淺談如何準(zhǔn)確測定燃煤內(nèi)在水分的含量

陳文慧

（茂名臻能熱電有限公司，廣東茂名　525000）

淺談如何準(zhǔn)確測定燃煤內(nèi)在水分的含量

陳文慧

（茂名臻能熱電有限公司，廣東茂名525000）

燃煤低位熱值是燃煤計價的主要指標(biāo)。測定內(nèi)在水分結(jié)果是否正確對燃煤低位熱值大小有著重要生物影響。根據(jù)燃煤內(nèi)在水分的定義和測定方法，分析影響燃煤內(nèi)在水分測定的各種因素，提出如何準(zhǔn)確測定燃煤內(nèi)在水分的方法，可供同行業(yè)人員參考。

燃煤內(nèi)在水分；燃煤收到基低位熱值；測定；精確化驗(yàn)結(jié)果

0前言

我國發(fā)展電力的基本特點(diǎn)是以燃煤為基礎(chǔ)，以火電為主，提高電氣化水平，要從提高發(fā)電效率、節(jié)約能源與解決環(huán)保三個方面來考慮，走可持續(xù)發(fā)展的道路。而燃煤發(fā)電廠中燃煤費(fèi)用占發(fā)電成本的70%以上。因此，掌握電力用煤特性檢測技術(shù)，確保入廠煤質(zhì)價相符，入爐煤符合鍋爐設(shè)計的要求，這對電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。

在電廠中由于燃煤的收到基低位熱值可以表示原煤實(shí)際中用來發(fā)電的熱值，故電廠購買電煤計價是使用燃煤的收到基低位熱值來進(jìn)行結(jié)算。燃煤低位熱值計算方法：燃煤收到基低位熱值的計算公式是Qar,net= （Qgr,ad-206Had）×（100-Mt）/（100-Mad）-23Mt，其中，Qar,net表示燃煤收到基低位熱值，Qgr,ad表示燃煤彈筒熱值，Had表示燃煤的氫值，Mt表示燃煤的全水，Mad表示燃煤的內(nèi)在水分。從公式中可見，除了燃煤的彈筒熱值和燃煤的全水外，燃煤內(nèi)在水分Mad的大小對Qar,net也有著重大的影響。如假設(shè)煤的Qgr,ad=25461J/g，Had=4.8%，Mt= 13.68%，只是將Mad=3.28%改為2.28%，則燃煤的收到基低位熱值Qar,net由21413J/g下降為21187J/g，即減少了226J/g。這個差異是非常大的，對電廠的計價會產(chǎn)生重大的影響。準(zhǔn)確測量燃煤的內(nèi)在水分，才能計算出準(zhǔn)確的Qar,net。另外，煤中水分的大小也是影響電廠運(yùn)行機(jī)組是否安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項重要指標(biāo)，準(zhǔn)確的內(nèi)水測量結(jié)果能幫助運(yùn)行人員調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行方式。

1　　測定方法

燃煤的內(nèi)在水分是指吸附或凝聚在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水，在實(shí)際測定中，是指在一定條件下煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時保持的水分。在電力系統(tǒng)中，測定燃煤的內(nèi)在水分的方法普遍采用空氣干燥法，即稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105～110℃鼓風(fēng)干燥箱中，在空氣流中干燥至恒重，然后根據(jù)煤樣的失重來計算出水分含量。

2　　影響內(nèi)水測定的因素

2.1實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

進(jìn)行燃煤內(nèi)在水分測試的化驗(yàn)室要求溫度和濕度都要相對穩(wěn)定。因?yàn)槊簶釉谡麄€分析過程中要經(jīng)常接觸空氣，要達(dá)到空氣干燥狀態(tài)，因此穩(wěn)定的工作環(huán)境才能保證獲得精準(zhǔn)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外，化驗(yàn)室的濕度也不能夠太高，否則不容易使煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)。穩(wěn)定和適宜的化驗(yàn)環(huán)境可通過空調(diào)等來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2煤樣的制備

茂名臻能熱電有限公司中燃煤通過采樣、制樣和縮分后被送到化驗(yàn)室中作進(jìn)一步的制備，磨成粒度小于0.20mm的煤粉。磨粉前首先要將煤樣放入不高于50℃鼓風(fēng)的烘箱中進(jìn)行烘干2～4h，拿出放在空氣中待與空氣濕度達(dá)到平衡后，全部磨細(xì)到粒度小于0.20mm的煤粉,將煤粉摻和均勻，裝瓶作分析試樣用。在樣品制樣過程中，有些單位為加速煤樣的干燥而提高烘箱的干燥溫度，結(jié)果致使煤樣處于干燥或半干燥狀態(tài)，即使長時間放入空氣中也無法達(dá)到空氣干燥狀態(tài)，所測的Mad會比實(shí)際結(jié)果偏小，甚至?xí)『芏?，如僅僅在0.5%左右。因此絕對不能夠?yàn)楣?jié)省時間而提高干燥溫度。其次，用磨煤機(jī)磨粉前要檢查篩子是否有磨損現(xiàn)象。通過磨損的篩子磨出的煤粉可能會有部分煤粒大于0.20mm，這樣的煤樣可能會因在規(guī)定時間內(nèi)干燥不完全致使測定結(jié)果會偏小。最后，剛磨完后的煤樣因磨煤機(jī)工作時發(fā)熱必須放在空氣干燥一定時間，使之達(dá)到空氣干燥狀態(tài)。有許多單位將磨完后的煤樣立即裝瓶，這樣在稱量時煤樣因沒有達(dá)到空氣干燥狀態(tài)，天平讀數(shù)無法穩(wěn)定，最后分析結(jié)果誤差增大，測定結(jié)果也會偏小。另外，裝瓶的煤樣必須按要求不多于瓶中的3/4，否則會因沒有足夠的空間導(dǎo)致煤樣無法混合均勻。

2.3煤樣的稱量

為維護(hù)天平，不少單位平時都在天平內(nèi)放置干燥劑。而分析內(nèi)在水分的煤樣粒度不大于0.2mm，表面積大，顆粒分散，煤樣的水分極易丟失。為獲得精確的內(nèi)水含量，茂名臻能熱電有限公司在使用天平稱量煤樣測定煤樣內(nèi)水時采取的操作方式是：稱量煤樣之前，將天平內(nèi)的干燥劑取出，同時將天平的邊門打開以確保空氣進(jìn)入，讓天平內(nèi)的空氣也能達(dá)到干燥狀態(tài)，再將煤樣放入快速稱量。稱量結(jié)束后再將干燥劑在放回其中。有些化驗(yàn)員為貪方便，稱量時未將干燥劑取出，煤樣中內(nèi)水就會被干燥劑逐漸吸收，樣品的重量逐漸減輕，天平示數(shù)無法穩(wěn)定，且化驗(yàn)結(jié)果會因水分被干燥劑吸收部分而偏低。

2.4干燥箱的使用

干燥箱是是測定煤樣水分的重要設(shè)備。其工作原理是在干燥箱的底部和頂部分別設(shè)有可調(diào)的進(jìn)氣孔和排氣孔以形成對流。箱內(nèi)空氣借助安裝在底部的電阻絲熱源加熱，并不斷形成自然對流，使要干燥的物質(zhì)溫度不斷升高，迫使其中水分逸出，直至完全干燥為止。由于自然對流的干燥箱熱源來自底部，不同層高存在著溫差，溫度不均勻，因此，溫度計所指示的溫度只能代表該層高的平均溫度，不能代表箱內(nèi)各處的溫度。而干燥箱中鼓風(fēng)機(jī)能強(qiáng)迫箱內(nèi)熱空氣進(jìn)行對流，并產(chǎn)生擾亂氣流，這有助于消除箱內(nèi)不同層高度的溫度區(qū)別，同時也加速了煤樣的干燥速度。因此，在將煤樣放入干燥箱前3～5min就要開始鼓風(fēng)，并一直到干燥完畢。另外，在干燥時要注意不能同時放入過多的樣品，過多樣品會導(dǎo)致箱內(nèi)空氣無法正常進(jìn)行對流，水分無法及時逸出，可能會導(dǎo)致測量結(jié)果偏低。使用干燥箱時還要注意不同類型的煤干燥的時間是不一樣的，要嚴(yán)格掌握：煙煤干燥1h，無煙煤干燥1～1.5h。事實(shí)上，即使同一煤種，不同的煤源，干燥時間也不一定相同，干燥的時間以達(dá)到完全干燥來合理掌握。

2.5檢查性干燥

測定煤樣內(nèi)在水分要進(jìn)行檢查性干燥。每次30min,直到連續(xù)兩次干燥煤樣質(zhì)量減少不超過0.0010g或質(zhì)量增加時為止。有些單位為節(jié)省時間不做檢查性干燥實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為差別不大。但對于內(nèi)水較大的煤樣，干燥1h或1.5h是無法干燥完全的，如茂名臻能熱電有限公司燃煤的內(nèi)水有時會達(dá)到6%甚至更高，如果不按要求做檢查性干燥，測定結(jié)果將會嚴(yán)重偏低（水分在2.00%以下時不必進(jìn)行檢查性干燥）。

2.6 稱量瓶在干燥器中冷卻時間的控制

每次稱量瓶從干燥箱中取出后要立即加蓋，放入干燥器中冷卻至室溫。稱量瓶在干燥器中冷卻時間要嚴(yán)格控制好，一般要冷卻15～20min，視環(huán)境溫度而定：環(huán)境溫度較低冷卻時間長些，環(huán)境溫度較高冷卻時間可短些。如冷卻時間不夠過早稱量，因稱量瓶溫度還高于室溫，而稱量瓶瓶蓋無法完全密封，熱的煤樣會因稱量瓶內(nèi)產(chǎn)生微負(fù)壓而從空氣中不斷吸收水分，使干燥過的煤樣質(zhì)量不斷增加，稱量數(shù)據(jù)不斷逐漸增大，導(dǎo)致測量結(jié)果偏低。如冷卻時間過長，煤樣同樣會從空氣中不斷吸收水分，同樣也會導(dǎo)致測量結(jié)果偏低。因此稱量瓶在干燥器中冷卻時間要嚴(yán)格控制好。

2.7測量儀器的校驗(yàn)

煤樣水分的測定主要使用的儀器是天平和烘箱。要獲得精密度高的測量結(jié)果，平時必須精心維護(hù)好測試儀器，還要定期找有資質(zhì)的計量部門對測試儀器進(jìn)行校驗(yàn)，避免測試結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。特別是烘箱，要仔細(xì)測定在設(shè)定溫度105～110℃時箱內(nèi)每個部位溫度是否都在要求范圍內(nèi)。進(jìn)行水分分析時務(wù)必將煤樣放入所設(shè)溫度的恒溫區(qū)內(nèi)。這樣才能保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.8化驗(yàn)員的操作

要獲得精確的測試結(jié)果，化驗(yàn)人員的工作態(tài)度和操作水平至關(guān)重要。平時要加強(qiáng)化驗(yàn)人員的思想政治建設(shè)，要組織化驗(yàn)理論的學(xué)習(xí)和操作技能的培訓(xùn)，要規(guī)范測定的操作規(guī)程。化驗(yàn)人員嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和良好的工作技能是獲得精確測定結(jié)果的保證。

3結(jié)語

燃煤內(nèi)在水分的測定過程繁多，只有在化驗(yàn)人員、化驗(yàn)儀器、化驗(yàn)方法等各方面認(rèn)真對待，才能獲得準(zhǔn)確的測定結(jié)果，更好地維護(hù)電廠的經(jīng)濟(jì)利益和保證運(yùn)行機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

［1］曹長武.電力用煤采制化技術(shù)及其應(yīng)用 ［M］.中國電力出版社，2005.

［2］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，2006.

陳文慧（1972-），女，本科，工程師，從事電力化學(xué)化驗(yàn)工作。