煤炭在堆放过程中，与空气中的氧气发生反应，放出热量。在煤堆的某些特殊位置，煤氧复合作用放出的热量大于其向外部环境放出的热量，煤的温度就会逐渐升高，最终演化为大幅度热值损耗乃至自燃。

煤场管理中,自热、自燃现象普遍存在,煤堆自热、自燃不仅浪费能源增加发电成本而且自燃产生的一氧化碳、二氧 化硫等有害气体严重的污染环境。随看堆场掺烧制度的不断推广和普及,堆场所使用的煤种、产地和来源越来越多,燃料管理工作越来越复杂,面临诸多挑战,其中煤堆发热自燃现象越来越严重,传统的人工煤温巡检和烧旧存新制度越来越不适应当前煤场现状,无法有效遏制煤堆发热自燃现象。

2、煤堆自燃的原因

煤堆自燃往往需要具备三个主要条件:一是煤质有自燃倾向,二是供氧条件好,三是散热条件差。各种煤质的自燃能 力是不同的,有的很容易自燃,如褐煤、长焰煤等;有的不容易自燃,如贫煤、无烟煤等,另外,煤的含硫份和含水 分越高,氧化反应速度越快、放热越多,煤越易自燃。煤堆发热是氧化反应,所以煤堆自燃要求煤堆有一定的孔隙 率、通风条件好。煤堆的氧化反应放出热量,如果散热条件差,热量积累会提升煤堆温度,煤温度越高氧化反应就越剧烈,两方面相互影响,使得煤堆自燃过程加速。

根据以上煤堆自燃的原理和储煤堆发生自燃的实际情况看,自然堆积(不压实)条件下,可以将煤堆分为三层:（如上图：A冷却层 B氧化层 C窒息层）

(1) 冷却层:

冷却层处于煤堆的表层,约0.5至1.5米厚,该层与空气接触充分,虽然发生氧化反应,但是散热条件好,热量难以积累,所以自燃发生率低。

(2) 氧化层:

氧化层处于冷却层以下,约1至4米厚,有一定供氧量,氧化反应发出的热量难以散热,不断积累升温,反过来促进氧化反应,容易发生自燃。

(3) 窒息层:

窒息息层位于氧化层以下,供氧不充足,无法发生自燃。

堆场往往会把煤堆压实后储存,导致孔隙率减小,煤堆氧化层的深度也相应减小,根据现场经验,氧化层往往位于表层以下1米至4米深度范围。从煤场实际情况看,煤堆自燃还表现出非常明显的局部区域发性特点,原因有很多,比如某位置存在一些煤块,导致该位置的供氧条件很好;或者某位置的煤在堆放过程中受潮,含水分较多。首先发生自热的位置称为“热点”,热点相比于煤堆的其它位置,首先满足了自燃的条件,更早的开始发热自燃,自燃一旦开始,煤温就可以达到230度,此时热点放热速度很快,向四周传导,感染本来还没有发热、还没有满足自燃条件的煤堆,促使它们开始升温,并加速氧化反应,加速进入自燃状态,如此循环,热点的区域体积不断扩大,不仅造成越来越大的损失,也因为体积太大而很难处理。这就是为什么当我们观察到煤堆表面冒烟,再把煤堆翻开后发现无论是氧化层、冷却层还是室息层都开始自燃的原因。综上所述,我们预防煤堆自燃的关键就是尽早发现热点,在热点刚刚出现,感染的体积还比较小的时候,发现热点,就采 取措施把祸患消灭掉,极大的减小了损耗,而且很容易处理。 煤矿生产过程中产生的煤矸石堆积成矸石山若不治理极易形成滑坡和崩塌造成安全威胁同时其还存在占压土地、损坏地貌问题。矿区长期积存的煤矸石不利用是危害利用好了它又是有价值的资源。近年来常村煤矿采用单体隧道窑焙烧的方法制矸石砖不仅消化了积存的煤矸石还创造了财富、增加了收入、安排了就业收到了变废为宝的效果。但在单体隧道窑焙烧矸石砖时要特别注意把握隧道窑炉及其热电偶的相关技术要求。
1单体隧道窑的相关技术要求
       单体焙烧隧道窑一般长155m宽4.3m,可以运行33辆装砖坯的窑车。窑车长4700mm宽4300mm通常0车位为预备室,1-10车位是矸石砖坯的预热带,11-21车位是矸石砖坯的焙烧带,22-32车位是矸石砖的冷却带。
       隧道窑内墙由高温耐火砖砌筑、外墙由普通红砖砌筑。隧道窑顶由高温吊顶板(主要成分是硅铝酸盐)、吊钩、耐火棉普通水泥盖板组成。隧道窑底部由轨道、沙风槽组成矸石砖坯在隧道窑内烧制时的正常温度在950~1050℃之间温度监测点设在单体隧道窑体顶部的单数车位位置处。根据矸石砖坯烧结时“预热、烧结、冷却”的工作原理对热电偶在基数位置进行测点分布显示整体系统的温度变化情况。
       隧道窑焙烧工艺是目前我国利用煤矸石制空心砖较为先进的技术,空心砖的抗压强度为16.2MPa吸水率为8.4%属全煤矸石制砖工艺。煤矸石既是制作坯体的材料,又是焙烧的燃料全过程做到了“制砖不用土烧砖不用煤”。由于超热焙烧条件下准确控制隧道窑焙烧温度是保证煤矸石砖烧制质量的关键因素。所以,对测温所使用的热电偶合理选材、正确安装和使用、维护是非常重要。
2热电偶材料的选择
       热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。.
       矸石砖坯在隧道窑内焙烧变成煤矸石砖的过程中热电偶起着控制隧道窑温度催化矸石砖坯发生物理和化学反应的作用所以对烧制的质量起到关键的作用。.
2.1热电偶的工作原理
       热电偶的工作原理:当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同-端称作热端另--端称作冷端回路中将产生一个电动势。该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关。
2.2热电偶对电极材料的基本要求
       热电偶主要由感温头、正感温线、负感温线和高温烤瓷保护管组成对于高温监测的仪器(热电偶)来说选择热电偶的材料和型号很关键这将直接影响到仪器的使用寿命和温度的准确性选好的仪器可以节约配件成本保证数据传输的准确性,可作为生产过程中监测和温度调节控制的主要参考依据,同时对产品质量的影响也起到关键性作用。材料要符合最高测温范围在1200℃以内导热性能要稳定不随时间而变化不易被氧化或腐蚀;电阻温度系数小导电率高此热小测温过程中产生热电势要大温度敏感性强数据准确的基本要求。
高温烤瓷管对热电偶电极材料起到保护作用,.寿命较长必须避免烤瓷管和其它硬物进行激烈碰撞。

煤矸石测温传感器热电偶

热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件.它广泛用来测量-200℃~1300℃范围内的温度，特殊情况下，可测至2800℃的高温或4K的低温。它具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、 以及对温度信号的放大变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。