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    燒了5500年的,究竟是什么火?

    最近,科學家通過研究證實,澳大利亞燃燒山的陰燃火已經持續燃燒了5500年,這是迄今地球上持續時間最長的“火焰”。新聞中說的陰燃火其實就是煤層火,又叫地下火。很多人不解的是,為什么地底下封存的煤層會自個兒燃燒?

    陰燃火很常見

    說到地底下的陰燃火,大家可能會感到陌生,但是陰燃現象其實很常見。陰燃說的是一種緩慢的、低溫、無焰形態的燃燒。生活中許多東西會發生陰燃,最常見的就是香、香煙、鋸末、蚊香等。

    為什么煤會自燃?

    在很多人的印象中,煤都是硬邦邦的黑家伙,平時要想把它點燃,還真不是一件容易的事,一般需要架起一堆柴火,把煤塊放在柴火上持續燒,煤塊才能被點燃,這也是在很多地方煤灶常見的生火方式。

    而地底下,封存的煤,沒有空氣,也沒人去點,煤怎么就自個兒燃起來了呢?而且有的一燒就幾百上千年。


    對于這個問題,科學家研究了很長時間,從17世紀就開始進行研究,但是至今,誰也不敢說,百分之百就找到了真正原因。只是存在一些假說,其中最獲得認同的是“煤氧復合”假說。煤氧復合過程是一個非常復雜的物理化學變化過程,簡單說就是,煤之所以自燃,這是因為煤跟空氣中的氧氣發生物理、化學作用,產生熱量而導致的。哪些煤最容易自燃?

    煤有很多種,比如,煙煤、無煙煤、泥煤和褐煤,這些煤中,褐煤最容易自燃。但這不是說其他種類的煤就不會發生自燃。

    褐煤是一種還沒有發育完全的煤,跟其他煤相比,褐煤發熱量最低,是一種最低級的煤。它呈深褐色,含碳量通常在25%~35%之間,而水分含量高達66%左右。因為能量密度低,而且水分很大,長距離運輸不經濟,所以褐煤一般在煤礦周圍的火電廠使用。在希臘火電廠的總燃料中,褐煤占到百分之五十,而在德國,占到百分之二十五。

    褐煤具有揮發性,燃點低,在270℃左右。采集后儲存幾個月,褐煤就可能發生自燃。既然存儲幾個月就可能自燃,那地底下埋藏那么久的褐煤為什么沒有全部燃燒完呢?這是因為,完整的煤層比較難以發生自燃,只有煤層遭到破壞,變成碎塊且堆積到一定厚度時才可能發生自燃。另外,地底下的煤層發生自燃,還需要一些復雜的條件。

    煤層火產生需要哪些條件?

    在所有的煤中,褐煤自燃的概率最大。除此以外,煤層火的產生還需要一定的條件。其中最重要的一個是,持續的供氧。由于地震或其他人為因素,煤層破碎,產生大量裂縫,這導致煤層含有大量的空氣,這是煤層火的氧氣來源。

    有了氧氣還不算,煤與氧氣發生反應產生的熱量還得易于聚集才行。也就是說,起初,煤與氧氣結合,發生反應,并放出熱量。如果這個熱量很快散失掉了,那么煤層火也燃不起來。熱量的聚集取決于風流速度,風速過大,氧氣是比較充足,但產生的熱量也會很快被帶走;風速過小,便于熱量積累,但供氧卻不足。一般認為,煤層中的風速在0.1~0.24米每分鐘時,也就是說,風每秒鐘前進1.67毫米至4毫米時,煤最容易發生自燃。

    氧氣有了,恰當的風速也有了,最后,還有一個條件,就是持續一定的時間。時間越長,積累的熱量越多,煤越容易發生自燃。

    煤層火會帶來哪些危害?

    煤層火一是自然產生的,比如某次閃電或者火山引燃,或者是沒有什么外在因素,就是煤層中達到了自燃的條件后,自個兒在地底下燃燒起來。澳大利亞燃燒山的煤層火,燃燒了幾千年,它就是自然產生的。而現在,更多的是人為的,這不是說,有人故意去引燃煤礦,而是煤礦開采時,由于后期處理不當,導致煤礦火災發生。有煤礦火災的國家并不少,比如我國、美國、澳大利亞、加拿大、德國、印度等。

    像美國西部廢棄煤礦中的煤層火,冬季時,會融化地面的大雪,而夏季又引發草原火災,一年四季都會釋放有毒成分。

    我國的煤層火形勢也很嚴峻,像新疆、寧夏、內蒙古等地區因煤田火災,每年損失的煤炭達1000多萬噸。而非煤礦火災的煤層火,每年損失煤炭資源2億噸左右。


    地底下的煤自燃,不但會帶來嚴重的資源浪費,同時還會帶來巨大的環境影響:它會誘發瓦斯爆炸、煤塵爆炸等事故;每年排放大量的有毒氣體,包括一氧化碳和二氧化硫;帶來地面沉降,路面塌方;最嚴重的是,煤層火發生的地面上方,嚴重的通常寸草不生。

    煤層火能澆滅嗎?

    既然煤層火這么可怕,無數煤炭資源每年白白被燒掉,還帶來嚴重的環境污染,為什么不全部撲滅呢?因為,這實在是太難了。

    地面上的火,比如森林大火,雖然很猛,但是一目了然,只要采取人力戰術,多用些水,遲早都能澆滅。

    但是煤層火,它簡直就是個噩夢,很難撲滅。它在地底下,深多少?你不知道,除非你挖地三百米,或者更深。它的范圍有多廣?你也很難準確判斷。

    為了澆滅煤層火,人們常使用的方式是向地下灌水,一灌就是幾個月。開始的時候,人們以為煤層火已經被澆滅,但是不久,它又死灰復燃,于是你還得繼續灌水。如果恰巧,地下深處有暗水道,你灌的水全白白流走了。

    還有的是灌泥漿,人們試圖把煤層中或者地下的裂縫堵住,阻止煤層火的氧氣供應。但是目前,這也不是很靈驗的辦法。

    煤層火難以撲滅的原因是,煤層在地下的分布很復雜,長年累月,你對某處煤層火圍追堵截,打孔灌水、灌泥漿,看似成效顯著,但你不知道的是,煤層火通過一條狹長的縫隙,早已悄悄竄到另一個更大的煤層里去了。

    煤層火的未來

    鑒于煤層火很難被撲滅,就算能撲滅,往往代價也巨大。所以,有的能源公司設想,干脆順其自然,并不斷給其“加油鼓氣”,讓煤層火來得更旺一些。然后,通過“捕捉”燃煤釋放的可燃性氣體,比如氫氣、一氧化碳等,從而間接地“開采”這些煤礦。

    (作者:寒木釣萌)

    • 發表于 2015-03-26 00:00
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