褐煤的特性和檢測中的注意事項(xiàng)

【摘要】目前大型火力發(fā)電廠的煤炭以煙煤為主，實(shí)驗(yàn)室檢測中碰到最多的也是煙煤，鑒于對褐煤認(rèn)知的欠缺，本文就褐煤的特性和檢測中應(yīng)該特別注意的事項(xiàng)進(jìn)行深入的探討。

【關(guān)鍵詞】褐煤特性；檢測；注意事項(xiàng)

引言

目前大部分的火力發(fā)電廠煤炭的燃燒以煙煤為主，因此實(shí)驗(yàn)室檢測中檢測量最多的也是煙煤，所以對褐煤的認(rèn)知略有欠缺，碰到褐煤的檢測難免會出現(xiàn)“經(jīng)驗(yàn)主義”而造成檢測的偏差甚至方法選擇上的錯誤。因此從特性入手，由特性分析，至檢測方法的選擇及檢測中注意事項(xiàng)的羅列，可以有效的規(guī)避檢測偏差、檢測錯誤的產(chǎn)生。

1.成煤過程

成煤作用過程分成兩個階段。第一階段，植物在淺?；蛘訚珊粗写罅糠敝常?jīng)微生物的化學(xué)作用，低等植物形成腐泥，高等植物形成泥炭。第二階段，泥炭和腐泥因地殼運(yùn)動下沉，長期受高溫、高壓作用形成煤（煤化階段）。煤化過程是一個增碳化過程，即煤化作用不斷加深，泥炭逐漸變成褐煤、煙煤和無煙煤。由此可見，褐煤是煤化程度較淺的煤種。

2.褐煤的特性

隨著煤的煤化程度不同，煤的元素組成相應(yīng)地會發(fā)生變化。煤化程度越高，煤種碳含量（Cdaf）就愈高，與之相反，氫含量（Hdaf）則隨煤的變質(zhì)程度的加深而降低，氧含量也隨著煤化程度的加深而降低。因此褐煤含碳量Cdaf相對較低，Hdaf普遍較高，揮發(fā)分Vdaf高達(dá)37%，含水量較高，部分褐煤的含水量高達(dá)45%，因此低位發(fā)熱量較低，大多為10.45-16.73MJ/kg。這種煤熱穩(wěn)定性差，風(fēng)干時易爆裂成碎煤。由于灰分中常含有較多的堿金屬，因此，灰熔融性溫度低。

3.褐煤的檢測方法及注意事項(xiàng)歸納

3.1 全水分的測定

在方法的選用以及試樣粒度、試樣質(zhì)量、試驗(yàn)時間、檢查性試驗(yàn)的時間等等都應(yīng)注意與煙煤、無煙煤的區(qū)別。避免造成混淆而導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏差。從以上幾點(diǎn)歸納總結(jié)后得出：

一步法，用通氮干燥，煤炭粒度應(yīng)小于6mm，試樣質(zhì)量在（10-12）g，試驗(yàn)溫度在105-110℃，試驗(yàn)時間為3小時，此外，檢查性試驗(yàn)時間為0.5小時，直到前后質(zhì)量減小不超過0.01g或質(zhì)量增加（后者以增加前的質(zhì)量為準(zhǔn)）。

兩步法，在外部水分的測定上，用空氣干燥的方法，煤樣粒度小于13mm，試樣質(zhì)量在（500±10）g，試驗(yàn)溫度小于40℃，試驗(yàn)時間無特別規(guī)定，但求質(zhì)量恒定（在檢查性試驗(yàn)中連續(xù)1小時質(zhì)量變化不超過0.5g）。在內(nèi)部水分的測定上，用通氮干燥的方法，煤樣粒度小于3mm，試樣質(zhì)量在（10±1）g，試驗(yàn)溫度在105-110℃，試驗(yàn)時間為2小時，檢查性試驗(yàn)時間為0.5h，直到前后質(zhì)量減少不超過0.01g或質(zhì)量增加（后者以增加前的質(zhì)量為準(zhǔn)）。

而微波干燥法也同樣適用于褐煤，但由于不是實(shí)驗(yàn)室常用的方法，也不能用作仲裁，故不作贅述。

注意點(diǎn)：通氮干燥箱氮?dú)饬髁靠刂票仨毞弦?，因?yàn)楹置菏且籽趸海胀ǖ目諝飧稍锵鋾斐珊置旱难趸?，影響檢測結(jié)果。褐煤由于全水較大，不易烘出，必須嚴(yán)格進(jìn)行檢查性試驗(yàn)，否則會早成結(jié)果的偏低。此外，如果在全水分樣品的制備過程中由于水分過大造成破碎設(shè)備堵塞時可以考慮用兩步法。

3.2 內(nèi)水的測定

同樣用通氮干燥的方法，試樣粒度小于0.2mm，試樣質(zhì)量在（1±0.1）g，試驗(yàn)溫度在105-110℃，試驗(yàn)時間為2小時，檢查性試驗(yàn)為0.5h，直到前后質(zhì)量減少不超過0.0010g或質(zhì)量增加（后者以增加前的質(zhì)量為準(zhǔn)）。

其余注意事項(xiàng)與全水分測定注意事項(xiàng)相同。

3.3 揮發(fā)分的測定

由于褐煤揮發(fā)分和水分普遍較大，加熱時會有大量揮發(fā)分和水分迅速逸出而將煤中碳的顆粒帶出，這些赤熱的碳粒使坩堝口出現(xiàn)火花，甚至有些因大量氣體的逸出能把坩堝吹開，不僅帶走碳粒，而且使煤受到氧化，造成揮發(fā)分測定結(jié)果偏高。相應(yīng)的措施：將坩堝蓋蓋嚴(yán)實(shí)。將試樣壓成餅狀，切成3mm小塊，再做試驗(yàn)。同時制備褐煤時要避免細(xì)分過多。

試驗(yàn)后的檢查不可忽略：測定揮發(fā)分后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)坩堝內(nèi)表面（包括蓋），產(chǎn)生一層黑色油光附著物，這是正?，F(xiàn)象，可在試驗(yàn)后通過高溫灼燒的方法除去，但如果測試后坩堝蓋上和坩堝外面有絮狀煙垢凝聚，則是由于煤的揮發(fā)分太高，受熱逸出速度過快造成的。遇有這種情況，試驗(yàn)作廢。此時要將煤樣壓成餅狀，切成粒度約3mm小塊后測定。

3.4 灰分的測定

注意事項(xiàng)：褐煤的揮發(fā)分普遍較高，而揮發(fā)分高的煤具有易著火，火焰大等特點(diǎn)，在煤樣推入的過程中應(yīng)格外注意推入的速度以及燃燒情況，若煤樣著火發(fā)生爆燃，試驗(yàn)作廢，重新測定。

時間或條件允許的情況下建議采用慢灰的方法，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。在此強(qiáng)調(diào)注意幾點(diǎn)：1.灰分在室溫中冷卻時要將通風(fēng)設(shè)備關(guān)閉。因?yàn)榛颐鬀]有蓋子，裸露在空氣中，通風(fēng)設(shè)備會造成微小顆粒的吹走，使測試結(jié)果偏低。2.在室溫中冷卻五分鐘后及時將灰皿移到干燥器中冷卻。因?yàn)闊釕B(tài)灰分是一種吸濕性很強(qiáng)的物質(zhì)，放室溫中時間過長會使灰分吸收水分，質(zhì)量增加，導(dǎo)致檢測結(jié)果偏高。

3.5 發(fā)熱量的測定

由于褐煤的發(fā)熱量普遍較低，部分還有可能出現(xiàn)燃燒困難和未燃盡等現(xiàn)象，因此試驗(yàn)結(jié)束清洗時要觀察燃燒后的產(chǎn)物。如果發(fā)現(xiàn)試樣有燃燒困難而產(chǎn)生的未燃盡物時應(yīng)重新測定，也可適當(dāng)添加苯甲酸等助燃物助燃，此時應(yīng)注意輸入添加物熱值與添加物重量。

3.6 灰熔融性的測定

褐煤含有較多的堿性氧化物，因此褐煤的灰熔點(diǎn)普遍較低，也容易造成爐膛的結(jié)渣。

粒度大小：煤灰粒度小，比表面積大，顆粒之間接觸的機(jī)會也高，同時，還具有較高的表面活化能，因此，同一種煤灰，粒度小的比粒度大的熔融性溫度低。GB規(guī)定，灰樣必須研磨至粒度小于0.1mm。因此研磨時間應(yīng)充分。研磨不充分會導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)偏大。

氣氛性質(zhì)：煤灰的熔融性溫度受氣氛性質(zhì)的影響最為顯著，特別是含鐵量大的煤灰更為顯著。這是由于煤灰中鐵在不同性質(zhì)氣氛中有不同形態(tài)，并進(jìn)一步產(chǎn)生低熔融性的共熔體所致。

褐煤含鐵量較大，因此受氣氛性質(zhì)的影響較為顯著。若設(shè)備密封出現(xiàn)問題即氧化性氣氛條件下會導(dǎo)致檢測結(jié)果偏大，因此測定結(jié)束后應(yīng)注意與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的比對，如發(fā)現(xiàn)偏差超過規(guī)定范圍，即表示設(shè)備或操作手法上存在問題，應(yīng)及時查找原因檢修設(shè)備，重新測定。

4.結(jié)語

綜上所述，對國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正確理解，了解不同煤種之間的特性區(qū)分，是提高檢測室測工作科學(xué)性、準(zhǔn)確性的重要途徑，可以使出報的檢測結(jié)果更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性，避免產(chǎn)生不必要的檢測偏差甚至檢測錯誤。

參考文獻(xiàn)

[1]方文沐.杜惠敏.李天榮.燃料分析技術(shù)問答[M].中國電力出版社，2007.5.

[2]GB/T 211-2007 煤中全水分的測定方法[S].

[3]GB/T 212-2008 煤的工業(yè)分析方法[S].