煤的工业分析和全水分测定

鹤壁华维-煤的工业分析和全水分测定

1、煤的工业分析包括哪些项目？测定它们有何意义？

工业分析也叫近似分析或实用分析，包括煤中水分、灰分、和挥发分的测定及固定碳的计算。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标也是评价煤质的基本依据，根据工业分析的各项测定结果可初步判断煤的性质、种类和各种煤的加工利用效果及其工业用途。

煤的工业分析中各项指标的测定意义如下：

（1）水分测定的意义

水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。

根据煤中水分随煤的变质程度加深而呈现规律性变化：从泥炭→褐煤→烟煤→低阶无烟煤，水分逐渐减少，而从低阶无烟煤→年老无烟煤，水分又增加（见表5-1），我们可以由煤的水分含量来大致推断煤的变质程度。许多国家还将它和发热量相结合，利用一项叫做“含水无灰基发热量”的指标作为低阶煤的细分类指标之一。

表5-1 煤中水分与煤的变质程度的关系

煤种内在水分

/% 煤种内在水分

/%

煤种内在水分

/%

煤种内在水分

/%

泥炭5~25 气煤1~5 瘦煤0.5~2.0 年老无烟

煤2~9.5

褐煤5~25 肥煤0.3~3 贫煤0.5~2.5

长焰煤3~12 焦煤0.5~1.5 无烟煤0.7~3

煤的水分对其加工利用、贸易和储存运输都有很大影响。一般来说水分高不是一件好事。例如在锅炉燃烧中，水分高会影响燃烧稳定性和热传导；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；在煤炭贸易上，煤的水分是一个计质和计量指标。

在现代煤炭加工利用中，有时水分高反是一件好事，如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。

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。

（2）灰分测定的意义

煤中灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。

在煤质研究中由于灰分与其他特性，如含碳量、发热量、结渣性、活性及可磨性等有程度不同的依赖关系，因此可以通过它来研究上述特性。由于煤灰是煤中矿物质的衍生物，因此可以用它来计算煤中矿物质含量；由于灰分测定简单，而它在煤中的分布又不易均匀，因此在煤炭采样和制样设备和方法研究中，一般都用它作为偏倚和精密度的评定参数；在煤炭洗选工艺研究中，一般也以煤的灰分作为一项洗选效率指标。

在煤的燃烧和气化中，根据煤灰含量以及它的诸如熔点、粘度、导电性和化学组成等待性来预测燃烧和气化中可能出现的腐蚀、沾污、结渣问题，并据此进行炉型选择和煤灰渣利用研究；在炼焦工业中，用煤的灰分量来预计焦炭中的灰分，煤的灰分越高，有效碳的产率就越低；在商业上根据煤灰含量来定级论价等。

（3）挥发分测定的意义

煤的挥发分产率与煤的变质程度有比较密切的关系——随着变

质程度的加深，挥发分逐渐降低（见表5-2），因此根据煤的挥发分产率可以估计煤的种类。在我国及前苏联、美国、英国、法国、波兰和国际煤炭分类方案中，都以挥发分作为第一类指标。

表5-2 挥发分与煤的变质程度的关系

煤种泥炭褐煤烟煤无烟煤

干燥无灰基挥发分Vdaf/% 70 40~60 10~50 <10根据挥发分产率和测定挥发分后的焦块特性可以初步决定煤的加工利用途径。如高挥发分的煤，干馏时化学副产品产率高，适于做低温干馏原料，也可作为气化原料；挥发分适中的烟煤，粘结性较好，适于炼焦。在配煤炼焦中，用挥发分来确定配煤比，以将混煤的挥发分控制到适宜范围——25%~31%。此外，根据挥发分，可以估计炼焦时焦炭、煤气、焦油和粗苯等产率。在燃煤中，可根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源。在气化和液化工艺条件的选择上挥发分也有一定的参考作用。在环境保护中，挥发分还作为制定烟雾法令的一个依据。

此外，挥发分与其他煤质特性指标，如发热量、碳和氢含量都有较好的相关关系。利用挥发分可以计算煤的发热量和碳氢含量。（4）固定碳测定的意义

固定碳是煤炭分类、燃烧和焦化中的一项重要指标，煤的固定碳随变质程度的加深而增加（见表5-3）

表5-3各种煤的固定碳含量

煤种FC daf/% 煤种FC daf/%

褐煤≤60无烟煤>90

烟煤50~90

有的国家，如美国ASTM用干燥无矿物质基固定碳（FC dmmf）作

为一分类指标。

在煤的燃烧中，利用固定碳来计算燃烧设备的效率；在炼焦工业中，根据它来预计焦炭的产率。

2、煤中水分按其结合状态分有哪两类？它们有什么区别？

煤中水分按其结合状态可分为游离水和化合水（即结晶水）两大类。游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分。化合水是以化合的方式同煤中的矿物质结合的水，它是矿物晶格的一部分。如硫酸钙（C a SO4﹒2H2O）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全部蒸发；而结晶水通常要在200℃，有的甚至要在500℃以上才能析出。

在煤的工业分析中测定的水分只是游离水。

3、什么是煤的全水分？

煤的外在水分和内在水分之和叫煤的全水分，它代表刚开采出来，或实用单位刚刚接收到，或即将投入使用的状态下的煤的水分。

4、什么是煤的外在水分？什么是内在水分？实际测定的外在水分和内在水分与理论上的定义有何不同？

外在水分（也叫表面水）是存在于煤粒表面和煤粒缝隙及非毛细孔的孔穴中的水；内在水分是存在于煤的毛细管中的水分。在实际测定中由于煤从脱去表面水到脱去内在水是个联系而复杂的过程，二者间难以严格分开，因此工业分析中的表面水和内在水不是按其理论定义来划分的，而是按测定方法或者说是测定条件来定义的。所谓表面