zhàn),其中煤堆發(fā)熱自燃現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,傳統(tǒng)的人工煤溫巡檢和燒舊存新制度越來越不適應(yīng)當(dāng)前煤場現(xiàn)狀,無法有效遏制煤堆發(fā)熱自燃現(xiàn)象。

2、煤堆自燃的原因

煤堆自燃往往需要具備三個主要條件:一是煤質(zhì)有自燃傾向,二是供氧條件好,三是散熱條件差。各種煤質(zhì)的自燃能 力是不同的,有的很容易自燃,如褐煤、長焰煤等;有的不容易自燃,如貧煤、無煙煤等,另外,煤的含硫份和含水 分越高,氧化反應(yīng)速度越快、放熱越多,煤越易自燃。煤堆發(fā)熱是氧化反應(yīng),所以煤堆自燃要求煤堆有一定的孔隙 率、通風(fēng)條件好。煤堆的氧化反應(yīng)放出熱量,如果散熱條件差,熱量積累會提升煤堆溫度,煤溫度越高氧化反應(yīng)就越劇烈,兩方面相互影響,使得煤堆自燃過程加速。

根據(jù)以上煤堆自燃的原理和儲煤堆發(fā)生自燃的實(shí)際情況看,自然堆積(不壓實(shí))條件下,可以將煤堆分為三層:（如上圖：A冷卻層 B氧化層 C窒息層）

(1) 冷卻層:

冷卻層處于煤堆的表層,約0.5至1.5米厚,該層與空氣接觸充分,雖然發(fā)生氧化反應(yīng),但是散熱條件好,熱量難以積累,所以自燃發(fā)生率低。

(2) 氧化層:

氧化層處于冷卻層以下,約1至4米厚,有一定供氧量,氧化反應(yīng)發(fā)出的熱量難以散熱,不斷積累升溫,反過來促進(jìn)氧化反應(yīng),容易發(fā)生自燃。

(3) 窒息層:

窒息息層位于氧化層以下,供氧不充足,無法發(fā)生自燃。

堆場往往會把煤堆壓實(shí)后儲存,導(dǎo)致孔隙率減小,煤堆氧化層的深度也相應(yīng)減小,根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn),氧化層往往位于表層以下1米至4米深度范圍。從煤場實(shí)際情況看,煤堆自燃還表現(xiàn)出非常明顯的局部區(qū)域發(fā)性特點(diǎn),原因有很多,比如某位置存在一些煤塊,導(dǎo)致該位置的供氧條件很好;或者某位置的煤在堆放過程中受潮,含水分較多。首先發(fā)生自熱的位置稱為“熱點(diǎn)”,熱點(diǎn)相比于煤堆的其它位置,首先滿足了自燃的條件,更早的開始發(fā)熱自燃,自燃一旦開始,煤溫就可以達(dá)到230度,此時熱點(diǎn)放熱速度很快,向四周傳導(dǎo),感染本來還沒有發(fā)熱、還沒有滿足自燃條件的煤堆,促使它們開始升溫,并加速氧化反應(yīng),加速進(jìn)入自燃狀態(tài),如此循環(huán),熱點(diǎn)的區(qū)域體積不斷擴(kuò)大,不僅造成越來越大的損失,也因?yàn)轶w積太大而很難處理。這就是為什么當(dāng)我們觀察到煤堆表面冒煙,再把煤堆翻開后發(fā)現(xiàn)無論是氧化層、冷卻層還是室息層都開始自燃的原因。綜上所述,我們預(yù)防煤堆自燃的關(guān)鍵就是盡早發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn),在熱點(diǎn)剛剛出現(xiàn),感染的體積還比較小的時候,發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn),就采 取措施把禍患消滅掉,極大的減小了損耗,而且很容易處理。 煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤矸石堆積成矸石山若不治理極易形成滑坡和崩塌造成安全威脅同時其還存在占壓土地、損壞地貌問題。礦區(qū)長期積存的煤矸石不利用是危害利用好了它又是有價值的資源。近年來常村煤礦采用單體隧道窯焙燒的方法制矸石磚不僅消化了積存的煤矸石還創(chuàng)造了財(cái)富、增加了收入、安排了就業(yè)收到了變廢為寶的效果。但在單體隧道窯焙燒矸石磚時要特別注意把握隧道窯爐及其熱電偶的相關(guān)技術(shù)要求。
1單體隧道窯的相關(guān)技術(shù)要求
       單體焙燒隧道窯一般長155m寬4.3m,可以運(yùn)行33輛裝磚坯的窯車。窯車長4700mm寬4300mm通常0車位為預(yù)備室,1-10車位是矸石磚坯的預(yù)熱帶,11-21車位是矸石磚坯的焙燒帶,22-32車位是矸石磚的冷卻帶。
       隧道窯內(nèi)墻由高溫耐火磚砌筑、外墻由普通紅磚砌筑。隧道窯頂由高溫吊頂板(主要成分是硅鋁酸鹽)、吊鉤、耐火棉普通水泥蓋板組成。隧道窯底部由軌道、沙風(fēng)槽組成矸石磚坯在隧道窯內(nèi)燒制時的正常溫度在950~1050℃之間溫度監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在單體隧道窯體頂部的單數(shù)車位位置處。根據(jù)矸石磚坯燒結(jié)時“預(yù)熱、燒結(jié)、冷卻”的工作原理對熱電偶在基數(shù)位置進(jìn)行測點(diǎn)分布顯示整體系統(tǒng)的溫度變化情況。
       隧道窯焙燒工藝是目前我國利用煤矸石制空心磚較為先進(jìn)的技術(shù),空心磚的抗壓強(qiáng)度為16.2MPa吸水率為8.4%屬全煤矸石制磚工藝。煤矸石既是制作坯體的材料,又是焙燒的燃料全過程做到了“制磚不用土燒磚不用煤”。由于超熱焙燒條件下準(zhǔn)確控制隧道窯焙燒溫度是保證煤矸石磚燒制質(zhì)量的關(guān)鍵因素。所以,對測溫所使用的熱電偶合理選材、正確安裝和使用、維護(hù)是非常重要。
2熱電偶材料的選擇
       熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。.
       矸石磚坯在隧道窯內(nèi)焙燒變成煤矸石磚的過程中熱電偶起著控制隧道窯溫度催化矸石磚坯發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)的作用所以對燒制的質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用。.
2.1熱電偶的工作原理
       熱電偶的工作原理:當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路其兩端相互連接時,只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同-端稱作熱端另--端稱作冷端回路中將產(chǎn)生一個電動勢。該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān),而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān)。
2.2熱電偶對電極材料的基本要求
       熱電偶主要由感溫頭、正感溫線、負(fù)感溫線和高溫烤瓷保護(hù)管組成對于高溫監(jiān)測的儀器(熱電偶)來說選擇熱電偶的材料和型號很關(guān)鍵這將直接影響到儀器的使用壽命和溫度的準(zhǔn)確性選好的儀器可以節(jié)約配件成本保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性,可作為生產(chǎn)過程中監(jiān)測和溫度調(diào)節(jié)控制的主要參考依據(jù),同時對產(chǎn)品質(zhì)量的影響也起到關(guān)鍵性作用。材料要符合最高測溫范圍在1200℃以內(nèi)導(dǎo)熱性能要穩(wěn)定不隨時間而變化不易被氧化或腐蝕;電阻溫度系數(shù)小導(dǎo)電率高此熱小測溫過程中產(chǎn)生熱電勢要大溫度敏感性強(qiáng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的基本要求。
高溫烤瓷管對熱電偶電極材料起到保護(hù)作用,.壽命較長必須避免烤瓷管和其它硬物進(jìn)行激烈碰撞。

煤矸石測溫傳感器熱電偶

熱電溫度記錄儀常以熱電偶作為測溫元件.它廣泛用來測量-200℃~1300℃范圍內(nèi)的溫度，特殊情況下，可測至2800℃的高溫或4K的低溫。它具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，準(zhǔn)確度高，測溫范圍廣等特點(diǎn)。由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電量進(jìn)行檢測，使溫度的測量、控制、 以及對溫度信號的放大變換都很方便，適用于遠(yuǎn)距離測量和自動控制。在接觸式測溫法中，熱電溫度計(jì)的應(yīng)用最普遍。