煤质分析设备中水分的概念既包含

2016-02-21  来自: 华维科力煤质仪器企业 浏览次数:1135

煤中水分的赋存状态分为2大类。一类是与矿物质相结合的水,称为化合水或结晶水。如石膏(CaSO4。2H2O)和高岭土(Al2O3。2SiO2。2H2O)中的结晶水就是以化合形式与矿物质相结合。这部分水分通常要在2000C以上的温度下才能分解析出。如CaSO4。2H2O中的2个分子结晶水要在5000C以上才能完全脱除,在1700C时能脱除其中1.5份结晶水。工业分析中的水分则不包括这部分结晶水。另一类水分是以物理状态与煤的有机物质相联系。即水分以附着和吸附等形式存在于煤中,这部分水统称为游离水分。这些游离水分在105-1100C的温度下经过一定时间的蒸发即可全部脱除。游离水分的多少在一定程度上能表征煤炭的煤化程度深浅,也是决定媒质优劣的重要参数之一。

与有机质相联系的游离水分,还可根据其存在状态而分为外在水分和内在水分2部分。吸附或凝聚在媒有机质颗粒内部毛细孔(微孔)中的水分称为煤的内在水分。附着煤粒表面的水分称为外在水分。由于毛细孔吸附力的作用,煤的内在水分比外在水分较难蒸发除去。如煤样在空气中放置8-24h后,其外在水分一般就能蒸发除去,而内在水分只有在外在水分除去相当一部分才会缓慢地向外逸散,且在室温下几乎不可能全部脱除。

当煤的内部毛细孔吸附的水分达到饱和状态时,其所含的水分称为煤的内在水分。煤内部毛细孔容积的大小,基本上能表征煤的煤化程度。尤其是低煤化度煤,毛细孔的内表面积很大,其内在水分含量也高。

煤的外在水分和内在水分合称为煤的全水分(Mt)。由于煤的外在水分随煤矿地质条件、大气的湿度等外界条件的改变而变化,所以煤炭的全水分含量也是经常发生变化的。

至于煤中存在的外在水分和内在水分的确切涵义,与煤的工业分析中测定的外在水分和内在水分的概念有一定差异。在工业分析中的外在水分,实质上是测定煤样达到空气干燥状态时所损失的水分,这时煤的内在水分也将往外逸散一部分而受到损失,因为当外在水分蒸发到一定程度以后,由于其水蒸气分压的降低而必然导致一部分内在水分往外蒸发逸出。所以严格地说工业分析中的外在水分应称为“空气干燥时的损失水分”。按同样原理,工业分析中的内在水分就应称为“空气干燥时的残留水分”(按ISO、ASTM、B.S的定义)。

由于工业分析中的外在水分和内在水分的煤样基准不同,所以全水分的测值不是两者直接相加,而必须通过下列公式计算。即:

100- Mt

     100 Mt=-Mfz+Minh x

     式中  Mt——煤样的全水分(%);

      Mfz——煤样的外在水分(%);

      Minh——煤样的内在水分(%)。


关于煤中水的存在形式和全水分定义
煤中水分按其结合形态可分为游离水和结合水(即结晶水)两大类。游离水是指以物理吸附或吸着方式与煤结合的水。结合水是指以化合的方式同煤中矿物质结合的水,它是矿物晶格的一部分,如硫酸钙(CaSO4?2H2O)和高岭土(Al2O3?2SiO2?2H2O)中的结合水。煤中的游离水于常压下在105 ℃~110 ℃的温度下经过短时间干燥即可蒸发;而结晶水通常要在200 ℃,有的甚至要在500 ℃以上才能析出。大家所测定的全水分及空气干燥水分只是游离水,也就是外在水分和内在水分。内在水分是指吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水。外在水分是指:吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔中的水分。
煤在收到状态时的全水分指煤中内在水分和外在水分的总和,以符号Mt表示。
全水分定义当中的内在水和外在水的概念是理论上的定义,在实际工作中涉及的外在水,指的是在试验条件下,煤样与空气湿度达到接近平衡时所失去的水分;而接着在第二步测定条件下失去的水分称内在水。所以应注意理论上的内外水概念和实际中的内外水概念是不同的,在实际情况下,煤从脱去外在水到脱去内在水是个连续而复杂的过程,二者间难以严格区分开来,在实际的实验中是按照试验方法或者试验条件来定义的,在工作中要注意辨析清楚。事实上,在实际测定中的外在水包含了一部分理论上的内在水。

对于煤炭贸易而言,全水分超标扣重是惯例,甚至有的合同中还把它作为拒收的条款。水分超出不仅降低了货值,同时也增加了铁路、海运、装卸等环节上的费用。全水分过高也会降低煤的低位发热量,在以低位发热量计价时,直接影响到企业的经济利益。
煤炭全水分对其加工、利用、储存、运输都有很大的影响。如全水分高的煤不易破碎;煤在锅炉中的燃烧时,若水分含量高,就需要消耗很多热量用于蒸发煤中的水分,这样不但会影响燃烧的稳定性,且消耗潜能降低热效率,一般来说每增加1%的水分,就会降低煤的发热量的1%左右。在炼焦中的水分高会降低产率,而且由于大量水分蒸发而延长焦化周期。


GB/T211标准共有A、B、C、D四种测定全水分的方法,方法A适用于各种煤;方法B适用于烟煤和无烟煤;方法C适用于烟煤和褐煤;方法D适用于外在水分高的烟煤和无烟煤。测定全水分对煤样的要求以及制备如下:
① 煤样:方法A、B和C采用粒度小于6 mm的煤样,煤样量不少于500 g;方法D采用粒度小于13 mm的煤样,煤样星约2 kg。
② 煤样的制备:粒度小于13 mm煤样按照GB 474制备。粒度小于6 mm煤样的制备:用九点取样法从破碎到粒度小于13 mm的煤样中取出约2 kg,全部放入破碎机中一次破碎到粒度小干6 mm,用二分器迅速缩分出500 g煤样,装入密封容器。
③ 在测定全水分之前,应检查样品质量的损失情况,能确定煤样在运送过程中有损失时,应将减少的质量作为煤样在运送过程中的水分失过,并计算出该量对煤样质量的百分数,计人煤样全水分。
④ 称取煤样之前,应将密闭容器中的煤样充分混合至少1 min。


目前已经出了的GBT 211-2007  煤中全水分的测定方法。

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