煤炭水分對(duì)人爐煤熱值的影響

1、煤炭水分對(duì)人爐煤熱值的影響作者：劉娜來(lái)源：科技視界2014年第22期劉娜（寧夏大唐國(guó)際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)電部，寧夏青銅峽751607）【摘 要】本文闡述了全水分及內(nèi)水對(duì)入爐煤熱值的影響。重點(diǎn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，從全 水分、內(nèi)水檢測(cè)準(zhǔn)確性的影響因素及對(duì)入爐煤收到基低位發(fā)熱量的影響開展分析?！娟P(guān)鍵詞】?jī)?nèi)水；全水；收到基低位發(fā)熱量；分析基低位發(fā)熱量0引言煤的化學(xué)組成由有機(jī)的烴類物質(zhì)和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)組成。水分是一項(xiàng)重要的煤質(zhì)指標(biāo)，它在煤 的基礎(chǔ)理論研究和加工利用中都具有重要的作用。并且水分的變化會(huì)造成其它組分的含量和熱 值的變化。煤的水分通常分內(nèi)水和外水兩種，內(nèi)水與煤質(zhì)有關(guān)，而外水則是一個(gè)變量，有大有

2、小，差別很大，通常來(lái)說(shuō)，水分高不是一件好事。在煤炭貿(mào)易上，煤的水分是一個(gè)重要的計(jì)質(zhì) 和計(jì)量指標(biāo)，在煤炭分析中，煤的水分是進(jìn)行不同基的煤質(zhì)分析結(jié)果換算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。煤的發(fā) 熱量是指每單位質(zhì)量的煤完全燃燒所產(chǎn)生的熱量，是表征煤炭各種特性的的綜合指標(biāo)。發(fā)熱量 測(cè)定在煤質(zhì)分析中是一個(gè)操作復(fù)雜、影響因素較多的項(xiàng)目，特別是環(huán)境因素，國(guó)標(biāo)規(guī)定：室內(nèi) 溫度要恒定、有恒溫措施、室內(nèi)無(wú)空氣對(duì)流、測(cè)發(fā)熱量與測(cè)熱容量條件一致、有制冷設(shè)備等， 測(cè)試條件非?？量蹋虼?，發(fā)熱量測(cè)定是一個(gè)較難掌握的項(xiàng)目，平行樣測(cè)試結(jié)果常常超差，浪 費(fèi)許多人力和物力。相比而言，水分測(cè)定則容易得多。我們著力尋找煤的水分與發(fā)熱量的相關(guān) 關(guān)系，從而由

3、水分分析結(jié)果推出發(fā)熱量結(jié)果，并運(yùn)用相關(guān)關(guān)系對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。1煤中水分的概念煤中水分按其結(jié)合狀態(tài)可分為游離水和化合水（即結(jié)晶水）兩大類。煤中的游離水于常壓 下在105110C的溫度下經(jīng)過(guò)短時(shí)間干燥即可全部蒸發(fā)；而結(jié)晶水通常要200C，有的甚至要 在500C以上才能析出。在煤的工業(yè)分析中測(cè)定的水分只是游離水。根據(jù)水分存在的不同結(jié)構(gòu) 狀態(tài)又可分為內(nèi)在水分和外在水分2種。在實(shí)際測(cè)定中由于煤從脫去表面水到脫去內(nèi)在水是個(gè) 連續(xù)而復(fù)雜的過(guò)程，二者間難以嚴(yán)格分開，因此工業(yè)分析中的表面水和內(nèi)在水不是按其理論定 義來(lái)劃分的，而是按測(cè)定方法或者說(shuō)是測(cè)定條件來(lái)定義的。實(shí)測(cè)的表面水和內(nèi)在水不是一個(gè)定 值，它們隨測(cè)定

4、環(huán)境的溫度和濕度等而變。水分是煤中不可燃成分，常用的有收到基水分（Mar） 和空氣干燥基水分（亦稱分析水分），在煤質(zhì)檢測(cè)活動(dòng)中報(bào)出的檢驗(yàn)值都是有基準(zhǔn)的，干燥基灰 分（Ad）等一系列結(jié)果就是以假想無(wú)水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，即所有干燥基結(jié)果都是通過(guò)用分析基準(zhǔn) 換算出米的。水分是煤中不可燃成分，常用的有收到基水分（Mar）和空氣干燥基水分（亦稱分析 水分），煤質(zhì)分析中灰分、揮發(fā)分、全硫、碳?xì)渲?、發(fā)熱量等常規(guī)項(xiàng)目都是報(bào)出的干基或干燥無(wú) 灰基結(jié)果（公司在結(jié)算時(shí)采用收到基）。2水分的分析方法全水分：GB/T211-2007煤中全水分測(cè)定中，給出了 5種不同的測(cè)定方法，分別為通氮（空 氣）兩步法、通氮（空氣）一步

5、法和微波干燥法（新增）5種方法，除通氮法外，其它方法對(duì)煤種都 有適用性，我廠采用通空氣一步法。分析步驟：用預(yù)先干燥和已稱量過(guò)的淺盤內(nèi)迅速稱取粒度 V13mm的煤樣（50010） g （稱準(zhǔn)至0.1g），平攤在淺盤中。將淺盤放入預(yù)先加熱到105C 110C的空氣干燥箱中。在鼓風(fēng)條件下，煙煤干燥2h、無(wú)煙煤干燥3h。從干燥箱中取出淺盤， 趁熱稱量(稱準(zhǔn)至0.01g)。進(jìn)行檢查性干燥，每次30min，直到連續(xù)兩次干燥煤樣減少的質(zhì)量 不超過(guò)0.5g或質(zhì)量增加時(shí)為止。在后一種情況下，應(yīng)采用質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量作為計(jì)算依據(jù)。結(jié)果計(jì)算Mtm1/mX100式中：Mt煤樣的全水分，%;m煤樣的質(zhì)量，g;ml干燥

6、后煤樣減少的質(zhì)量，g。報(bào)告值修約至小數(shù)點(diǎn)后一位。如果在運(yùn)送過(guò)程中水分有損失，則按下式求出補(bǔ)正后的全水 分值：Mt=M1+m1/m(100Ml)式中：M1煤樣運(yùn)送過(guò)程中的水分損失量(%)，當(dāng)M1大于1%時(shí)，表明煤樣在運(yùn)送過(guò)程中能受 到意外損失，則不可補(bǔ)正。但測(cè)得的水分可作為實(shí)驗(yàn)室收到煤樣的全水分。在報(bào)告結(jié)果時(shí)，應(yīng) 注明“未經(jīng)補(bǔ)正水分損失”。并將煤樣容器標(biāo)簽和密封情況一并報(bào)告。內(nèi)在水分：對(duì)于內(nèi)在水分的測(cè)定GB/T 212-2008規(guī)定了煤的三種水分測(cè)定方法，在仲裁分 析中遇到有用一般分析試驗(yàn)煤樣水分進(jìn)行校正以及基準(zhǔn)=的換算時(shí)，應(yīng)用通氮干燥法測(cè)定一般分 析實(shí)驗(yàn)煤樣的水分。測(cè)定分析水分應(yīng)在盡量短的、煤

7、樣水分不發(fā)生顯著變化的期限(最多不超過(guò) 7d)內(nèi)進(jìn)行。我廠內(nèi)水分析平時(shí)采用空氣干燥法，分析步驟：在預(yù)先干燥和已稱量過(guò)的稱量瓶?jī)?nèi) 稱取粒度小于0.2mm的一般分析實(shí)驗(yàn)煤樣(10.1) g，稱準(zhǔn)至0.0002g平攤在稱量瓶中。打開 稱量瓶蓋，放入預(yù)先鼓風(fēng)并已加熱到(105110)C的干燥箱中。在一直鼓風(fēng)的條件下，煙煤 干燥1h、無(wú)煙煤干燥1.5h。從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻至室溫 (約20min)后稱量。進(jìn)行檢查性干燥，每次30min。直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過(guò) 0.0010g或質(zhì)量增加時(shí)為止。在后一種情況下，采用質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量作為計(jì)算依據(jù)。水 分在2%以下

8、時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥。結(jié)果計(jì)算Mad = m1/mX100式中：Mad一般分析試驗(yàn)煤樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;m稱取的一般分析試驗(yàn)煤樣的質(zhì)量，單位為克g。m1煤樣干燥后失去的質(zhì)量，單位為克g;定期會(huì)采用賽多利斯MA100紅外水分儀對(duì)內(nèi)水的測(cè)定進(jìn)行校驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理及步驟：3水分對(duì)入爐煤收到基低位發(fā)熱量的影響通常我們根據(jù)分析基低位發(fā)熱量或分析基高位發(fā)熱量來(lái)計(jì)算收到基低位發(fā)熱量的公式有：Qnet,v,ar=(Qgr,ad 206Had)X(100 Mar)/(100 Mad) 23Mar (1)式(1)式(1)中：Qnet,v,ar收到基煤的低位發(fā)熱量，J/g;Qgr,ad分析試樣的高位發(fā)熱量，J/g；

9、Mar收到基全水分，%；Mad分析試樣的水分，%；Had分析試樣的氫含量，。水量對(duì)煤收到基低位發(fā)熱量究竟是怎樣影響的，式中的Mad稱為內(nèi)在水，通常又叫固有水 和分析水，它存在于煤的毛細(xì)管中，測(cè)定時(shí)，通常在50C左右烘至恒重，以除去外水，經(jīng)粉碎 后在105110C烘至恒重測(cè)定內(nèi)水，同一煤樣在不同的濕度下的內(nèi)水是不變的，即為常數(shù)。一 般情況下，內(nèi)水通常小于3%，即100 Mado1。，全水通常在18%以下，以10%居多，當(dāng)全水 含量增加時(shí)，100 Mar是減小的，0.023Mar是增大的，所以，當(dāng)全水含量增加時(shí)，低位發(fā)熱量 是減小的；當(dāng)全水不變，增加內(nèi)水時(shí)，100 Mad是減小的，1/(100Ma

10、d)是增加的，所以當(dāng)增 加內(nèi)水時(shí)，低位發(fā)熱量是增加的；我們知道煤在灼燒發(fā)熱時(shí)需先克服水蒸發(fā)而消耗熱量，固外 水含量越高，煤收到基低位發(fā)熱量就越?。辉趦?nèi)水含量較小的情況下，煤中每1%含量的外水 引起煤收到基低位發(fā)熱量的變化量約為煤分析基低位發(fā)熱量的1%。另外，煤在含有水時(shí)，應(yīng) 先將水分蒸干后才能燃燒發(fā)熱，全水分增加會(huì)引起其收到基低位發(fā)熱量減少。內(nèi)水增加會(huì)引起 其收到基低位發(fā)熱量增加。全水分變化時(shí)對(duì)熱值的影響如下表1：網(wǎng)g1ID15535.4(中=部3港111 n；1可世才洲5演6】4內(nèi)水對(duì)熱值的影響如下表2：表2U.全楠KM皿卿叫皿.明11時(shí)1麗網(wǎng)7144項(xiàng)：祗JI-.43.5B頃5+H.418

11、8嚇抵劇踮51罰卻6:林制怫61涮2】荊52ien)7!1時(shí)制4煤的水分測(cè)定中應(yīng)注意的問(wèn)題4 . 1對(duì)同一煤樣應(yīng)進(jìn)行重復(fù)測(cè)定（俗稱做平行樣），這樣會(huì)避免人為因素對(duì)水分測(cè)定的影 響誤差。4. 2 采集的全水分試樣應(yīng)保存在密封良好的容器內(nèi)，并放在陰涼的地方。4.3 全水分試驗(yàn)樣品送到實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)立即測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)在空氣中冷卻23分鐘， 然后再放入干燥器冷卻，防止稱量瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生負(fù)壓吸入潮濕空氣，使得測(cè)試結(jié)果偏低。4. 4 全水分測(cè)定的樣品不易過(guò)細(xì)。我廠內(nèi)水分析采用空氣干燥法，需進(jìn)行檢查性試驗(yàn)，則要求我們工作人員一定要嚴(yán)格按國(guó) 標(biāo)規(guī)定進(jìn)行操作，否則就會(huì)對(duì)水分的測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。5采、制樣過(guò)程對(duì)水分的影

12、響雖然水分分析過(guò)程中有那么多的影響因素，但是，這些因素產(chǎn)生的誤差同采樣、制樣不當(dāng) 造成的誤差相比，所占的比例還是很小的。由于水分很容易受到外界的影響，如天氣（晴雨、氣 溫高低）、裝卸運(yùn)輸過(guò)程的降塵噴淋、采樣裝置類型、采樣方式、采樣后放置時(shí)間的長(zhǎng)短等都會(huì) 對(duì)水分的測(cè)量偏差造成很大的影響，所以煤采樣后必須及時(shí)制樣，并密封保存，同時(shí)要避免噴 淋或現(xiàn)場(chǎng)沖洗水直接進(jìn)入樣桶中。制樣過(guò)程中要減少水分變化必須注意制樣室內(nèi)空氣不能強(qiáng)烈 對(duì)流，無(wú)熱源、水源，制樣操作應(yīng)該迅速，使用密封式兩分器，制好的煤樣要及時(shí)放入密封容 器中保存，不能長(zhǎng)時(shí)間敞開放置在制樣室內(nèi)。分析煤樣的干燥時(shí)間、溫度必須嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)執(zhí)行，不得大于50度，制取粉樣時(shí)粉碎時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，避免發(fā)熱煤質(zhì)氧化。煤樣破碎后粒徑 大小要符合分析要求，對(duì)于破碎機(jī)要求轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快，不產(chǎn)生強(qiáng)氣流，破碎過(guò)程不發(fā)生熱量， 宜采用密封式，同時(shí)在使用前后要將腔內(nèi)殘煤清理干凈，以避免交叉污染等。6結(jié)論外水含量的增加主要引起煤收到基低位發(fā)熱量的減少；全水含量增加時(shí)，低位發(fā)熱量是減 小的，相反，當(dāng)全水含量減少時(shí)，低位發(fā)熱量是增加的；內(nèi)水含量增加時(shí)，低位發(fā)熱量是增加 的，當(dāng)內(nèi)水含量