煤質(zhì)技術(shù)指標(biāo)-煤炭水分常見問題1.水分分析實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(shí)會(huì)影響熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo),煉焦時(shí)會(huì)降低焦產(chǎn)率和延長焦化周期。 現(xiàn)在我們常報(bào)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(shí)際測(cè)定中,是指煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)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(shí)際測(cè)定中,是指煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所失去的水分。 5.煤的全水分測(cè)定中應(yīng)該注意哪些問題? 答:沒的全水分測(cè)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(cè)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(gè)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(cè)定的煤樣不宜過細(xì),如要用較細(xì)的試樣進(jìn)行測(cè)定,則測(cè)定該用密封式破碎機(jī)或用兩步法進(jìn)行測(cè)定 —— 先破碎成較大顆粒測(cè)其外在水分,再破碎到較細(xì)顆粒測(cè)其內(nèi)水。 6.目前測(cè)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(gè)有什么特點(diǎn)? 答:空氣干燥煤樣水分測(cè)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(cè)定水分,方法簡(jiǎn)單,對(duì)于年老煤比較適合,但是由于空氣中加熱時(shí)間教長( 1 ~ 2h ),煤樣容易氧化增重,而使測(cè)定結(jié)果偏低,對(duì)于年輕煤影響尤其大。為了克服這一缺點(diǎn),一般采用兩種措施。一種是在真空或惰性氣氛(如氮?dú)猓┲屑訜?,避免煤與氧接觸;另一種是適當(dāng)提高加熱溫度同時(shí)盡量縮短加熱時(shí)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(cè)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?dú)庵屑訜狎?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(cè)定水分,起特定是由于在氮?dú)饬髦屑訜岵淮嬖谘趸瘑栴},所以結(jié)果也比較準(zhǔn)確,但儀器設(shè)備和測(cè)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(gè)帶刻度的接受管中,根據(jù)所收集的水的體積,測(cè)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(duì)于年輕褐煤常用的兩種溶劑 —— 甲苯和二甲苯的測(cè)定結(jié)果不一致,二甲苯的沸點(diǎn)較高( 140℃ ),在此溫度下年輕褐煤中的某些有機(jī)組會(huì)分解,產(chǎn)品水分導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的偏高。 7.烘烤法測(cè)定煤炭水分時(shí)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(dòng),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(shí)驗(yàn)周期。試驗(yàn)證明鼓風(fēng)情況下干燥 1h 測(cè)得的水分值均高于不鼓風(fēng)情況下測(cè)得的水分值;在隨后的 0.5h 檢測(cè)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(shí),常需要進(jìn)行多次,才能達(dá)到恒重。 8. 煤炭水分測(cè)定的意義? 煤炭水分,是煤炭計(jì)價(jià)中的一個(gè)輔助指標(biāo)。 煤炭水分直接影響煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤炭水分增加,煤中有用成分相對(duì)減少,且水分在燃燒時(shí)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(diǎn)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(shí)施,原煤水分呈增加的趨勢(shì)。為此,煤礦除在開采設(shè)計(jì)上和開采過程中的采煤、掘進(jìn)、通風(fēng)和運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)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(shí)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(cè)試游離水,不測(cè)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(shí)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(shí)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(shí),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?yàn)闊o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(jì)加中的一個(gè)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(yàn)室里測(cè)試煤的全水分時(shí)所測(cè)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?;?yàn)室里所測(cè)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(shí)失去的水分(這是吸附在煤毛細(xì)孔中的內(nèi)在水分也會(huì)相應(yīng)失去一部分,其數(shù)量隨當(dāng)時(shí)空氣濕度的降低和溫度的升高而增大),這時(shí)殘留在煤中的水分為內(nèi)在水分。顯然,化驗(yàn)室測(cè)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(cè)試是空氣的濕度和溫度有關(guān)。 b. 煤的全水分測(cè)試方法要點(diǎn)見GB212-91 。 9.一般分析煤樣水分的測(cè)定有哪幾種方法? 我們?cè)谑褂妹禾炕?yàn)設(shè)備-量熱儀檢測(cè)發(fā)熱量大卡時(shí),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(cè)定儀來得出水分。一般分析煤樣水分的測(cè)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?dú)?,并已加熱?05~110℃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(cè)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(cè)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(cè)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(dòng),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(jì)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(cè)定結(jié)果來計(jì)算煤的全水分? 全水分往往分兩步測(cè)定,即先測(cè)定煤的外在水分,然后再測(cè)定煤的內(nèi)在水分。兩次測(cè)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(shí)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(cè)定結(jié)果,可用式計(jì)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(dòng)力燃料時(shí)最重要的指標(biāo)之一,因此收到基水分(即煤在燃燒時(shí)的全水分)也是動(dòng)力用煤的一個(gè)十分重要的指標(biāo)。 11.煤炭化驗(yàn)設(shè)備-水分操作過程: 全水計(jì)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(shí),2小時(shí)后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋,取出晾至室溫后稱量,計(jì)算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 分析水計(jì)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(shí),1小時(shí)后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋,取出晾至室溫后稱量,計(jì)算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 全水計(jì)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(shí),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(jì)算結(jié)果。 瓶重加煤樣重減燒后重 分析水計(jì)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(shí),半小時(shí)后打開箱門蓋上稱量瓶上蓋,取出晾至室溫后稱量,計(jì)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(duì)降低。 13.煤中的水分對(duì)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(shí)還會(huì)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(yàn)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(cè)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(cè)定步驟 |