煤炭中全水分對(duì)發(fā)熱量的影響分析

潘 倩

（山西國(guó)金電力有限公司，山西 呂梁 032100）

引言

煤炭作為當(dāng)前社會(huì)應(yīng)用最廣泛的動(dòng)力燃料，其發(fā)熱量與經(jīng)濟(jì)價(jià)值成正比關(guān)系，但是由于煤炭存儲(chǔ)問題，或是煤炭需要加工洗選，導(dǎo)致煤炭中的全水分過高。因此，為使煤炭能夠?qū)崿F(xiàn)最大發(fā)熱量，應(yīng)掌握全水分對(duì)發(fā)熱量的影響，從而落實(shí)實(shí)驗(yàn)室管理等諸多解決措施。

1 全水分相關(guān)概述

所謂全水分，主要是指煤炭?jī)?nèi)外存在的水分，前者存在于煤炭毛細(xì)孔內(nèi)，后者則存在于非毛細(xì)孔和煤炭表面與縫隙中的水分，即表面水分[1]。在日常煤炭相關(guān)工作中，很難分出這兩種水分，但是為了提高煤炭的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，需要開展實(shí)驗(yàn)室分析對(duì)煤炭全水分進(jìn)行檢測(cè)與區(qū)分。一般情況下采取的區(qū)分方法是對(duì)空氣濕度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)煤炭和空氣達(dá)到濕度平衡時(shí)，那么仍存在于煤炭的水分就是內(nèi)在水分，而消失的水分為外在水分。作為影響煤炭發(fā)熱量的關(guān)鍵要素，全水分代表剛被開采出來(lái)，或是單位剛接收到和即將投入使用時(shí)煤炭的水分。

2 分析全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響

煤炭以發(fā)熱量計(jì)價(jià)，隨著社會(huì)的發(fā)展煤炭?jī)r(jià)格逐漸趨近于使用價(jià)值，發(fā)熱量計(jì)價(jià)方式逐漸細(xì)化，比如限定最低發(fā)熱量，或是以卡計(jì)價(jià)等，但無(wú)論如何變化，發(fā)熱量都是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定及計(jì)算而來(lái)，計(jì)算結(jié)果直接影響煤炭最終的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，應(yīng)分析全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響，具體如下：

2.1 發(fā)熱量計(jì)算公式分析影響

發(fā)熱量作為表征煤炭特性的綜合指標(biāo)，為掌握全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量所造成影響的規(guī)律，抽取某煤礦兩個(gè)月的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表，經(jīng)審查，分析依據(jù)共為87 個(gè)，之后以發(fā)熱量區(qū)間為依據(jù)對(duì)煤樣進(jìn)行分析與排序，結(jié)果為：當(dāng)發(fā)熱量在20.9 kJ/g 時(shí)，煤樣數(shù)為5 個(gè)，占煤樣總數(shù)比例為5.56%，全水分在26.6%～17.8%范圍內(nèi)；當(dāng)發(fā)熱量區(qū)間為20.9 kJ/g～21.3 kJ/g 時(shí)，煤樣數(shù)為6 個(gè)，占總數(shù)的6.67%，全水分在22.2%～20.2%范圍內(nèi)；當(dāng)發(fā)熱量區(qū)間為21.3 kJ/g～21.8 kJ/g 時(shí)，煤樣數(shù)為6 個(gè)，占總數(shù)的17.78%，全水分在21.6%～16.2%范圍內(nèi)；當(dāng)發(fā)熱量區(qū)間為21.8 kJ/g～22.2 kJ/g時(shí)，煤樣數(shù)為23 個(gè)，占總數(shù)的25.56%，全水分在20.1%～17.4%范圍內(nèi)；當(dāng)發(fā)熱量為22.2 kJ/g時(shí)，煤樣數(shù)為37 個(gè)，占總數(shù)的41.11%，全水分在20.0%～12.7%范圍內(nèi)。由此可見，當(dāng)?shù)匚话l(fā)熱量區(qū)間為100 大卡時(shí)，煤炭全水分區(qū)間分布較廣，而且，煤炭發(fā)熱量較低時(shí)，煤炭全水分含量較高，所以，煤炭發(fā)熱量的高低與其全水分含量的大小具有直接關(guān)系，且其發(fā)熱量會(huì)隨著全水分含量的增加有所下降[2]。此外，由于存在多種要素影響煤炭發(fā)熱量，所以還需要使用低位發(fā)熱量的計(jì)算公式分析全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響，計(jì)算公式為：Qnet，ar=（Qgr，ad-206Had）×[（100-Mt）/100-Mad]-23Mt。式中：Qgr，ad為空氣干燥時(shí)煤樣的恒榮高位發(fā)熱量，J/g，Qnet，ar為煤炭低位發(fā)熱量，kJ/kg；Had為煤樣中H 元素測(cè)定值，%；Mad為空氣干燥基水分，%；Mt為全水分，%。由該計(jì)算公式可將，影響煤炭發(fā)熱量的要素有水分、全水分、H元素含量、彈筒發(fā)熱量，這些要素之間具有十分緊密的聯(lián)系，為進(jìn)一步獲得全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響，根據(jù)該計(jì)算公式內(nèi)涵要素進(jìn)行如下分析。

1）以全水分區(qū)間為基礎(chǔ)進(jìn)行劃分與排序。當(dāng)煤炭全水分在16%以下時(shí)，煤樣數(shù)為6 個(gè)，占煤樣總數(shù)比例為11.32%，低位發(fā)熱量在23.0 kJ/g～23.3 kJ/g范圍內(nèi)；當(dāng)全水分區(qū)間在16.0%～17.0%時(shí)，煤樣數(shù)為6 個(gè)，占總數(shù)的11.32%，低位發(fā)熱量在22.6 kJ/g～23.2 kJ/g范圍內(nèi)；當(dāng)煤炭全水分在17.0%～18.0%時(shí)，煤樣數(shù)為9 個(gè)，占煤樣總數(shù)比例為16.98%，低位發(fā)熱量在21.6 kJ/g～22.6 kJ/g范圍內(nèi)；當(dāng)煤炭全水分在18.0%～19.0%時(shí)，煤樣數(shù)為7 個(gè)，占煤樣總數(shù)比例為13.21%，低位發(fā)熱量在21.3 kJ/g～22.6 kJ/g范圍內(nèi)；當(dāng)煤炭全水分在19.0%～20.0%時(shí)，煤樣數(shù)為13 個(gè)，占煤樣總數(shù)比例為24.53%，低位發(fā)熱量在21.3 kJ/g～22.2 kJ/g范圍內(nèi)；當(dāng)煤炭全水分在20.0%～21.0%%時(shí)，煤樣數(shù)為9 個(gè)，占煤樣總數(shù)比例為16.98%，低位發(fā)熱量在20.9 kJ/g～22.2 kJ/g范圍內(nèi)；當(dāng)全水分大于21.0%時(shí)，煤樣數(shù)為3 個(gè)，占總數(shù)的5.66%，沒有低位發(fā)熱量。由此可見，當(dāng)煤炭全水分在17%以下時(shí)，其發(fā)熱量在22.6 kJ/g以上，整體較高且相對(duì)穩(wěn)定，但是隨著煤炭全水分的增加，其發(fā)熱量出現(xiàn)波動(dòng)區(qū)間，且發(fā)熱量不斷降低。綜上，當(dāng)煤炭全水分區(qū)間較小時(shí)，其發(fā)熱量較高，二者成反比例關(guān)系。

2）假設(shè)全水分是變量，而水分、H 元素含量以及彈筒發(fā)熱量是固定不變的，煤炭發(fā)熱量計(jì)算與比較數(shù)據(jù)為：H 含量為4.42%，水分為9.24%，彈筒發(fā)熱量為26 067 J/g 時(shí)，當(dāng)煤炭全水分為17.9%時(shí)，其低位發(fā)熱量為22.3 kJ/g；當(dāng)煤炭全水分為19.9%時(shí)，其低位發(fā)熱量為22.0 kJ/g；當(dāng)煤炭全水分為16.9%時(shí)，其低位發(fā)熱量為22.6 kJ/g。在該煤樣均值條件下，并將參數(shù)帶入到Qnet，ar=（Qgr，ad-206Had）×[（100-Mt）/100-Mad]-23Mt中，可以得出，當(dāng)在提高1%的煤炭全水分含量時(shí)，將會(huì)給煤炭發(fā)熱量帶來(lái)較大的變化波動(dòng)，低位發(fā)熱量隨之出現(xiàn)變化，可能提高或是降低0.30 kJ/g。

2.2 影響結(jié)論

由此可見，煤炭發(fā)熱量受到多種因素的影響，其中與全水分線性關(guān)系較差，但是全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量影響較大，具體影響規(guī)律為：低位發(fā)熱量在20.9 kJ/g～23.3 kJ/g范圍內(nèi)，當(dāng)煤炭全水分含量提高1%時(shí)，煤炭發(fā)熱量會(huì)降低0.30 kJ/g；當(dāng)煤炭全水分含量下降1%時(shí)，煤炭發(fā)熱量會(huì)提高0.30 kJ/g。

3 應(yīng)對(duì)煤炭全水分對(duì)其發(fā)熱量影響的有效措施

發(fā)熱量作為衡量煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要指標(biāo)，應(yīng)對(duì)煤炭全水分含量進(jìn)行控制，以此應(yīng)對(duì)該因素對(duì)發(fā)熱量的影響，具體措施如下：

實(shí)驗(yàn)室分析是決定煤炭最終經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)合理的煤炭銷售計(jì)價(jià)，主要工作之一就是做好化驗(yàn)室改革，落實(shí)全面的存放和管理，以此保證煤樣質(zhì)量，降低全水分對(duì)煤炭的影響。比如，合理保管煤樣，掌握煤樣與性質(zhì)以及存儲(chǔ)外部環(huán)境之間的關(guān)系，避免煤樣變質(zhì)，比如可以在存儲(chǔ)煤樣時(shí)使用（NH4）2SO4以及NH4O3等化學(xué)試劑，從而吸收空氣中的水分，降低煤樣中的全水分含量。此外，在存放煤樣時(shí)，要保證容器具有良好密封性，且處于低溫、干燥以及無(wú)陽(yáng)光直射的區(qū)域，同時(shí)，采樣后及時(shí)承重并記錄，在制樣前再次承重，從而掌握全水分含量，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支持。此外，還應(yīng)控制煤炭開采生產(chǎn)過程，優(yōu)化煤炭開采工藝，降低水文地質(zhì)對(duì)煤炭全水分的影響，同時(shí)采用“風(fēng)水”結(jié)合的辦法降低用水量，提高原煤加工系統(tǒng)的科學(xué)合理性，一方面清除浮煤，另一方面通過用水量的減少降低煤炭水分[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，煤炭全水分對(duì)其發(fā)熱量具有直接影響意義，為避免煤炭基熱值受到影響，保證煤炭?jī)r(jià)格，應(yīng)深入分析并掌握全水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的具體影響與規(guī)律，以此為基礎(chǔ)對(duì)全水分進(jìn)行控制，從而在保證煤炭質(zhì)量的前提下，提高煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值。