李可佳，楊廣全，陸 松

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

鐵路運(yùn)輸煤炭自燃防控對(duì)策的探討

李可佳，楊廣全，陸 松

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

煤炭的自燃特性使其在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中存在火災(zāi)隱患。為加強(qiáng)鐵路運(yùn)輸煤炭自燃防控，在闡述國(guó)外煤炭自燃防控研究現(xiàn)狀及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)煤炭分類及分布特點(diǎn)，分析不同種類煤炭的自燃特性，結(jié)合鐵路運(yùn)輸途中煤炭自燃案例，探討鐵路運(yùn)輸途中煤炭自燃原因及部位，從煤炭?jī)?chǔ)存管理、煤炭裝車管理、火災(zāi)施救預(yù)案 3 個(gè)方面提出煤炭自燃防控的相應(yīng)對(duì)策。

煤炭自燃；鐵路運(yùn)輸；防控對(duì)策

煤炭自燃是自然界存在的一種客觀現(xiàn)象，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸途中自燃現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。煤炭自燃始于儲(chǔ)煤內(nèi)部，當(dāng)內(nèi)部煤炭從空氣中吸收氧氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，氧化過(guò)程產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致煤炭溫度升高，引起煤炭自燃。煤炭是鐵路運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)物資。鐵路運(yùn)輸途中煤炭發(fā)生自燃，不僅影響鐵路運(yùn)輸安全、擾亂運(yùn)輸秩序，還會(huì)造成環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及人身安全。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鐵路運(yùn)輸煤炭自燃防控的研究。

1 概述

1.1 國(guó)外煤炭自燃案例分析

國(guó)外鐵路運(yùn)輸煤炭發(fā)生自燃的事件較多，煤炭自燃問(wèn)題一直是關(guān)注熱點(diǎn)。1992 年，美國(guó)某煤場(chǎng)發(fā)生由煤炭自燃引起的火災(zāi)，由于煤火自身難以撲滅特性，再加上滅火初期手段不起作用，從在煤倉(cāng)中發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)到煤火最終被撲滅共用時(shí) 28 h[1]。2010 年 11 月，澳大利亞昆士蘭鐵路公司的萬(wàn)噸煤炭重載列車運(yùn)行至昆士蘭州的海角港口 (Dalrymple Bay)煤炭碼頭南部時(shí)發(fā)現(xiàn) 24 輛鐵路貨車自燃，主要是在鐵路運(yùn)輸途中由于煤炭氧化導(dǎo)致自熱引起煤炭自燃，同時(shí)煤炭熱量不能即時(shí)散發(fā)出去，造成溫度升高引起貨車自燃。煤炭自燃發(fā)生后，通過(guò)采取移除自燃的煤炭、散熱和隔絕氧氣等有效措施進(jìn)行施救。2013 年 9月，印度鐵路 1 列煤炭貨車在去往梅圖爾 (Mettur) 火電廠的途中起火，該列車由 40 輛貨車組成，每節(jié)車廂裝載煤炭 25 t，總重 1 000 t。

通過(guò)以上煤炭自燃事件發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致此類火災(zāi)發(fā)生的主要原因：①煤炭長(zhǎng)時(shí)間存放增加了產(chǎn)生熱量的可

能性；②新煤堆放在舊煤上引起不同大小煤炭顆粒的分離，導(dǎo)致產(chǎn)生熱量；③煤倉(cāng)里測(cè)量煤堆溫度的探針過(guò)少，導(dǎo)致未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤炭自燃；④遇到火災(zāi)時(shí)缺少煤炭輸送設(shè)備；⑤二氧化碳對(duì)于滅火沒(méi)有起到有效的作用；⑥沒(méi)有在第一時(shí)間采用澆水滅火；⑦缺乏相應(yīng)的規(guī)章制度和人員培訓(xùn)造成沒(méi)有制訂合理的滅火方案；⑧沒(méi)有吸取以前類似火災(zāi)的教訓(xùn)[1]。為防止煤炭自燃，美國(guó)能源部建議煤炭?jī)?chǔ)存時(shí)應(yīng)了解煤炭的品質(zhì)。碳含量高的無(wú)煙煤，氧、硫含量低的煙煤不易自燃；新挖煤比舊煤的吸氧速度快、更易自燃。美國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)干燥煤炭暴露在高濕度條件下的自燃危害性最嚴(yán)重，水分對(duì)于煤炭自燃會(huì)起到促進(jìn)作用[2]。為預(yù)防煤炭自燃，煤炭水分含量應(yīng)限制在 3% 以內(nèi)，煤炭含硫量應(yīng)限制在 1% 以內(nèi)，水分含量高的煤應(yīng)被分離出來(lái)盡早使用，儲(chǔ)存煤應(yīng)避免接觸水分。

1.2 煤炭分布及特性

我國(guó)煤炭資源豐富，煤種齊全，包括從低變質(zhì)程度的褐煤、長(zhǎng)焰煤到高變質(zhì)程度的無(wú)煙煤[3]。不同煤種的自燃特性不同：褐煤很容易自燃，長(zhǎng)焰煤可以自燃，肥煤、氣煤、焦煤比較難以自燃，貧煤、無(wú)煙煤、瘦煤、弱粘結(jié)煤、不粘結(jié)煤不會(huì)自燃。其中，褐煤主要分布在華北地區(qū)，約占全國(guó)褐煤地質(zhì)儲(chǔ)量的3/4 以上，而又以內(nèi)蒙古東部地區(qū)賦存最多，西南地區(qū)是僅次于華北地區(qū)的第 2 大褐煤基地，其儲(chǔ)量約占全國(guó)褐煤的 1/8，大部分分布在云南省境內(nèi)，其他各省 (區(qū)) 的褐煤儲(chǔ)量均不到全國(guó)的 3%[4]，全國(guó)各省 (區(qū)) 褐煤儲(chǔ)量分布如表 1 所示[5]。長(zhǎng)焰煤主要分布在遼寧省阜新市，陜西省府谷縣、神木縣，新疆準(zhǔn)格爾煤田、伊犁盆地，以及河南省義馬市等地區(qū)[6]。另外，河南義馬煤田的煤屬于高灰、低硫分、中高全水，發(fā)熱量較低，揮發(fā)分較高，極易自燃。

1.3 鐵路運(yùn)輸煤炭自燃原因分析

煤炭在儲(chǔ)存、裝車、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)中受到地面儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)實(shí)條件的限制，特別是鐵路運(yùn)輸距離長(zhǎng)，以及受鐵路行車秩序和運(yùn)行規(guī)則的限制等諸多不利因素，使煤炭在空氣中暴露時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中煤炭自燃現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。影響煤炭自燃的主要因素有煤炭的水分、灰分、含硫量、粒徑大小、孔隙度、導(dǎo)熱性、連續(xù)的供氧條件、積聚氧化熱的環(huán)境等[7]。鐵路運(yùn)輸途中煤炭自燃的主要原因包括：①發(fā)生自燃的煤炭自身應(yīng)具有容易自燃或自燃的傾向性；②煤炭?jī)?nèi)部由于水分、高溫天氣等因素造成熱量蓄積且不能及時(shí)散發(fā)；③裝載部分自燃或者溫度接近著火點(diǎn)溫度的煤炭，運(yùn)輸過(guò)程中空氣不斷進(jìn)入煤層，為自燃煤炭供應(yīng)了充足的氧氣，導(dǎo)致煤炭自燃。

鐵路運(yùn)輸途中煤炭發(fā)生自燃的部位多集中于敞車下部側(cè)門(mén)處，空氣從側(cè)門(mén)縫隙、煤炭空隙進(jìn)入煤炭?jī)?nèi)部，造成煤炭氧化、積熱、自燃。部分煤炭自燃發(fā)生于敞車上部區(qū)域，煤炭著火點(diǎn)深度約為 15～20 cm。由于在役的敞車車門(mén)即使關(guān)閉也大都存在縫隙，在鐵路運(yùn)輸途中少量空氣從車門(mén)縫隙、煤炭空隙進(jìn)入煤炭?jī)?nèi)部，易于引起積熱的煤炭氧化、自燃。因此，使用敞車裝載具有自燃傾向性的煤炭時(shí)，除控制煤炭的裝車溫度外，應(yīng)特別注意密封車門(mén)縫隙。

表1 全國(guó)各省(區(qū))褐煤儲(chǔ)量分布

2 鐵路運(yùn)輸煤炭自燃防控對(duì)策

為防止鐵路運(yùn)輸過(guò)程中煤炭自燃，應(yīng)堅(jiān)持“以防為主，防治結(jié)合”的原則。防止煤炭自燃的基本原則是防止燃燒條件同時(shí)存在并相互作用，既要阻止氧氣(空氣) 的供應(yīng)，又要保持充分的散熱條件，防止危險(xiǎn)溫度的產(chǎn)生。

2.1 加強(qiáng)煤炭?jī)?chǔ)存管理

（1）建立煤炭?jī)?chǔ)存登記臺(tái)賬。鐵路煤炭裝車站應(yīng)建立煤炭?jī)?chǔ)存登記臺(tái)賬，準(zhǔn)確掌握煤炭來(lái)源、質(zhì)量、數(shù)量、上貨時(shí)間、儲(chǔ)存時(shí)間等，同時(shí)在鐵路運(yùn)

輸煤炭的煤礦企業(yè)也建立相應(yīng)的臺(tái)賬，掌握煤炭的采出時(shí)間和存放時(shí)間。我國(guó)內(nèi)蒙古的褐煤、陜北神木等地的長(zhǎng)焰煤，以及從國(guó)外進(jìn)口的印尼煤、美國(guó)粉河盆地的次煙煤等采用鐵路運(yùn)輸時(shí)，途中發(fā)生自燃的概率高，應(yīng)加強(qiáng)自燃防控管理。

（2）煤炭?jī)?chǔ)存應(yīng)按品種分類、分區(qū)堆存。應(yīng)將新煤、舊煤分開(kāi)堆存，標(biāo)明煤炭堆存時(shí)間、噸量，以免發(fā)生混亂，新到煤炭嚴(yán)禁堆到已發(fā)熱的原有庫(kù)存煤炭上。露天儲(chǔ)煤場(chǎng)應(yīng)選擇合適的堆置方式，保持通風(fēng)良好，防止煤堆暴曬。儲(chǔ)煤場(chǎng)的底部和周邊應(yīng)采用混凝土結(jié)構(gòu)，以防止水分滲漏、流失。有條件時(shí)可以采用煤棚、防曬網(wǎng)等必要的防曬措施。煤堆周圍和煤場(chǎng)下部不得有高溫?zé)嵩?。煤?chǎng)周邊必須設(shè)置噴灑水設(shè)施，定期向煤堆噴灑水。

（3）加強(qiáng)對(duì)煤堆溫度的檢查監(jiān)測(cè)。可以采用溫度測(cè)試儀監(jiān)測(cè)煤堆中心溫度，每堆煤測(cè) 4～5 處，每處測(cè) 4 個(gè)點(diǎn) (煤炭表層、深度 400 mm、1 000 mm、1 500 mm 及以上) 并做好記錄。新進(jìn)場(chǎng)的煤炭，溫度超過(guò) 50℃ 以上時(shí)禁止堆存，在采取澆水或翻堆等措施降溫措施后方可堆場(chǎng)。對(duì)存放時(shí)間超過(guò) 1 個(gè)月的煤堆應(yīng)重點(diǎn)掌握，每天進(jìn)行測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)局部發(fā)熱按照先翻煤倒垛再組織裝車的原則，防止煤炭自燃或?qū)⒁呀?jīng)自燃的煤炭裝入車內(nèi)。

（4）加強(qiáng)煤炭堆場(chǎng)日常管理。建立健全檢查巡視制度，煤場(chǎng)周邊應(yīng)設(shè)置醒目的禁煙禁火的警示標(biāo)示標(biāo)牌，進(jìn)入煤場(chǎng)的人員不得吸煙，對(duì)煤場(chǎng)內(nèi)的碎紙、雜草、木屑等可燃物及時(shí)清除。每天溫度最高時(shí)至少巡檢1次煤堆，并對(duì)煤炭進(jìn)行測(cè)溫，做好記錄備查。發(fā)現(xiàn)堆場(chǎng)內(nèi)煤堆有局部冒熱氣、冒煙、高溫發(fā)火等現(xiàn)象，必須立即采取滅火、降溫措施，挖出火源并將其移出煤場(chǎng)，安排專人對(duì)該煤堆進(jìn)行盯控。

2.2 加強(qiáng)煤炭裝車管理

（1）裝車前，煤炭裝車單位應(yīng)對(duì)煤炭產(chǎn)地、煤礦名稱、儲(chǔ)存時(shí)間、發(fā)貨單位等事項(xiàng)進(jìn)行逐項(xiàng)核對(duì)，如有不符，不得裝車。重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)易燃煤種的管理，控制煤炭?jī)?chǔ)存時(shí)間，按上貨先后順序安排裝車計(jì)劃，加速煤炭流轉(zhuǎn)速度，避免將長(zhǎng)期儲(chǔ)存形成的高溫煤裝車。貨運(yùn)員在裝車前使用測(cè)溫槍檢測(cè)所裝煤炭溫度，并做好測(cè)溫記錄備查，發(fā)現(xiàn)局部發(fā)熱超過(guò) 50℃ 時(shí)不得裝車，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行降溫處理。未采取有效預(yù)防自燃措施時(shí)，不得裝車。

（2）裝車時(shí)，每臺(tái)裝載機(jī)配備 1 名平煤工，認(rèn)真執(zhí)行“一看、二測(cè)、三裝車”的防止自燃煤炭裝上車的卡控措施，裝載司機(jī)必須聽(tīng)從指揮，不得隨意取煤裝車。裝卸車輛和機(jī)械應(yīng)安裝防火帽，禁止在裝車地點(diǎn)吸煙及明火作業(yè)，防止外來(lái)火源夾雜在煤炭中，造成煤炭自燃。遇敞車門(mén)縫過(guò)大影響裝車時(shí)，應(yīng)使用阻燃材料襯墊，防止運(yùn)行過(guò)程中煤炭撒落危及安全。

（3）每批煤炭裝車后，應(yīng)對(duì)裝車后車輛進(jìn)行測(cè)溫，每批次不少于 2 輛，有條件的應(yīng)做到車車測(cè)溫，每車的測(cè)溫點(diǎn)不少于 3 處 (車輛運(yùn)行兩端及中部)，并做好測(cè)溫記錄備查。裝車后，煤炭表層須噴灑抑塵劑，并且噴灑后煤炭表層形成的滲透厚度不得小于10 mm。發(fā)現(xiàn)煤炭冒熱氣或冒煙時(shí)，立即通知托運(yùn)人進(jìn)行處理，對(duì)有自燃跡象的重車，應(yīng)甩車處理，不得擅自承運(yùn)。

2.3 火災(zāi)施救預(yù)案

一般來(lái)說(shuō)，噴灑阻燃劑可以減小煤炭自燃的幾率，也可以對(duì)自燃的煤炭進(jìn)行滅火，但成本較高。鐵路運(yùn)輸作為煤炭物流的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，應(yīng)在煤炭?jī)?chǔ)存、裝運(yùn)環(huán)節(jié)等方面加強(qiáng)管理，以防止煤炭自燃。在堆場(chǎng)發(fā)現(xiàn)煤炭局部發(fā)熱現(xiàn)象但沒(méi)有發(fā)生自燃之前，可以采用翻煤倒垛的方法進(jìn)行散熱，防止煤炭自燃[8]；對(duì)局部發(fā)生自燃的煤炭，可以將燃燒的煤炭的挖掉或噴水降溫；對(duì)較大面積發(fā)生自燃的煤炭，應(yīng)采用隔離措施進(jìn)行處理，將著火煤炭清理出堆場(chǎng)，防止發(fā)生更大的損失。鐵路運(yùn)輸煤炭途中發(fā)生自燃現(xiàn)象，應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)選用水作為滅火劑，對(duì)發(fā)生自燃的煤堆噴灑足夠多的水，散發(fā)煤堆內(nèi)部熱量、降低煤炭溫度、澆滅明火。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤炭自燃一直是鐵路運(yùn)輸煤炭的安全隱患，為提升我國(guó)鐵路運(yùn)輸煤炭自燃防控水平，保障鐵路運(yùn)輸煤炭安全，按照自燃特性對(duì)煤種進(jìn)行分類，針對(duì)褐煤容易自燃的特性和我國(guó)褐煤地域分布，通過(guò)調(diào)研大量鐵

路運(yùn)輸煤炭自燃案例，分析我國(guó)鐵路運(yùn)輸煤炭的自燃條件、部位、原因，研究提出了鐵路運(yùn)輸煤炭自燃防控對(duì)策，在北京等鐵路局得到示范應(yīng)用，對(duì)降低鐵路運(yùn)輸煤炭自燃風(fēng)險(xiǎn)、防止煤炭在鐵路運(yùn)輸中發(fā)生自燃具有現(xiàn)實(shí)意義。

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（責(zé)任編輯 王 靜）

Discussion on Countermeasures of Coal Self-ignition Prevention and Control during Railway Transportation

LI Ke-jia, YANG Guang-quan, LU Song
(Transportation and Economics Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

The self-ignition property of coal has fire hazards during storage and transportation. In order to strengthen the coal self-ignition prevention and control during railway transportation, based on expounding study present situation and experiences of coal self-ignition prevention and control in foreign countries, combining with coal categories and distribution in China, this paper analyzes the self-ignition property of different coal, combining with examples of coal self-ignition during railway transportation, the paper discusses reasons and parts of coal self-ignition during transportation, and puts forward relative countermeasures of coal self-ignition prevention and control from 3 aspects such as coal storage management, coal loading management and fire rescue plan.

Coal Self-ignition Prevention; Railway Transportation; Countermeasures of Prevention and Control

1004-2024(2016)05-0035-04

U294.8+8

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.05.08

2016-04-28

李可佳 (1982—)，男，黑龍江齊齊哈爾人，博士研究生。楊廣全 (1977—)，男，陜西渭南人，博士研究生。陸松(1970—)，男，安徽蚌埠人，博士研究生。

中國(guó)鐵路總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題 (Z2013-X004)