露天煤堆堆放方式对自燃升温过程的影响深度剖析

本文针对露天煤堆自燃过程中的温度变化规律及其影响因素进行了深入研究。作者构建了一个基于风压、热压和质量扩散的二维干燥煤堆传热传质数学模型，采用FLUENT软件对模型进行数值模拟，以揭示堆置方式对煤堆内部温度分布和升温速率的影响。 研究发现，干燥煤堆的升温过程呈现出指数增长的特征，即初期阶段升温较慢，随着热量积累，升温速度逐渐加快。在设定的特定边界条件下，高温区域主要集中在煤堆中部偏下的位置，距离迎风面大约3米。这一结果强调了堆置方式对温度分布的关键作用，尤其是在煤堆的稳定性和安全性方面。 进一步的研究表明，煤堆的高度对其内部升温速率有直接影响。随着煤堆高度增加，热量的积聚速度加快，这主要在自燃后期对升温速率产生明显刺激。然而，通过调整迎风角，可以有效地控制升温速率，使高温区域向迎风面移动，从而减缓整个堆体的自燃进程。 特别地，将不同粒径的煤炭分开堆放，如分区堆置，可以显著减缓煤堆的升温速率。这是因为不同粒径的煤炭吸湿性和热导率不同，分区堆放有助于改善通风，减少氧气供应，延缓自燃的启动和发展。 针对露天煤堆的自燃管理，应根据实际条件选择低堆高、适度放缓迎风坡度，并实施粒径分层堆放策略，以此来延长煤炭的安全存放时间，有效防止自燃事故的发生。这些结论对于煤炭存储设施的设计和管理具有重要的指导意义，特别是在预防重大火灾风险方面。