煤泥全水分分析方法的探討

王娟

寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司 寧夏銀川 750400

1 煤泥概述

1.1 煤泥特性

煤泥泛指煤粉含水形成的半固體物，是煤炭生產(chǎn)過程中的一種產(chǎn)品，根據(jù)品種的不同和形成機(jī)理的不同，其性質(zhì)差別非常大，可利用性也有較大差別，其種類眾多，用途廣泛[1]。

煤泥可大體分為煉焦煤選煤廠的浮選尾煤、煤水混合物產(chǎn)出的煤泥、礦井排水夾帶的煤泥和矸石山澆水沖刷下來的煤泥。由于煤泥是經(jīng)過洗選而產(chǎn)生的，其具有粒度細(xì)、微粒含量多；持水性強(qiáng)，水分含量高；灰分含量高，發(fā)熱量較低等特點(diǎn)。

1.2 煤泥應(yīng)用

由于煤泥具有高水分、高粘性、高持水性和低熱值等諸多不利條件，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，長期被電力用戶拒之門外，以民用地銷為主要出路。改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)有了迅猛的發(fā)展，煤炭產(chǎn)量已躍居世界首位，市場形勢(shì)也發(fā)生了很大變化。煤炭加工的深度和廣度都在快速發(fā)展，煤泥的產(chǎn)量明顯上升。近些年，煤炭價(jià)格繼續(xù)呈現(xiàn)快速上漲勢(shì)頭，電煤供應(yīng)形勢(shì)日趨緊張，為了保證電煤的正常供應(yīng)并降低燃料成本，部分電廠開始采購價(jià)位較低的煤泥進(jìn)行摻配燃燒。

1.3 煤泥在應(yīng)用中存在的問題

在應(yīng)用過程中，煤泥的水分大、黏性強(qiáng)、高持水性、粒度細(xì)、微粒含量多，成泥塊兒狀，無法按照GB/T211-2007和GB/T19494．2-2004國標(biāo)要求進(jìn)行全水分測定及一般分析煤樣的制備工作，致使煤泥全水分測定方法不一致，全水分測定的準(zhǔn)確性較低且對(duì)熱值的影響較大。因此，在煤泥質(zhì)量監(jiān)督過程中存在一定的難度。

2 煤泥全水分分析方法的探討

2.1 煤泥全水分分析方法

空氣干燥法（一步法）：

①將所采取的煤泥用取樣鏟切割成較小的煤塊兒，堆錐摻和三次。

②用堆錐四分法縮分出不少于3kg的煤樣。

③將縮分出的煤樣用九點(diǎn)取樣法采?。?00±10）g的煤泥平攤在淺盤中。

④將淺盤放入預(yù)先加熱到（105-110）℃的空氣干燥箱中，在鼓風(fēng)條件下，連續(xù)干燥4小時(shí)。

⑤將淺盤取出，趁熱稱量（稱準(zhǔn)至0．1g）。

⑥進(jìn)行檢查性干燥，每次30min，直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0．5g或質(zhì)量增加時(shí)為止。在后一種情況下，采用質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量作為計(jì)算依據(jù)[2]。

2.2 兩步法

（1）外在水分：

①將所采取的煤泥用取樣鏟切割成較小的煤塊兒，堆錐摻和三次。

②用堆錐四分法縮分出不少于5kg的煤樣。

③將縮分出的煤樣充分混合后，鋪成一厚度不超過5cm且均勻的長方形，分成18個(gè)以上的小方塊，從中抽取全水分煤樣。

④稱取2kg煤泥攤平放置在淺盤中。

⑤在不高于40℃的空氣干燥箱中干燥（約5-7h）到可以直接破碎，記錄外在水分（稱準(zhǔn)至0．1g）。

表1 兩種方法試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)

（2）內(nèi)在水分：

①立即將測定外在水分后的煤樣破碎到粒度＜3mm，在預(yù)先干燥和已稱量過的稱量瓶內(nèi)迅速稱?。?0±1）g煤樣（稱準(zhǔn)至0．001g），平攤在稱量瓶中。

②打開稱量瓶蓋，放入預(yù)先加熱到（105-110）℃的干燥箱中干燥2h。

③從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上蓋，在空氣中放置5min，然后放入干燥器中，冷卻到室溫（約20min），稱量（稱準(zhǔn)至 0．001g）。

④進(jìn)行檢查性干燥，每次30min，直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0．01g或質(zhì)量增加時(shí)為止。內(nèi)在水分在2%以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查性干燥。

⑤結(jié)果計(jì)算：

式中：

Mt-煤樣的全水分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；

Mf-煤樣的外在水分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；

Minh-煤樣的內(nèi)在水分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；

3 分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 空氣干燥法的優(yōu)點(diǎn)

（1）全水分測定時(shí)間相對(duì)短些。

（2）實(shí)際操作簡單方便。

（3）基本滿足生產(chǎn)現(xiàn)場需求。

3.2 兩步法的優(yōu)點(diǎn)

（1）測得的全水分較空氣干燥法大一點(diǎn)。

（2）兩千克的烘干煤樣也可制備一般分析煤樣。

3.3 缺點(diǎn)

（1）空氣干燥法的缺點(diǎn)：實(shí)測全水分較兩步法測定的偏小。

（2）兩步法的缺點(diǎn)：

①煤樣干燥時(shí)間偏長。

②全水分測定過程相對(duì)較繁瑣。

③不能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需求。

3.4 數(shù)據(jù)分析

就某廠用以上兩種方法做的煤泥全水分?jǐn)?shù)據(jù)如表1：

通過表數(shù)據(jù)分析，一步法與兩步法的全水分測定結(jié)果偏差2%，上述兩種方法都可進(jìn)行煤泥全水分分析。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確，一步法用時(shí)短及操作簡單，測定數(shù)據(jù)滿足準(zhǔn)確性要求，更適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

4 煤泥全水分分析方法的展望

隨著全球溫室效應(yīng)的加劇以及出現(xiàn)酸雨的地區(qū)日益增多，因使用煤炭而造成的環(huán)境問題已日益受到世界各國的關(guān)注。煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì)提出：預(yù)計(jì)到2020年，我國煤炭需求量將達(dá)到28．4億噸，目前我國入選煤量已達(dá)到原煤的35%，2006年煤炭產(chǎn)量達(dá)到23．25億噸，入選煤量達(dá)到7．45億噸，僅2006年一年里煤泥的產(chǎn)量就達(dá)到了7500萬噸[3]。

煤泥堆積形態(tài)極不穩(wěn)定，自流而不成形，遇水即流失、風(fēng)干即飛揚(yáng)，作為廢料遺棄，造成的環(huán)保問題比洗煤矸大得多，極易產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，燃燒發(fā)電是煤泥資源化綜合利用的最佳處置方式，節(jié)約了大量常規(guī)電煤燃料，還降低了鍋爐磨損及電廠用電量，完全符合國家節(jié)能減排、低碳環(huán)保的要求。

電力用煤的日趨緊張，電力企業(yè)有效控制燃料成本成了重中之重。適量采購低熱值煤泥作為鍋爐摻配燃燒原料是降低燃料入廠標(biāo)煤單有效途徑之一，使煤泥在電力燃料需求中所占比例逐漸增大。