1、模块五模块五 煤的工业分析煤的工业分析 第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 一、煤中水分的来源一、煤中水分的来源 水分是一项重要的煤质指标，在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的意义。根据煤中水分随煤变质程度加深而呈规律性变化的特性，可以大致推断煤的变质程度。水分是煤中的无机组分，能对煤的加工利用性能产生影响，是煤炭质量的重要标志。在煤质分析中，煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。煤中水分的来源是多方面的。在成煤过程中，成煤植物遗体堆积在沼泽或湖泊中，水 因此进入煤中是煤层形成后，地下水进入煤层的缝隙中在水力开采、洗选和运输过程中，煤接触水体、雨、
2、雪或潮湿的空气均可使水分增加。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 二、煤中水分的类型二、煤中水分的类型1.游离水和化合水游离水游离水是以附着、吸附等物理状态与煤结合的水。煤中的游离水，在105110的温度下放置12h后即可全部蒸发掉，化合水化合水是指以化合方式与煤中的矿物质结合，即通常所说的结晶水和结合水，如硫酸钙（CaSO42H2O）中的结晶水和高岭土Al2Si2O5(OH)3中的结合水。2.内在水分和外在水分 根据水分的不同赋存状态，煤中水分又可分为内在水分和外在水分两种。内在水分内在水分吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔中的水称为内在水分，它是在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所保持的水分，项
3、目符号为Minh。外在水分外在水分附着在煤粒的外表面或较大的毛细孔中的水称为外在水分，是一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分，又称自由水分或表面水分，项目符号为Mf。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 煤的外在水分与内在水分的总和称为煤的全水分全水分，代表了刚开采出来或使用单位刚收到或者即将投入使用状态下煤中的全部水分，项目符号为Mt。3.最高内在水分 煤样在温度为30，相对湿度为96%下达到平衡时测得的内在水分称为最高内在水分，项目符号为MHC。4.工业分析所测定的外在水分和内在水分与理论定义的差异之处 在煤的工业分析中，只测定游离水，一般不考虑化合水。煤有机质中的氢和氧在干馏或燃烧
4、时生成的水称为热解水，不属于上述的水分范围，也不是工业分析的内容。在工业分析的实际测定中，由于煤从脱去表面水到脱去内在水是连续而复杂的过程，二者难以严格分开，因此工业分析中的表面水和内在水不是按照其理论定义来划分的，而是按照测定方法或者说是测定条件来定义的。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分煤种内在水分/%煤种内在水分/%泥炭525焦煤0.51.5褐煤525瘦煤0.52.0长焰煤312贫煤0.52.5气煤15无烟煤0.73肥煤0.33年老无烟煤29.5 三、煤中水分与煤质的关系三、煤中水分与煤质的关系 煤中各种水分的多少均在一定程度上反映了煤质状况，煤中的外在水分和内在水分都与煤质有关。表4-1为
5、不同煤化度煤中内在水分的含量变化区间。表表4-1煤中内在水分与煤的变质程度的关系煤中内在水分与煤的变质程度的关系第一讲第一讲 煤中水分煤中水分图图4-1 MHC与与Vdaf的关系的关系 煤的最高内在水分与煤化度的关系与内在水分基本相同，但表现出更为明显的规律性，如图4-1所示。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 四、水分对煤加工利用性能的影响四、水分对煤加工利用性能的影响在运输过程时，煤的水分增加了运输负荷与成本，在寒冷地带水分的冻结导致装卸困难。在储存时，煤中的水分随空气的湿度而变化，使煤易破裂，加速了氧化。在机械加工时，水分过多会引起粉碎、筛分困难，既容易损坏设备，又降低生产效率。在锅炉燃烧中
6、，水分高会影响燃烧的稳定性和热传导。在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分序号级别名称代号分级范围（Mt），%1特低全水分煤SLM6.002低全水分煤LM6.08.03中等全水分煤MM8.012.04中高全水分煤MHM12.020.05高全水分煤HM20.040.06特高全水分煤SHM40.0 五、我国煤中全水分的分级五、我国煤中全水分的分级表表4-2 煤中全水分分级煤中全水分分级 MT/T850提出了我国煤中全水分的分级方案，如表4-2所示。我国煤以低水分煤和中等水分煤为主，二者共占61.90%，较低水分煤次之，约占22
7、%；其他水分级别的煤所占比例均很小。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分六、煤中水分的测定六、煤中水分的测定 在实际工作中，需要测定的水分指标包括煤中全水分、一般分析试验煤样水分和最高内在水分。1.全水分的测定 GB/T211规定，全水全水分测分测定定两步法一步法微波干燥法其中两步法和一步法又分别包括通氮干燥法及空气干燥法两种方法第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 两步法中的通氮干燥法被标准列为仲裁方法，这里以此为例说明煤中全水分测定的方法要点以及结果计算等。1）外在水分 在两步法中的通氮干燥法测定中，先将粒度小于13mm的煤样，在温度不高于40的环境下干燥到质量恒定，按照式（4-1）计算外在水分。10
8、023inhmmM（4-2）3）全水分 将空气干燥基内在水分换算为收到基内在水分，按照式（4-3）相加得出全水分，即收到基全水分。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分inhfft100100MMMM（4-3）如果在运送过程中煤样的水分有损失，按式（4-4）求出补正后的全水分值：1t1t100100MMMM（4-4）第一讲第一讲 煤中水分煤中水分全水分（Mt）/%重复性限/%10.00.410.00.5 当Mt大于1%时，表明煤样在运送过程中可能受到意外损失，则不可补正。但测得的水分可作为试验室收到煤样的全水分。在报告结果时，应注明“未经补正水分损失”，并将煤样容器标签和密封情况一并报告。为使分析结果
9、可靠，每项分析试验应对同一试样进行两次重复测定，在同一试验室，两次重复测定结果的差值不得超过表4-3的规定，否则应进行第三次测定。表表4-3煤中全水分测定的精密度煤中全水分测定的精密度【例题例题4-1】某收到煤样的质量是500.0g，经空气干燥后质量为450.0g，用空气干燥煤样测定内在水分，两次重复测定结果如下：第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 煤样 煤样煤样质量/g 10.000 10.000105干燥后煤样质量/g 9.512 9.484求收到煤样的全水分。f5 0 0.04 5 0.01 0 01 0.05 0 0.0Minh110.000 9.512100 4.8810.000Minh
10、210.0009.4841005.1610.000Minh1inh2inh4.88 5.165.0222MMM解：解：将试验数据代入式（4-1），计算收到煤样的外在水分Mf：用式（4-2）计算煤样的内在水分Minh：煤样 煤样 第一讲第一讲 煤中水分煤中水分由式（4-3）计算收到煤样的全水分Mt：t100 10.0010.0 5.0214.7100M答：答：该收到煤样的全水分为14.7%。2.一般分析试验煤样水分的测定 一般分析试验煤样水分过去曾被称为空气干燥煤样水分，是指在规定条件下测定的一般分析煤样水分。GB/T212-2008规定，用通氮干燥法、空气干燥法和微波干燥法等三种方法测定一般分
11、析煤样水分。其中通氮干燥法适用于所有煤种，空气干燥法仅适用于烟煤和无烟煤，微波干燥法被列入附录中，适用于褐煤和烟煤水分的快速测定。在仲裁分析中，遇到有用一般分析试验煤样水分进行校正以及基的换算时，应采用通氮干燥法测定。这里以通氮干燥法为例说明一般分析试验煤样水分的测定方法和原理。在通氮干燥法中，称取一定量的一般分析试验煤样，置于105110干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。根据煤样的质量损失，按照式（4-5）计算出水分的质量分数。第一讲第一讲 煤中水分煤中水分1001admmM （4-5）水分质量分数（Mad）/%重复性限/%5.000.205.0010.000.3010.000.40一般分析试验煤样水分测定的重复性限如表4-4所示。表表4-4水分测定的精密度水分测定的精密度第一讲第一讲 煤中水分煤中水分 3.最高内在水分的测定 GB/T4632-2008规定，用充氮常压法测定煤的最高内在水分。计算方法如式（4-6）所示。100MHC1232mmmm（4-6）取粒度小于0.2mm的煤样约20g，饱浸水分，然后用恒湿纸除去大部分外在水分并使煤团分散开。在温度30，相对湿度为96%和充氮常压下达到湿度平衡，然后于105110下，在氮气流中干燥，以其质量损失分数表示最高内在水分，方法要点方法要点
