煤炭中外水分及外灰分對發(fā)熱量的影響

【摘 要】 煤炭的發(fā)熱量為煤炭質(zhì)量的重要參考指標(biāo)，其中煤炭的外水分及外灰分的波動會對煤炭發(fā)熱量產(chǎn)生影響，本文分析了煤炭外水分及外灰分同時(shí)發(fā)生變化時(shí)煤炭發(fā)熱量變化的幾種情況。

【關(guān)鍵詞】 煤炭 發(fā)熱量 外水分 外灰分

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.05.014

1 前言

眾所周知，煤炭發(fā)熱量高低的內(nèi)因與其煤化程度有關(guān)，煤炭的煤化程度越高其水分含量、腐酸值越少，煤炭的發(fā)熱量越高；煤化程度越低其水分、腐酸值及其它雜質(zhì)越高，其發(fā)熱量越低。那么在影響煤炭發(fā)熱量的外因中，外水分（煤炭水分減去內(nèi)水分為外水分），外灰分（煤炭灰分減去內(nèi)灰為外灰分）這兩項(xiàng)指標(biāo)與煤炭的發(fā)熱量均成反比關(guān)系，即指標(biāo)越大低位發(fā)熱量越低。

筆者一直在思考一個問題，水洗煤是提高煤炭質(zhì)量的最常用方法，但會導(dǎo)致煤炭質(zhì)量的損失，也就是說水洗煤是用煤炭的減噸（洗后使水分變化不大、灰分減小）換來品質(zhì)的提升。如果用一定量的水沖洗一定量的煤炭，然后使其外水流失不大，灰分減小，這種情況下發(fā)熱量的變化，因?yàn)橥馑衷龃髸?dǎo)致煤炭低位發(fā)熱量降低，但在沖洗的過程中其外灰也被沖洗掉了，導(dǎo)致其灰分減小低位發(fā)熱量反而增高，那么用水沖洗過的煤其最終的發(fā)熱量會如何變化。筆者試圖從理論上進(jìn)行探討，不足之處請讀者批評指正。

2 分析

假設(shè)一定質(zhì)量的煤代號及質(zhì)量設(shè)為A，其水分為B，灰分為C，固定碳為D（A、B、C、D均為質(zhì)量數(shù)）發(fā)熱量為Q，暫不考慮其它因素如揮發(fā)分的影響。在一定質(zhì)量A的煤炭中發(fā)熱量Q是由固定碳D產(chǎn)生的，那么B、C如果產(chǎn)生波動首先會影響質(zhì)量A發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致取樣時(shí)D值比例的變化。B的波動還會影響收到基低位發(fā)熱量的變化。

下面就具體分析當(dāng)B、C發(fā)生變化時(shí)發(fā)熱量會如何變化，（B+C+D）=A，產(chǎn)生的熱量為Q，經(jīng)水沖洗后如果該批煤的質(zhì)量A不變，說明經(jīng)水沖洗后的煤炭其增加的水分和沖洗掉的外灰持平，D在該批煤中的比例沒有發(fā)生變化，那么在同一實(shí)驗(yàn)室干燥到同一空干基水分的情況下，單位質(zhì)量的水分不變，外灰減少，那么D的比例肯定增加，該煤炭的彈簡發(fā)熱量應(yīng)為沖洗后的高，空干基高位、干基高位發(fā)熱量也應(yīng)為沖洗后的高，空干基及干基低位發(fā)熱量應(yīng)為沖洗后的高，因單位質(zhì)量的固定碳沒有變化，故收到基低位應(yīng)相同。

還有其它兩種情況：1、即沖洗后的質(zhì)量A變大，說明留在煤中的外水分質(zhì)量大于沖洗掉的煤炭外灰分。2、如沖洗后煤炭質(zhì)量A變小，說明沖洗掉的外灰質(zhì)量大于沖洗后留在煤中的水分質(zhì)量。下面分別分析這兩種情況：情況1，沖洗后雖然質(zhì)量A變大，但固定碳質(zhì)量D質(zhì)量不變，外水分及外灰分變化，實(shí)驗(yàn)時(shí)取單位質(zhì)量的一般分析基煤樣，實(shí)驗(yàn)過程不變，原來D值比例為（D/A）×100，現(xiàn)在為[D/（A+x）]×100，x為多出來的水減沖掉的外灰的值，（A+x）>A，那么單位質(zhì)量中的D值變小，但是根據(jù)以上所分析，在同一實(shí)驗(yàn)室同一空氣干燥基水分的條件下，單位質(zhì)量的D值還是增高（水分沒變，灰分減小，固定碳比例填補(bǔ)水分比例），該煤炭的彈簡發(fā)熱量應(yīng)為沖洗后的高，空干基高位、干基高位發(fā)熱量也應(yīng)為沖洗后的高，空干基及干基低位發(fā)熱量應(yīng)為沖洗后的高。對于收到基低位發(fā)熱量值而言因?yàn)閱挝毁|(zhì)量中其減少的外灰比例被水分占居，其固定碳D的比例為變小，所以其單位質(zhì)量的低位發(fā)熱量應(yīng)變小。

同樣道理，情況2沖洗后質(zhì)量A變小說明沖掉的外灰質(zhì)量大于留下的外水質(zhì)量，固定碳質(zhì)量同樣不變，實(shí)驗(yàn)時(shí)取單位質(zhì)量的一般分析基煤樣的實(shí)驗(yàn)過程不變，原來D值比例為（D/A）×100，現(xiàn)在為[D/（A-x）]×100，x為沖掉的外灰的值減留下來的水，同一實(shí)驗(yàn)室同一空氣干燥基水分的條件下該批煤的灰分比例變小，水分比例不變，固定碳比例變大，其彈簡發(fā)熱量將和增加的固定碳質(zhì)量及減少的外灰質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)槠涔潭ㄌ假|(zhì)量增加，而外灰質(zhì)量反而減少，其彈筒發(fā)熱量、空干基高位發(fā)熱量、干基高位發(fā)熱量應(yīng)該為增加，空干基低位、干基低位也為增加，對于收到基低位發(fā)熱量而言，外灰質(zhì)量C變小，水分B變大，固定碳D質(zhì)量不變，因?yàn)槠淇傎|(zhì)量A變小，所以其單位質(zhì)量的D值只可能變大，所以其收到基低位發(fā)熱量應(yīng)增高。

3 結(jié)論

綜上所述，在一定批量的煤炭中加水沖洗會引起煤中全水分及灰分的變化，在其空氣干燥基條件不變的情況下，其發(fā)熱量的彈筒值、空干基高位值、干基高位值乃至空干基低位、干基低位均為升高，收到基低位發(fā)熱量應(yīng)和煤炭的總質(zhì)量變化有關(guān)系，總質(zhì)量不變其單位質(zhì)量的固定碳比例不變，收到基低位發(fā)熱量不變，總質(zhì)量變大，其單位質(zhì)量的固定碳變小，收到基低位變小，總質(zhì)量變小，其單位質(zhì)量的固定碳比例變大，收到基低位發(fā)熱量變大。

以上觀點(diǎn)只是理論上的分析，實(shí)際操作中首先不可能有兩批品質(zhì)一樣的煤，其次在用水分進(jìn)行沖洗時(shí)還會引起煤炭中硫、氫等元素的變化導(dǎo)致?lián)]發(fā)分也會發(fā)生變化，理論觀點(diǎn)僅供參考。

作者簡介

王環(huán)宇，本科學(xué)歷，從事多年煤炭產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)工作。