2.2 Транспортные характеристики углей

Уголь – горючий минерал органического (растительного) происхождения. Он применяется как топливо, сырье для химической промышленности, производства кокса, жидкого топлива (бензина) и многих других ценных продуктов. Качество угля определяется содержанием углерода и водорода. Уголь представляет собой опасный груз класса 4. По степени углефикации ископаемые угли делятся на антрацит, каменные и бурые.

Антрацит (уголь высшей степени углефикации) имеет плотность 1,5–1,7 т/м³ , теплоту сгорания 33,9–34,8 МДж/кг; содержит 93,5–97 % углерода, до 9% летучих веществ в горючей массе. Он подразделяется на полуантрацит (ПА) и антрацит (А).

Каменный уголь (уголь средней углефикации) содержит в горючей массе 75 % углерода, от 9 до 45 % летучих веществ; теплота сгорания 30,1–36,6 МДж/кг. По выходу летучих веществ и спекаемости каменный уголь и антрацит делятся на марки: длиннопламенные (Д), газовые (Г), газово-жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксово-жирные (КЖ), коксовые (К), отощенно – спекающиеся (ОС), тощие (Т), слабоспекающиеся (СС).

Бурый уголь (уголь низкой степени углефикации) имеет плотность органической массы 1,3–1,6 т/м³ , теплота сгорания 22,6–31,0 МДж/кг. По влажности он делится на технологические группы: Б1 (свыше 40 %), Б2 (30–40 %), Б3 (до 30 %).

Все угли по размеру кусков (в мм) делятся на классы: плитный – более 100, кулак – 50–100, орех (25–50), мелкий (13–25), семечко (6–13), зубок (3–6), штыб (менее 3), рядовой без плиты (менее 100). Угол естественного откоса угля при влажности 4 и 10 % составляет соответственно 38 и 45°.

Важнейшие транспортные характеристики угля: склонность к самонагреванию и самовозгоранию, смерзаемость, способность к измельчению, выделение легковоспламеняющихся летучих газов. В зависимости от устойчивости к самовозгоранию угли делятся на три группы: 1 – устойчивые, не подверженные самовозгоранию (антрациты, угли марки Т); 2 – средней устойчивости (угли марок ПС, ПЖ, К и Г); 3 – неустойчивые, наиболее подверженные самовозгоранию (все бурые угли и угли марки Д). При повышенной влажности (более 5 %) и отрицательных температурах окружающего воздуха угли смерзаются. Мелкофракционный уголь способен к налипанию. Предельно допустимые концентрации угольной пыли в рабочей зоне зависят от содержания двуокиси кремния: при 2% – 10 мг/м³; до 10 % – 4 мг/м³ .

Уголь, особенно свежедобытый и измельченный, поглощает кислород воздуха с выделением теплоты, которая при отсутствии выхода может оказаться достаточной для самовозгорания. Этот процесс ускоряется при наличии в угле серного колчедана и повышенной влажности угля. Самовозгоранию угля способствуют железо, аммоний, интенсивная аэрация штабеля, наличие локальных источников нагрева, смешение разных сортов и другие факторы.

Критической называется температура, при которой процесс окисления угля резко ускоряется и переходит в самовозгорание. Критическая температура составляет для бурых углей примерно 50°С, для большинства каменных углей 60–65°С, для антрацитов 80–83°С. Опасность угля повышает наличие метана, который может выделяться из угля (особенно свежедобытого) и образуется при его окислении.

Угли, как правило, хранят на открытых складских площадках. Открытые площадки для угля располагают на сухом, твердом основании (бетонном, каменном). Должны быть предусмотрены устройства для стока поверхностных вод так, чтобы вода от одного штабеля не попадала под другой. При расположении площадок учитывают направление господствующих ветров, чтобы не было загрязнения пылью рядом расположенных грузов, судов, служебных построек, населенных пунктов. Штабель угля, подверженного самонагреванию и самовозгоранию располагают вдоль оси господствующих ветров. Нельзя хранить рядом уголь, руду и химикаты. Наличие марганцевой руды в угле приводит к выходу из строя топок котлов. Угольная пыль с селитрой и серным колчеданом образует взрывчатую смесь.

Размеры штабелей в плане правилами и условиями хранения грузов не ограничиваются. Высота ограничивается технической нормой нагрузки на пол, а также зависит от склонности его к самовозгоранию и сроков хранения.

При длительном хранении углей, подверженных самовозгоранию, необходимо систематически наблюдать за температурой груза. Для этого в штабеле устанавливают вертикальные металлические трубы D=50 мм и замеряют температуру специальными инерционными ртутными термометрами. Помимо измерения температуры, рекомендуется пользоваться металлическим щупом, который вводят в штабель, выдерживают 20 минут, затем быстро вытаскивают и ощупывают. Горячее место на щупе показывает место очага самонагревания или самовозгорания.

Если температура превышает критическую, необходимо принимать меры к ликвидации очагов самовозгорания. Уголь перелопачивается. Применение воды не допускается.

Внешние признаки очагов самонагревания и самовозгорания: влажные пятна на поверхности штабеля; белые пятна; наличие озолившегося угля; наличие пара и запаха продуктов разложения угля; искрение в ночное время, проталины в снежном покрове штабеля.

При штабелировании каменного угля противопожарные езды между штабелями устанавливаются не менее 6 м, разрывы между штабелями 2; расстояние от штабеля до оси ж/д путей – 2,5 м; до полустойких и полусгораемых зданий и сооружений – 15 м, до сгораемых зданий и сооружений – 20 м; до складов смазочных материалов, жидкого топлива, лесных и генеральных грузов – 60 м. Расстояние от штабеля серного колчегана до других штабелей – 10 м. Одноименная руда может отделяться друг от друга плотными деревянными или бетонными щитами.