煤質(zhì)技術(shù)指標(biāo)-煤炭水分常見問題1.水分分析實驗步驟（空氣干燥法）： 第1步：干燥稱量瓶,稱取粒度小于0.2mm的試驗煤樣1g,稱準(zhǔn)至0.0002g,平攤在稱量瓶中。 2.什么是煤炭水分及分類？ 答：煤炭水分分為內(nèi)在水分、外在水分、結(jié)晶水和分解水。 煤炭水分過大是，不利于加工、運(yùn)輸?shù)?，燃燒時會影響熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)，煉焦時會降低焦產(chǎn)率和延長焦化周期。 現(xiàn)在我們常報的煤炭水份指標(biāo)有： 1 、全水份（ Mt ），是煤中所有內(nèi)在水份和外在水份的總和，也常用 Mar 表示。通常規(guī)定在 8% 以下。 2 、空氣干燥基水份 (Mad) ，指煤炭在空氣干燥狀態(tài)下所含的水份。也可以認(rèn)為是內(nèi)在水份，老的國家標(biāo)準(zhǔn)上有稱之為 “ 分析基水份 ” 的。 3.什么是煤的內(nèi)在水分？ 答：指吸附或凝聚在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中，在實際測定中，是指煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時所保留的那部分水。 4. 什么是煤的外在水分？ 答：吸附在煤顆粒表面上或非毛細(xì)孔穴中的水分，在實際測定中，是指煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時所失去的水分。 5.煤的全水分測定中應(yīng)該注意哪些問題？ 答：沒的全水分測定中的關(guān)鍵問題是要保證原來煤樣的水分沒有損失也沒有增加，即從制樣到測試前的全過程中煤樣中的水分沒有變化，因此注意以下幾個問題： 采集的全水分試樣保存在密封良好的容器內(nèi)，并放在陰涼的地方； 制樣操作要快，用密封式破碎機(jī)； 進(jìn)行全水分測定的煤樣不宜過細(xì)，如要用較細(xì)的試樣進(jìn)行測定，則測定該用密封式破碎機(jī)或用兩步法進(jìn)行測定 —— 先破碎成較大顆粒測其外在水分，再破碎到較細(xì)顆粒測其內(nèi)水。 6.目前測定空氣干燥煤樣水分的標(biāo)準(zhǔn)方法有那幾種？其原理是什么？個有什么特點？ 答：空氣干燥煤樣水分測定的標(biāo)準(zhǔn)方法最常用的是加熱干燥和共沸蒸餾法。 （一）、 加熱干燥法分為干燥失重法和直接重量法。干燥失重法為煤樣在 105 ～ 110℃ 下加熱干燥，根據(jù)試樣的質(zhì)量損失來測定水分，方法簡單，對于年老煤比較適合，但是由于空氣中加熱時間教長（ 1 ～ 2h ），煤樣容易氧化增重，而使測定結(jié)果偏低，對于年輕煤影響尤其大。為了克服這一缺點，一般采用兩種措施。一種是在真空或惰性氣氛（如氮氣）中加熱，避免煤與氧接觸；另一種是適當(dāng)提高加熱溫度同時盡量縮短加熱時間一減弱氧化程度，如國家標(biāo)準(zhǔn) GB212-77 《煤的工業(yè)分析方法》中規(guī)定的在 145℃ ± 5℃ 下烘烤 1h 測定褐煤水分的方法。 直接重量法是在煤樣于 105 ～ 110℃ 下，在干燥氮氣中加熱驅(qū)出的水分，用含吸水劑的吸收管吸收，根據(jù)吸收管的增重來測定水分，起特定是由于在氮氣流中加熱不存在氧化問題，所以結(jié)果也比較準(zhǔn)確，但儀器設(shè)備和測定步驟比較干燥失重法麻煩。 （二）、 共沸蒸餾法系將煤樣懸浮在一種與水不互溶的有機(jī)溶劑（如甲苯或二甲苯）中，加熱蒸餾，煤炭水分被有機(jī)溶劑蒸汽帶出后冷凝收集在一個帶刻度的接受管中，根據(jù)所收集的水的體積，測定出沒的水分含量。它是一種很準(zhǔn)確的方法，但是試樣用量較多，使用的溶劑甲苯或二甲苯為易燃、有毒物質(zhì)，而且對于年輕褐煤常用的兩種溶劑 —— 甲苯和二甲苯的測定結(jié)果不一致，二甲苯的沸點較高（ 140℃ ），在此溫度下年輕褐煤中的某些有機(jī)組會分解，產(chǎn)品水分導(dǎo)致測定結(jié)果的偏高。 7.烘烤法測定煤炭水分時為什么用帶鼓風(fēng)的烘箱？ 答：鼓風(fēng)的目的在于促使干燥箱內(nèi)空氣流動，一方面使箱內(nèi)溫度均勻，另一方面使煤炭水分盡快蒸發(fā)縮短實驗周期。試驗證明鼓風(fēng)情況下干燥 1h 測得的水分值均高于不鼓風(fēng)情況下測得的水分值；在隨后的 0.5h 檢測性干燥中，在鼓風(fēng)條件下只需要進(jìn)行一次，試樣的質(zhì)量即達(dá)到恒重，而不鼓風(fēng)時，常需要進(jìn)行多次，才能達(dá)到恒重。 8. 煤炭水分測定的意義？ 煤炭水分，是煤炭計價中的一個輔助指標(biāo)。 煤炭水分直接影響煤的使用、運(yùn)輸和儲存。煤炭水分增加，煤中有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤炭水分增加，還增加了無效運(yùn)輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響卸車，影響生產(chǎn)，影響車皮周轉(zhuǎn)，加劇了運(yùn)輸?shù)木o張。 煤炭水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發(fā)生堵倉事故。 隨著礦井開采深度的增加，采掘機(jī)械化的發(fā)展和井下生產(chǎn)的加強(qiáng)，以及噴露灑水、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采設(shè)計上和開采過程中的采煤、掘進(jìn)、通風(fēng)和運(yùn)輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)上制定減少煤的水分的措施外，還應(yīng)在煤的地面加工中采取措施減少煤炭水分。 （ 1 ）煤中游離水和化合水 煤炭水分按存在形態(tài)的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態(tài)吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結(jié)晶水，是以化合的方式同煤中礦物質(zhì)結(jié)合的水。如硫酸鈣（ NaSO4.2H2O ）和高齡土（ AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結(jié)晶水。游離水在 105 ～ 110C 的溫度下經(jīng)過 1 ～ 2 小時可蒸發(fā)掉，而結(jié)晶水通常要在 200C 以上才能分解析出。 煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結(jié)晶水。 （ 2 ）煤的外在水分和內(nèi)在水分 煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)在水分。 外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發(fā)，蒸發(fā)到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發(fā)了。 內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水分。內(nèi)在水分需在 100C 以上的溫度經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。最高內(nèi)在水分，當(dāng)煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔內(nèi)吸附的書分達(dá)到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在水分達(dá)到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關(guān)，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有關(guān)，所以，最高內(nèi)在水分含量在相當(dāng)程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在 25% 以上，少數(shù)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達(dá) 31% 。最高內(nèi)在水分小于 2% 的煙煤，幾乎都是強(qiáng)粘性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤有有所下降，因為無煙煤的孔隙度比煙煤增加了。 （ 3 ）煤的全水分 全水分，是煤炭按灰分計加中的一個輔助指標(biāo)。 a. 煤中全水分的含義。煤中全水分，是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。指出的是，化驗室里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內(nèi)在水分，與上面講的煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的外在水分和內(nèi)在水分是完全不同的?；炇依锼鶞y的外在水分是指煤樣在空氣中并同空氣濕度達(dá)到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細(xì)孔中的內(nèi)在水分也會相應(yīng)失去一部分，其數(shù)量隨當(dāng)時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的水分為內(nèi)在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內(nèi)在水分，除與煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的外在水分和內(nèi)在水分有關(guān)外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關(guān)。 b. 煤的全水分測試方法要點見GB212-91 。 9.一般分析煤樣水分的測定有哪幾種方法？ 我們在使用煤炭化驗設(shè)備-量熱儀檢測發(fā)熱量大卡時，一定要注意需要知道煤炭的水分，我們一般可以使用干燥箱和水分測定儀來得出水分。一般分析煤樣水分的測定有下列三種方法，今分述于下： 通氮干燥法（適用于所有煤種）; 用預(yù)先干燥和稱量過的稱量瓶，稱取粒度小于0.2mm以下的空氣干燥煤樣1g±0.1g （準(zhǔn)確至0.0002g），放入預(yù)先通入干燥氮氣，并已加熱到105～110℃的干燥箱中，煙煤干燥1.5h,褐煤和無煙煤干燥2h。取出冷卻稱量，并進(jìn)行檢查性干燥。甲苯蒸餾法（適用于所有煤種）; 稱取0.2mm空氣燥煤樣25g，放入圓底燒瓶中加入甲苯共同煮沸，分餾出的液體收集于水分測定管中，待分層后，量出水的體積(mL)。以水的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為水分含量。 空氣干燥法（適用于煙煤和無煙煤）;稱取一定量的空氣干燥基煤樣（1g±0.1g），置于預(yù)先鼓風(fēng)并已加熱 到105～110℃的干燥箱中，在一直鼓風(fēng)的條件下煙煤干燥1h，無煙煤干燥1～1.5h。取出，冷卻，稱量，再進(jìn)行檢查性干燥。 此外GB/T15334-94標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了用微波干燥法測定空干（分析）基煤樣水分。它適用于褐煤、煙煤和無煙煤。但涂仲裁用。此法是稱取一定量的空氣干燥基煤樣，置于微波測水儀內(nèi)，加熱室內(nèi)磁控管發(fā)射非電離微波，使水分子受超高速振動，產(chǎn)生摩擦熱，使煤中水分迅速蒸發(fā)，根據(jù)煤樣質(zhì)量損失計算水分。我們一般情況下都是用第三種方法來得出煤炭的水分，使用干燥箱合適。 10.如何利用內(nèi)水和外水的測定結(jié)果來計算煤的全水分？ 全水分往往分兩步測定，即先測定煤的外在水分，然后再測定煤的內(nèi)在水分。兩次測定結(jié)果的和（不能直接相加，需作必要的換算）就是煤的全水分。這里所說的外在水分是指煤樣放在空氣中并同空氣的濕度達(dá)到平衡時所失去的水分。殘留在煤樣內(nèi)部的水分即為內(nèi)在水分。 根據(jù)外在水分和內(nèi)在水分的測定結(jié)果，可用式計算煤的全水分。 Mt=Mf＋Minh(100－Mt)/100 式中 Mt—全水分，%； Mf—外在水分，%； Minh—內(nèi)在水分，%。 如煤樣的水分在運(yùn)送過程中有損失，外在水分（Mf）可按式進(jìn)行補(bǔ)正。 Mf＇=M1＋Mf（100-M1）/100 式中 Mf＇—補(bǔ)正后的外在水分，%； M1—在運(yùn)送過程中煤樣水分的損失，%。 收到基低位發(fā)熱量是各種煤用作動力燃料時最重要的指標(biāo)之一，因此收到基水分（即煤在燃燒時的全水分）也是動力用煤的一個十分重要的指標(biāo)。 11.煤炭化驗設(shè)備-水分操作過程： 全水計算公式：國標(biāo)做法 將烘干箱溫度升至105度正負(fù)10度以內(nèi)，在稱量瓶內(nèi)稱取10克至12克，粒度為3至6毫米煤樣用大瓶稱，放入烘干箱內(nèi)，將稱量瓶上蓋打開，關(guān)上箱門，開始記時，2小時后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋，取出晾至室溫后稱量，計算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 分析水計算公式：國標(biāo)做法 將烘干箱溫度升至105度正負(fù)10度以內(nèi)，在稱量瓶內(nèi)稱取1克正負(fù)0.1克，粒度為0.2毫米煤樣，放入烘干箱內(nèi)，將稱量瓶上蓋打開，關(guān)上箱門，開始記時，1小時后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋，取出晾至室溫后稱量，計算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 全水計算公式：快速做法 將烘干箱溫度升至145度正負(fù)10度以內(nèi)，在稱量瓶內(nèi)稱取10克至12克，粒度為3至6毫米煤樣用大瓶稱，放入烘干箱內(nèi)，將稱量瓶上蓋打開，關(guān)上箱門，開始記時，40分鐘后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋，取出晾至室溫后稱量，計算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 分析水計算公式：快速做法 將烘干箱溫度升至145度正負(fù)10度以內(nèi)，在稱量瓶內(nèi)稱取0.5至1克，粒度為0.2毫米煤樣，放入烘干箱內(nèi)，將稱量瓶上蓋打開，關(guān)上箱門，開始記時，半小時后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋，取出晾至室溫后稱量，計算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 12.說明煤中水分的性質(zhì) 水分是煤中的雜質(zhì)。煤中的水分由外在水分和內(nèi)在水分組成。外在水分又叫表面水分，它是因雨、露、冰、雪或在開采過程中進(jìn)入煤中的，靠自然干燥可以去掉；內(nèi)在水分又叫固有水分，靠自然干燥不能去掉，把煤加熱到102~105℃并保持2h才能去掉。水分的存在使煤中可燃元素的含量相對降低。 13.煤中的水分對鍋爐運(yùn)行有何影響 水分多煤，引燃和著火較困難，且延長燃燒過程，降低燃燒室溫度，增加不完全燃燒損失和排煙熱損失；同時還會增加引風(fēng)機(jī)的耗電量，影響制粉系統(tǒng)的煤粉細(xì)度，降低磨煤機(jī)出力，甚至堵塞制粉管道，使煤粉倉、給煤機(jī)下粉不均勻，造成燃燒失常。 14.煤焦化驗設(shè)備之水分和發(fā)熱量的關(guān)系 全水分高的煤，將直接影響到收到基低位發(fā)熱量的降低。據(jù)測算，全水分每增加1%，將影響發(fā)熱量250--335J/g，所以，全水分越高的煤，發(fā)熱量也越低，如全水分達(dá)到40%以上的年輕褐煤，其收到基低位發(fā)熱量可降至12.5MJ/Kg以下。而全水低至3%左右的低灰主焦煤，其發(fā)熱量可達(dá)29.40MJ/Kg以上。 煤炭水分相關(guān)鏈接：煤炭水分測定步驟 |
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