淺析煤樣制備空氣干燥濕度平衡的重要性

徐旭

【摘 要】實踐證明，煤樣制備過程的誤差約占采制化總方差的16%，制樣過程的不規范將直接影響燃煤的結算計價。本文通過對40℃下空氣干燥后的0.2mm煤樣在不同時間基進行與大氣濕度平衡狀態下的試驗分析，指出煤樣制備最后階段空氣干燥后進行大氣濕度平衡的重要性。

【關鍵詞】煤樣；水分；空氣干燥；濕度平衡

1 煤的制樣

煤的制樣是指使煤樣達到分析或試驗狀態的過程。

2 煤中水分存在的形態

煤中水分按結合狀態可分為游離水和化合水兩大類，游離水以吸附、附著等機械方式與煤結合；而化合水則以化合方式同煤中的礦物質結合，是礦物晶格的一部分。游離水按其賦存狀態可分為外在水分和內在水分。

外在水分是指吸附在煤顆粒表面上或非毛細孔中的水分。會在空氣中不斷蒸發，直至與空氣濕度達到平衡為止。

內在水分是指吸附或凝聚在煤炭毛細孔中的水分，其在常溫下不會丟失，只有加熱到105℃以上時才能分解出。在煤質分析中以空氣干燥基水分（Mad）表示。

3 煤樣空氣干燥的定義和目的

國標中對煤樣空氣干燥的定義既規定了操作要求，又作了量化。將煤樣鋪成均勻的薄層（厚度不超過煤樣標稱最大粒度的1.5倍或表面負荷為1g/cm2，取厚的一種），在環境溫度下使之與大氣濕度達到平衡。煤樣干燥也可在溫度不超過50℃或40℃的干燥箱內進行，但干燥后必須將干燥煤樣置于環境溫度下冷卻使之與大氣濕度達到平衡，且每1h后，煤樣的質量變化不超過0.1%為止。40℃干燥后一般冷卻時間3h即可。

空氣干燥的目的，一是因為有些煤樣外在水分較高，而制樣設備對制備的煤樣一般均有水分要求，干燥為了便于煤樣的順利破碎和縮分；二是為了避免煤樣分析過程中水分發生變化，影響分析數據的準確性。

4 濕度平衡對煤樣分析數據的影響

由于實際分析過程中，受人員、環境、設備等因素的影響，幾乎不可能做到將煤樣的水分和其它測定項目同步進行測定。兩者測定時間間隔越大，帶來的水分變化就越大。如果分析前先對煤樣進行空氣干燥，使之與大氣達到濕度平衡狀態，則即使不能同步測定，由于已達到空氣平衡的煤樣在一定時間內質量保持穩定，水分含量保持不變，對分析測定數值也就不會產生影響，反之，則將帶來數值的變化，直接對煤炭的計價核算帶來影響。

為進一步清楚直觀的說明上述問題，筆者采用8個批次煤樣進行了如下試驗：在環境溫度20℃左右時首先將同一批煤樣在破碎至同一粒度時用二分器縮分成2份相同質量的煤樣，然后同時放入40℃溫度下的干燥箱干燥2h后取出，一份在大氣中冷卻1h后稱重裝瓶，另一份在大氣中冷卻4h后稱重質量變化不超過0.1%時裝瓶。分別測定2份樣品的數值，分析其變化情況。

從上表中可以看出，空氣干燥后進行較長濕度平衡的煤樣分析水基本均比濕度平衡時間較短的高，低位熱值也隨之降低。

5 結論

以上分析中可知空氣干燥后煤樣需較長時間與大氣進行濕度平衡的必要性。筆者雖然采用的是不同煤種的樣品，但測定結果卻是趨向明確，均是濕度平衡較長的低位熱值比較短的低。空氣干燥基水分不單是作為基準換算的依據，由于將直接影響到煤樣低位熱值的數值，還是來煤計價核算的依據。雖然僅存在1-15kcal/kg的變化，但以目前0.11-0.12元/kcal/kg的市場煤價，按我廠電廠500萬噸/年的耗用量來計算，如低位熱值平均降低10kcal/kg，則將影響550-600萬元/年的經濟效益。

由于濕度平衡需要的時間較長，將直接影響到煤樣制備時間的長短，在實際工作中，受樣品數量、設備、人員等各種因素的影響，為盡可能操作簡便，縮短制樣時間，很多電廠往往會忽視濕度平衡的環節，甚至在50℃以上的干燥箱內干燥，嚴重影響煤樣分析數據的準確性。

【參考文獻】

[1]林木松.煤樣空氣干燥狀態對煤炭計價的重要性及分析的要求[J].華東電力，2000（4）.

[2]GB/T474-2008，煤樣的制備方法[S].

[責任編輯：朱麗娜]endprint