煤水分基本知识

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1、1、煤中水分的存在状态煤中的水分按结合状态可以分为游离水和化合水。（1 ）煤中的游离水是指与煤呈物理状态结合的水，吸附在煤的外表面和内部孔隙中。可分为两类：外在水分 Mf 外表面和大孔隙收到基内在水分 Minh 小孔隙 空气干燥基二者的质量之和即煤中的全水分 Mar（收到基）煤质分析化验采用的空气干燥基水分为 Mad，即与 Minh，ad 大小相同。2）煤的化合水包括结晶水和热解水。结晶水是指煤中含结晶水的矿物所具有的。热解水是煤炭在高温热解条件下，煤中氢和氧结合生成的水。通常煤中的水分指煤中游离态的吸附水。（3）煤的最高内在水分指煤样在 30 ，相对湿度达到 96的条件下吸附水分达到饱和时测

2、得的水分，用符号 MHC 表示。该指标反映年轻煤的煤化程度，由于空气干燥基水分的平衡湿度一般低于 96，因此，最高内在水分高于空气干燥基水分。煤中水分含量分级：低水分煤 5中水分煤 5 15高水分煤 15煤中水分对煤炭利用的影响（1）燃烧、气化、炼焦 吸收额外的热量，降低热效率（2）煤炭运输 浪费运力（3）煤炭成本 高水分，煤价下降（4）适量的水分可以在运输和贮存中减少煤粉尘的产生，减少煤的损失空 气 干 燥 基 ： 当 煤 样 在 实 验 室 的 正 常 条 件 下 放 置 ， 即 室 温 二 十 摄 氏 度 ， 相 对湿 度 六 十 摄 氏 度 条 件 下 ， 煤 样 会 失 去 一 些

3、水 分 ， 留 下 的 稳 定 的 水 分 为 称 之 为实 验 室 正 常 条 件 下 的 空 气 干 燥 水 分 。 以 空 气 干 燥 过 的 煤 样 为 基 准 的 成 分 称 为空 气 干 燥 基 成 分 。全水分是煤的游离水和附着水分，是内在水和外在水的总合，空气干燥基水分是煤炭样品与周围环境温度达到平衡时保留下来的水分，称作内水，失去的水分称作外水，有时也用烘干法的方法脱去外水，但烘箱温度不得高于 50 度，称量时样品要与周围环境温度达到平衡。在实验室中室温 20，空气相对湿度 60%时，煤样在试验室中存放一定时间后，会失去一些水分而达到一个稳定的水分含量，称为空气干燥水分（ai

4、r dired），其余成分也称为空气干燥成分，以 ad 表示，其成分可以写成：Mad+Vad+FCad+Aad=100（% ）注：M 水分（moisture ）V挥发分（volatile）FC固定碳（fixed-carben）A灰分（ash）有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。（1）褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；含挥发分 40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。（2）烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分 30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量

5、与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。（3）无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达 80%以上；挥发分含量低，在 10%以下，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。1989 年 10 月 ，国家标准局发布 中国煤炭分类国家标准 (GB5751-86)，依据干燥无灰基挥发分 Vdaf、粘结指数 G、胶质层最大厚度 Y、奥亚膨胀度 b、煤样透光性 P、煤的恒湿无灰基高位发热

6、量 Qgr，maf 等 6 项分类指标，将煤分为 14 类。即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、12 中粘煤、气煤、气肥煤、13 焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。简单来鉴别的话，通常可以通过一下三方面检验：一是称重量，质量好的煤一般较轻，优等煤球 100 公斤大约为 140 块左右，而劣质的 100 公斤最多也就 110 块左右。二是看外观，质量好的煤外观色泽黑亮，但并不是很光滑，外表光滑的是土掺得太多。三是买煤球时可以试烧，拿一块煤球放在炉子上，好煤球很快就会点着，点不着的就是劣质蜂窝煤。严格的进行评定煤炭好坏的话主要有一下几个指标：一：水分。煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水

7、和分解水。煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。现在常报的水份指标有： 1、全水份（ Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用 Mar表示。通常规定在 8%以下。2、空气干燥基水份 (Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。 二：灰分指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad ）、干燥基灰分（Ad

8、）等。也有用收到基灰分的（Aar）。 三：挥发份 V指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf ）和收到基挥发份（Var）。其中 Vdaf 是煤炭分类的重要指标之一。 四：固定碳不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。FC A V M=100相关公式如下：FCad=100-Mad-

9、Aad-VadFCd=100-Ad-VdFCdaf=100-Vdaf 五：全硫 St硫是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在 0.6 和 0.8 以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。1 前言我国现行标准中，用不同基准表示煤质分析结果。常用的基准有：空气干燥基（ad）、干燥基（d）、收到基（ar）和干燥无灰基（daf）等。其中，空气干燥基（ad）是作为各其他基准换算的原始基准，而且空气干燥基水分也已成为煤炭利用和贸易中的一项重要指标。由于分析试样的“空气干

10、燥状态”是随环境温度和湿度而变化的，对此“状态”确定的准确与否，直接影响到各测试指标的准确性。所以，探讨煤样达到“空气干燥状态”如何操作和确定是非常必要的。2 对国标中“空气干燥状态”的理解“空气干燥状态”，是指煤样与空气湿度达到平衡时的状态。国标 GB474-1996 和煤炭分析试验方法一般规定中，对煤样“空气干燥状态”的规定是：“将煤样放入盘中，摊成均匀的薄层，于温度不超过 50下干燥。如连续干燥 1h 后，煤样的质量变化不超过0.1，即达到空气干燥状态；空气干燥也可在煤样破碎到 0.2mm 之前进行。”ISO 标准中对“空气干燥状态”的规定是：将煤样摊成薄层，“暴露”于实验室空气中，当煤

11、样所含水分与实验室大气湿度达到大致平衡（一般为 m0.1），即认为达到“空气干燥状态”。作出这样的规定有两方面原因：一是为保证制备出的分析煤样达到稳定状态后再进行各项目测试，以保证测试结果的稳定性和可靠性；二是因为，随煤质分析方法、煤炭利用和对外贸易的发展，空气干燥煤样的水分已不仅仅是其他基准的换算依据，而已成为煤炭利用和贸易中的重要指标。所以，国标和 ISO 标准中，都对“空气干燥状态”作出一定量规定。实际工作中，经常会遇到这样的情况，在原始受检样品的质量、粒度和湿度一般都较大时，因短时间内很难达到“空气干燥状态”，故采用先将煤样破碎到 3mm，缩分并粉碎到 0.2mm 以下，然后再进行空气

12、干燥。GB474-1996 中规定的空气干燥方法中，“温度不超过 50下干燥”并不是非要加热干燥。自然状态下实验室温度一般也不超过 50。显然，此规定中包含“加热干燥”和“自然干燥”两种含义；此外，国标中也未对空气湿度作出相应规定。所以，对国标中规定的空气干燥方法，必须通过实践来深刻认识和理解，并要具体问题具体对待。3 煤样达到空气干燥状态的具体操作大多数商品煤都是露天堆放。受自然环境影响，送检煤样的外表水分一般都较大。制样过程中，必须预先进行干燥处理，否则无法进行粉碎到 0.2mm 以下的操作。由于在预先干燥（50以下）处理过程中，干燥时间的长短是不确定因素，使所制成的分析煤样的“空气干燥状

13、态”也无法预知。这样，就存在两种可能：一是预先干燥时间过长，使煤的内毛细管中水分有少量释出，需要重新吸收空气中的水分；二是预先干燥时间短，需要在大气环境下继续放出水分。鉴于存在这些不确定因素，因此，对已制成的分析煤样，先不要急于在 50以下加热干燥（若急于加热，对出现的第一种情况无疑是雪上加霜），应先称量和记录试样的质量，然后在室内大气环境下放置一段时间；再称量和记录试样的质量，看其是增量还是减量。如果增量，说明预先干燥时间过长，应在室内继续放置，并每隔半小时检查一次试样质量，直到质量变化小于 0.1，即达到了“空气干燥状态”为止；如果减量，说明预先干燥时间短，应将煤样于 50以下加热干燥 1

14、h；然后检查质量变化，直到变化小于 0.1 为止。4 空气干燥基水分与其他各基准间的换算空气干燥基水分，是指在一定条件下，煤样在实验室中与周围空气湿度达到大致平衡时所含的水分。它是各基准间进行换算的最基础数据。（1）换算成收到基：Xar=Xad（100-Mar）/（100-Mad）（2）换算成干燥基：Xd=Xad100/（100-Mad）（3）换算成干燥无灰基：Xdaf=Xad100/（100-Mad-Aad）式中 Xar收到基某项目；Xad空气干燥基某项目；Xd干燥基某项目；Xdaf干燥无灰基某项目；Mar收到基水分；Mad空气干燥基水分；Aad空气干燥基灰分。5 结语确保煤样的空气干燥状态，是为保证制备出的分析煤样达到稳定状态后再进行各项目测试，以保证测试结果的稳定性和可靠性；另外，随煤质分析方法、煤炭利用和对外贸易的发展，空气干燥煤样的水分，已不仅仅是其他基准的换算依据，而已成为煤炭利用和贸易中的一项重要指标。因此，如何确保煤样达到空气干燥状态非常重要。