煤中水分對火電用煤收到基低位發(fā)熱量計價的影響

1、煤中水分對電廠用煤收到基低位發(fā)熱量計價的影響電廠生技部煤化驗王雪芬摘 要：介紹了收到基低位發(fā)熱量的概念、煤中水分的存在形式和水分對收到基低位發(fā)熱量計價的影響，結(jié)合火電廠入廠煤收到基低位發(fā)熱量計價的實際運作，并且指出要嚴格按照標準規(guī)定對煤中水分進行測定。關(guān)鍵詞：煤中水分；低位發(fā)熱量；計價； 1 煤中水分的存在形式煤中水分根據(jù)其結(jié)合狀態(tài)分為游離水和化合水兩大類。游離水是以物理狀態(tài)(吸附、附著等機械方式)與煤結(jié)合；化合水是以化合方式同煤中的礦物質(zhì)結(jié)合，是礦物晶格的一部分，即結(jié)晶水，也叫結(jié)合水，如硫酸鈣（caso42h2o）中所含的結(jié)晶水和高嶺土al2o32sio22h2o)中的結(jié)晶水。游離水根據(jù)其結(jié)

2、構(gòu)狀態(tài)又可分為內(nèi)在水分和外在水分兩種，吸附和凝聚在煤粒內(nèi)部毛細孔中的水稱為內(nèi)在水分（在實際的測定當中，是指煤樣達到空氣干燥狀態(tài)時保留下來的水分，在常溫下不會失去）；附著在煤粒表面上的水稱為外在水分（在實際的測定當中，是指煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時所失去的水分）。外在水分不穩(wěn)定，受環(huán)境條件影響，通常在4550的溫度下經(jīng)過一段時間后即能蒸發(fā)掉；內(nèi)在水分比外在水分較難蒸發(fā)，要在105110的溫度下經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)掉；而結(jié)晶水通常要在200以上才能分解析出。2 收到基低位發(fā)熱量的概念實驗室內(nèi)，化驗人員用量熱儀直接測得的發(fā)熱量是彈筒發(fā)熱量。由彈筒發(fā)熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后得到的是高位發(fā)熱量

3、；由高位發(fā)熱量減去產(chǎn)物中全部水分（煤中原有的水和煤中氫燃燒生成的水）的汽化熱后，得到的則是低位發(fā)熱量。實際工業(yè)應(yīng)用中，煤在鍋爐和氧彈內(nèi)燃燒的條件不一樣，所得燃燒產(chǎn)物不同，因而得到的熱量也不同。煤在鍋爐內(nèi)燃燒，其中氮基本以游離狀態(tài)隨著煙氣排到大氣中，而煤在氧彈中燃燒時，則氮形成一定量的硝酸，從而增加了相應(yīng)的硝酸形成熱。煤在鍋爐內(nèi)燃燒時，可燃硫（黃鐵礦和有機硫）氧化成二氧化硫隨煙氣擴散到大氣中；而在氧彈中燃燒時，則幾乎全部氧化成三氧化硫，并與水反應(yīng)形成硫酸并放熱，從而增加這部分熱量（相當于硫酸和二氧化硫兩者生成熱之差）。煤在鍋爐燃燒時，其中水分（含氫燃燒生成的水分）以氣體狀態(tài)隨煙氣排入大氣中，而在

4、氧彈中燃燒時這些氣態(tài)水都凝結(jié)成液態(tài)水，從而釋放出相應(yīng)的熱量（水的凝結(jié)熱）。由此可知，煤在鍋爐內(nèi)燃燒時，得不到硫酸、硝酸的生成熱和水的汽化熱這三部分熱量，所得的最大理論熱值也就是彈筒熱值扣除這三部分熱量后的熱量，即收到基低位發(fā)熱量。 3 水分對結(jié)果（或計價）的影響 煤中水分是煤質(zhì)計價中一項重要質(zhì)量指標。精煤計價時，要扣除超過計量水分的那部分水。動力煤收到基低位發(fā)熱量計價時，低位熱值的計算中也減去了水分的影響。 煤燃燒過程中，煤中水分吸收大量的熱量變?yōu)樗羝徽舭l(fā)掉，帶走了一部分熱量使鍋爐熱效率降低；煤中水分多使煤的著火點升高，引火困難，影響燃燒速度，降低爐膛溫度；水分蒸發(fā)汽化，增加了煙氣量，提高

5、了引風機的電力消耗；適當?shù)乃制笈c鍋爐中灼燒的焦碳反應(yīng)生成水煤氣，有利于燃燒。煤中水分的增多，不但消耗熱量，造成運輸過程中運力的浪費，而且影響煤炭的正常輸送、破碎、儲存和煤樣的制備。例如在寒冷地區(qū)的冬季，煤的水分過大就會與車皮凍結(jié)造成無法卸車，水分大的煤堆放在露天，由于凍結(jié)而無法運輸使用。但煤炭水分過低，運輸過程中由于煤粉的飛揚也會對環(huán)境造成污染。31 理論關(guān)系 彈筒發(fā)熱量轉(zhuǎn)換到干基高位發(fā)熱量公式為：q gr,d=qb,ad(94.1sb.ad+qb,ad)100（100mad） （1）式（1）中q gr,d 干燥基煤的高位發(fā)熱量。j/g qb,ad 分析試樣的彈筒發(fā)熱量，j/g mad

6、煤的分析水分， sb.ad 由彈筒洗液測得的煤的含硫量， 94.1 煤中每1硫?qū)嶂档男Ｕ担琷 硝酸校正系數(shù)當q b,ad16.70mj/kg 時，0.001；當16.7qb,ad25.1 mj/kg時，0.0012當qb,ad25.1 mj/kg時，0.0016當煤中全硫含量st.ad低于4或彈筒發(fā)熱量qb,ad大于14.60mj/kg時，可用全硫st.ad代替彈筒洗液硫sb.ad。從公式（1）看出，由彈筒發(fā)熱量qb,ad計算干燥基高位發(fā)熱量q gr,d時，分析水分mad對計算值有影響。若設(shè)定全硫值不變，當彈筒發(fā)熱量在22.0028.00mj/kg范圍內(nèi)時，分析水分每增加1，干燥基發(fā)熱量增

7、加220290 j/g。干基高位發(fā)熱量換算到收到基低位發(fā)熱量公式為：qnet,ar=(qgr,d206hd)（100mt）/100-23mt （2）式（2）中qnet,ar 煤的收到基低位發(fā)熱量，j/g。 qgr,d 煤的干燥基高位發(fā)熱量，j/g。 mt 煤的全水分，。 hd 煤的干燥基氫值，。從公式（2）看出，由干基高位發(fā)熱量q gr,d計算收到基低位發(fā)熱量時，全水分mt對計算值有影響。若設(shè)定氫值不變，當彈筒發(fā)熱量在22.0028.00mj/kg范圍內(nèi)時，全水分每增加1，收到基低位發(fā)熱量降低230295 j/g。32 水分對結(jié)果的影響分析水分對計算高位發(fā)熱量影響很大，而很多化驗員由于分析水分

8、測定簡單而往往忽視其重要性，使發(fā)熱量的計算結(jié)果因分析水分錯誤而發(fā)生錯誤，造成數(shù)據(jù)的可比性差。例如某一樣品的彈筒發(fā)熱量測定值為27360j/g ,分析水分為2.90，全硫含量為1.83，由式（1）計算得出干燥基高位發(fā)熱量正確結(jié)果為27955j/g。如果其他數(shù)據(jù)不變，分析水分測定值有誤，若分析水分為1.90，報出干燥基高位發(fā)熱量結(jié)果則為27670j/g，與正確結(jié)果相差285 j/g。由于分析水分測定值的不準確而使干燥基高位發(fā)熱量報出值低了285 j/g（約為68卡克），大大超出同一實驗室允許的誤差。反之，如果分析水分由于測定有誤，測定值為3.90，則計算得出的干燥基高位發(fā)熱量結(jié)果為28246j/g

9、，與正確結(jié)果相差291 j/g（約為70卡克），同樣大大超出了同一試驗室允許的誤差。那么由式（2）可以看出，在其他數(shù)據(jù)一定的情況下，qgr,d（干基高位熱值）高，qnet,ar（收到基低位熱值）就高，qgr,d低，qnet,ar就低。而對于全水分，從計算公式（2）中看出，干基高位熱值換算到低位熱值時主要涉及干基氫值和全水分，而煤中的氫值主要受煤種的影響，對同一礦區(qū)的煤而言，氫值(hdaf)的變化不大。對火電用煤若設(shè)定氫值(hd=3.98)不變，當干基高位發(fā)熱量在28.00mj/kg時，全水分每增加1或減少1%,，收到基低位發(fā)熱量將減少或者增加71卡/克左右。那么我們現(xiàn)在把全水分正確數(shù)據(jù)設(shè)定為1

10、5.16，那么其收到基低位熱值為5431卡克；如果全水分測定結(jié)果有誤，其測定結(jié)果為14.16的話，那么其收到基低位發(fā)熱量為5501卡克，與正確結(jié)果相差+70卡克；如果全水分測定結(jié)果為16.16的話，那么其收到基低位發(fā)熱量為5360卡克，與正確結(jié)果相差71卡克。4 測定煤中水分應(yīng)注意的問題由上述可知，煤中全水分和分析水分測定的正確與否，對最終計算煤的收到基低位熱值有很大的影響，而火電廠對于煤的計價是按收到基低位熱值來衡量的。因此在測定煤中水分時，要注意如下事項：1.要檢查來樣密封性，即采取的全水分煤樣要保存在密封良好的容器內(nèi)，并且放在陰涼的地方；2.制樣操作要迅速，最好采用密封式破碎機，即保證制

11、樣和分析中不失水也不吸水，保持原來的含水狀態(tài)；3.全水分樣品送到化驗室后，應(yīng)立即測定；4.全水分測定的煤樣不宜過細，若需要用較細的煤樣，則選用密封式破碎機制樣，或采用兩步法進行全水分測定；5.測定過程中要防止煤樣氧化，因為氧化后會增重，造成測定結(jié)果偏低；6.要用鼓風干燥箱；7.在稱取煤樣前，應(yīng)將密封容器中的煤樣混合至少1分鐘后再稱量；8.全水分測定是規(guī)范性的測定項目，因此，要嚴格按照標準中的規(guī)定要求進行操作。5 結(jié)束語分析基水分和全水分在收到基低位發(fā)熱量計價中起著舉足輕重的作用，煤中分析水分的測定是一個基礎(chǔ)但又十分重要的測試項目。因此我們煤化驗室的檢測人員對全水分和分析水分的測定必須引起高度重

12、視，現(xiàn)在我們煤化驗全水分采用的是一步法和兩步法進行對照的方法來鑒別全水分的準確性；分析水分是嚴格按照規(guī)定要求進行重復(fù)測定，即平行樣測定。全水分樣品最好是單獨采取，盡可能地縮短測定全水分周期，把水分損失控制到最小，公正、公平和科學地運用收到基低位發(fā)熱值計價，避免產(chǎn)生不必要的質(zhì)量糾紛。因為無論是對煤炭供應(yīng)方還是需求方，全水分和分析水分如有差錯，將會對煤炭的結(jié)算有很大的影響，這對任何一方都不利。由上述全水分和分析水分如果有測定誤差的話,那么無論是分析水分或全水分,如果測定結(jié)果相差1%的話,那么將導(dǎo)致收到基低位發(fā)熱量要相差大約70卡。而隨著市場經(jīng)濟程度的不斷提高，作為結(jié)算主要依據(jù)的收到基低位發(fā)熱量測定結(jié)果的準確性，成了供需雙方關(guān)注的主要焦點。就拿原煤來說，發(fā)熱量在5000卡的，按價格750元每噸來推算，如果由于水分相差1而導(dǎo)致發(fā)熱量相差大約70卡，進而可以核算到煤的價格要相差10.5元每噸；如果拿煤泥來說的話，發(fā)熱量在4000卡的話，按價格460元每噸來推算，如果由于水分相差1而導(dǎo)致發(fā)熱量相差大約70卡，進而可以推算到煤的價格要相差8.05元每噸。根據(jù)一批次來煤為5000噸的話，這批次