煤中水分對(duì)火電用煤收到基低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)的影響

1、煤中水分對(duì)電廠用煤收到基低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)的影響電廠生技部煤化驗(yàn)王雪芬摘 要：介紹了收到基低位發(fā)熱量的概念、煤中水分的存在形式和水分對(duì)收到基低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)的影響，結(jié)合火電廠入廠煤收到基低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)的實(shí)際運(yùn)作，并且指出要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)煤中水分進(jìn)行測(cè)定。關(guān)鍵詞：煤中水分；低位發(fā)熱量；計(jì)價(jià)； 1 煤中水分的存在形式煤中水分根據(jù)其結(jié)合狀態(tài)分為游離水和化合水兩大類。游離水是以物理狀態(tài)(吸附、附著等機(jī)械方式)與煤結(jié)合；化合水是以化合方式同煤中的礦物質(zhì)結(jié)合，是礦物晶格的一部分，即結(jié)晶水，也叫結(jié)合水，如硫酸鈣（caso42h2o）中所含的結(jié)晶水和高嶺土al2o32sio22h2o)中的結(jié)晶水。游離水根據(jù)其結(jié)

2、構(gòu)狀態(tài)又可分為內(nèi)在水分和外在水分兩種，吸附和凝聚在煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水稱為內(nèi)在水分（在實(shí)際的測(cè)定當(dāng)中，是指煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)保留下來的水分，在常溫下不會(huì)失去）；附著在煤粒表面上的水稱為外在水分（在實(shí)際的測(cè)定當(dāng)中，是指煤樣與周圍空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)所失去的水分）。外在水分不穩(wěn)定，受環(huán)境條件影響，通常在4550的溫度下經(jīng)過一段時(shí)間后即能蒸發(fā)掉；內(nèi)在水分比外在水分較難蒸發(fā)，要在105110的溫度下經(jīng)過一定時(shí)間才能蒸發(fā)掉；而結(jié)晶水通常要在200以上才能分解析出。2 收到基低位發(fā)熱量的概念實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，化驗(yàn)人員用量熱儀直接測(cè)得的發(fā)熱量是彈筒發(fā)熱量。由彈筒發(fā)熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后得到的是高位發(fā)熱量

3、；由高位發(fā)熱量減去產(chǎn)物中全部水分（煤中原有的水和煤中氫燃燒生成的水）的汽化熱后，得到的則是低位發(fā)熱量。實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，煤在鍋爐和氧彈內(nèi)燃燒的條件不一樣，所得燃燒產(chǎn)物不同，因而得到的熱量也不同。煤在鍋爐內(nèi)燃燒，其中氮基本以游離狀態(tài)隨著煙氣排到大氣中，而煤在氧彈中燃燒時(shí)，則氮形成一定量的硝酸，從而增加了相應(yīng)的硝酸形成熱。煤在鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)，可燃硫（黃鐵礦和有機(jī)硫）氧化成二氧化硫隨煙氣擴(kuò)散到大氣中；而在氧彈中燃燒時(shí)，則幾乎全部氧化成三氧化硫，并與水反應(yīng)形成硫酸并放熱，從而增加這部分熱量（相當(dāng)于硫酸和二氧化硫兩者生成熱之差）。煤在鍋爐燃燒時(shí)，其中水分（含氫燃燒生成的水分）以氣體狀態(tài)隨煙氣排入大氣中，而在

4、氧彈中燃燒時(shí)這些氣態(tài)水都凝結(jié)成液態(tài)水，從而釋放出相應(yīng)的熱量（水的凝結(jié)熱）。由此可知，煤在鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)，得不到硫酸、硝酸的生成熱和水的汽化熱這三部分熱量，所得的最大理論熱值也就是彈筒熱值扣除這三部分熱量后的熱量，即收到基低位發(fā)熱量。 3 水分對(duì)結(jié)果（或計(jì)價(jià)）的影響 煤中水分是煤質(zhì)計(jì)價(jià)中一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。精煤計(jì)價(jià)時(shí)，要扣除超過計(jì)量水分的那部分水。動(dòng)力煤收到基低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)時(shí)，低位熱值的計(jì)算中也減去了水分的影響。 煤燃燒過程中，煤中水分吸收大量的熱量變?yōu)樗羝徽舭l(fā)掉，帶走了一部分熱量使鍋爐熱效率降低；煤中水分多使煤的著火點(diǎn)升高，引火困難，影響燃燒速度，降低爐膛溫度；水分蒸發(fā)汽化，增加了煙氣量，提高

5、了引風(fēng)機(jī)的電力消耗；適當(dāng)?shù)乃制笈c鍋爐中灼燒的焦碳反應(yīng)生成水煤氣，有利于燃燒。煤中水分的增多，不但消耗熱量，造成運(yùn)輸過程中運(yùn)力的浪費(fèi)，而且影響煤炭的正常輸送、破碎、儲(chǔ)存和煤樣的制備。例如在寒冷地區(qū)的冬季，煤的水分過大就會(huì)與車皮凍結(jié)造成無法卸車，水分大的煤堆放在露天，由于凍結(jié)而無法運(yùn)輸使用。但煤炭水分過低，運(yùn)輸過程中由于煤粉的飛揚(yáng)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。31 理論關(guān)系 彈筒發(fā)熱量轉(zhuǎn)換到干基高位發(fā)熱量公式為：q gr,d=qb,ad(94.1sb.ad+qb,ad)100（100mad） （1）式（1）中q gr,d 干燥基煤的高位發(fā)熱量。j/g qb,ad 分析試樣的彈筒發(fā)熱量，j/g mad

6、煤的分析水分， sb.ad 由彈筒洗液測(cè)得的煤的含硫量， 94.1 煤中每1硫?qū)嶂档男Ｕ担琷 硝酸校正系數(shù)當(dāng)q b,ad16.70mj/kg 時(shí)，0.001；當(dāng)16.7qb,ad25.1 mj/kg時(shí)，0.0012當(dāng)qb,ad25.1 mj/kg時(shí)，0.0016當(dāng)煤中全硫含量st.ad低于4或彈筒發(fā)熱量qb,ad大于14.60mj/kg時(shí)，可用全硫st.ad代替彈筒洗液硫sb.ad。從公式（1）看出，由彈筒發(fā)熱量qb,ad計(jì)算干燥基高位發(fā)熱量q gr,d時(shí)，分析水分mad對(duì)計(jì)算值有影響。若設(shè)定全硫值不變，當(dāng)彈筒發(fā)熱量在22.0028.00mj/kg范圍內(nèi)時(shí)，分析水分每增加1，干燥基發(fā)熱量增

7、加220290 j/g。干基高位發(fā)熱量換算到收到基低位發(fā)熱量公式為：qnet,ar=(qgr,d206hd)（100mt）/100-23mt （2）式（2）中qnet,ar 煤的收到基低位發(fā)熱量，j/g。 qgr,d 煤的干燥基高位發(fā)熱量，j/g。 mt 煤的全水分，。 hd 煤的干燥基氫值，。從公式（2）看出，由干基高位發(fā)熱量q gr,d計(jì)算收到基低位發(fā)熱量時(shí)，全水分mt對(duì)計(jì)算值有影響。若設(shè)定氫值不變，當(dāng)彈筒發(fā)熱量在22.0028.00mj/kg范圍內(nèi)時(shí)，全水分每增加1，收到基低位發(fā)熱量降低230295 j/g。32 水分對(duì)結(jié)果的影響分析水分對(duì)計(jì)算高位發(fā)熱量影響很大，而很多化驗(yàn)員由于分析水分

8、測(cè)定簡(jiǎn)單而往往忽視其重要性，使發(fā)熱量的計(jì)算結(jié)果因分析水分錯(cuò)誤而發(fā)生錯(cuò)誤，造成數(shù)據(jù)的可比性差。例如某一樣品的彈筒發(fā)熱量測(cè)定值為27360j/g ,分析水分為2.90，全硫含量為1.83，由式（1）計(jì)算得出干燥基高位發(fā)熱量正確結(jié)果為27955j/g。如果其他數(shù)據(jù)不變，分析水分測(cè)定值有誤，若分析水分為1.90，報(bào)出干燥基高位發(fā)熱量結(jié)果則為27670j/g，與正確結(jié)果相差285 j/g。由于分析水分測(cè)定值的不準(zhǔn)確而使干燥基高位發(fā)熱量報(bào)出值低了285 j/g（約為68卡克），大大超出同一實(shí)驗(yàn)室允許的誤差。反之，如果分析水分由于測(cè)定有誤，測(cè)定值為3.90，則計(jì)算得出的干燥基高位發(fā)熱量結(jié)果為28246j/g

9、，與正確結(jié)果相差291 j/g（約為70卡克），同樣大大超出了同一試驗(yàn)室允許的誤差。那么由式（2）可以看出，在其他數(shù)據(jù)一定的情況下，qgr,d（干基高位熱值）高，qnet,ar（收到基低位熱值）就高，qgr,d低，qnet,ar就低。而對(duì)于全水分，從計(jì)算公式（2）中看出，干基高位熱值換算到低位熱值時(shí)主要涉及干基氫值和全水分，而煤中的氫值主要受煤種的影響，對(duì)同一礦區(qū)的煤而言，氫值(hdaf)的變化不大。對(duì)火電用煤若設(shè)定氫值(hd=3.98)不變，當(dāng)干基高位發(fā)熱量在28.00mj/kg時(shí)，全水分每增加1或減少1%,，收到基低位發(fā)熱量將減少或者增加71卡/克左右。那么我們現(xiàn)在把全水分正確數(shù)據(jù)設(shè)定為1

10、5.16，那么其收到基低位熱值為5431卡克；如果全水分測(cè)定結(jié)果有誤，其測(cè)定結(jié)果為14.16的話，那么其收到基低位發(fā)熱量為5501卡克，與正確結(jié)果相差+70卡克；如果全水分測(cè)定結(jié)果為16.16的話，那么其收到基低位發(fā)熱量為5360卡克，與正確結(jié)果相差71卡克。4 測(cè)定煤中水分應(yīng)注意的問題由上述可知，煤中全水分和分析水分測(cè)定的正確與否，對(duì)最終計(jì)算煤的收到基低位熱值有很大的影響，而火電廠對(duì)于煤的計(jì)價(jià)是按收到基低位熱值來衡量的。因此在測(cè)定煤中水分時(shí)，要注意如下事項(xiàng)：1.要檢查來樣密封性，即采取的全水分煤樣要保存在密封良好的容器內(nèi)，并且放在陰涼的地方；2.制樣操作要迅速，最好采用密封式破碎機(jī)，即保證制

11、樣和分析中不失水也不吸水，保持原來的含水狀態(tài)；3.全水分樣品送到化驗(yàn)室后，應(yīng)立即測(cè)定；4.全水分測(cè)定的煤樣不宜過細(xì)，若需要用較細(xì)的煤樣，則選用密封式破碎機(jī)制樣，或采用兩步法進(jìn)行全水分測(cè)定；5.測(cè)定過程中要防止煤樣氧化，因?yàn)檠趸髸?huì)增重，造成測(cè)定結(jié)果偏低；6.要用鼓風(fēng)干燥箱；7.在稱取煤樣前，應(yīng)將密封容器中的煤樣混合至少1分鐘后再稱量；8.全水分測(cè)定是規(guī)范性的測(cè)定項(xiàng)目，因此，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定要求進(jìn)行操作。5 結(jié)束語分析基水分和全水分在收到基低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)中起著舉足輕重的作用，煤中分析水分的測(cè)定是一個(gè)基礎(chǔ)但又十分重要的測(cè)試項(xiàng)目。因此我們煤化驗(yàn)室的檢測(cè)人員對(duì)全水分和分析水分的測(cè)定必須引起高度重

12、視，現(xiàn)在我們煤化驗(yàn)全水分采用的是一步法和兩步法進(jìn)行對(duì)照的方法來鑒別全水分的準(zhǔn)確性；分析水分是嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，即平行樣測(cè)定。全水分樣品最好是單獨(dú)采取，盡可能地縮短測(cè)定全水分周期，把水分損失控制到最小，公正、公平和科學(xué)地運(yùn)用收到基低位發(fā)熱值計(jì)價(jià)，避免產(chǎn)生不必要的質(zhì)量糾紛。因?yàn)闊o論是對(duì)煤炭供應(yīng)方還是需求方，全水分和分析水分如有差錯(cuò)，將會(huì)對(duì)煤炭的結(jié)算有很大的影響，這對(duì)任何一方都不利。由上述全水分和分析水分如果有測(cè)定誤差的話,那么無論是分析水分或全水分,如果測(cè)定結(jié)果相差1%的話,那么將導(dǎo)致收到基低位發(fā)熱量要相差大約70卡。而隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)程度的不斷提高，作為結(jié)算主要依據(jù)的收到基低位發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，成了供需雙方關(guān)注的主要焦點(diǎn)。就拿原煤來說，發(fā)熱量在5000卡的，按價(jià)格750元每噸來推算，如果由于水分相差1而導(dǎo)致發(fā)熱量相差大約70卡，進(jìn)而可以核算到煤的價(jià)格要相差10.5元每噸；如果拿煤泥來說的話，發(fā)熱量在4000卡的話，按價(jià)格460元每噸來推算，如果由于水分相差1而導(dǎo)致發(fā)熱量相差大約70卡，進(jìn)而可以推算到煤的價(jià)格要相差8.05元每噸。根據(jù)一批次來煤為5000噸的話，這批次