浅谈如何准确测定燃煤内在水分的含量

2016-03-14陈文慧

广东科技 2016年10期

关键词：干燥箱热值化验

陈文慧

（茂名臻能热电有限公司，广东茂名　525000）

浅谈如何准确测定燃煤内在水分的含量

陈文慧

（茂名臻能热电有限公司，广东茂名525000）

燃煤低位热值是燃煤计价的主要指标。测定内在水分结果是否正确对燃煤低位热值大小有着重要生物影响。根据燃煤内在水分的定义和测定方法，分析影响燃煤内在水分测定的各种因素，提出如何准确测定燃煤内在水分的方法，可供同行业人员参考。

燃煤内在水分；燃煤收到基低位热值；测定；精确化验结果

0前言

我国发展电力的基本特点是以燃煤为基础，以火电为主，提高电气化水平，要从提高发电效率、节约能源与解决环保三个方面来考虑，走可持续发展的道路。而燃煤发电厂中燃煤费用占发电成本的70%以上。因此，掌握电力用煤特性检测技术，确保入厂煤质价相符，入炉煤符合锅炉设计的要求，这对电厂的安全经济运行具有十分重要的意义。

在电厂中由于燃煤的收到基低位热值可以表示原煤实际中用来发电的热值，故电厂购买电煤计价是使用燃煤的收到基低位热值来进行结算。燃煤低位热值计算方法：燃煤收到基低位热值的计算公式是Qar,net= （Qgr,ad-206Had）×（100-Mt）/（100-Mad）-23Mt，其中，Qar,net表示燃煤收到基低位热值，Qgr,ad表示燃煤弹筒热值，Had表示燃煤的氢值，Mt表示燃煤的全水，Mad表示燃煤的内在水分。从公式中可见，除了燃煤的弹筒热值和燃煤的全水外，燃煤内在水分Mad的大小对Qar,net也有着重大的影响。如假设煤的Qgr,ad=25461J/g，Had=4.8%，Mt= 13.68%，只是将Mad=3.28%改为2.28%，则燃煤的收到基低位热值Qar,net由21413J/g下降为21187J/g，即减少了226J/g。这个差异是非常大的，对电厂的计价会产生重大的影响。准确测量燃煤的内在水分，才能计算出准确的Qar,net。另外，煤中水分的大小也是影响电厂运行机组是否安全经济运行的一项重要指标，准确的内水测量结果能帮助运行人员调整机组的运行方式。

1　　测定方法

燃煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水，在实际测定中，是指在一定条件下煤样达到空气干燥状态时保持的水分。在电力系统中，测定燃煤的内在水分的方法普遍采用空气干燥法，即称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃鼓风干燥箱中，在空气流中干燥至恒重，然后根据煤样的失重来计算出水分含量。

2　　影响内水测定的因素

2.1实验室环境

进行燃煤内在水分测试的化验室要求温度和湿度都要相对稳定。因为煤样在整个分析过程中要经常接触空气，要达到空气干燥状态，因此稳定的工作环境才能保证获得精准的化验数据。另外，化验室的湿度也不能够太高，否则不容易使煤样达到空气干燥状态。稳定和适宜的化验环境可通过空调等来进行调节。

2.2煤样的制备

茂名臻能热电有限公司中燃煤通过采样、制样和缩分后被送到化验室中作进一步的制备，磨成粒度小于0.20mm的煤粉。磨粉前首先要将煤样放入不高于50℃鼓风的烘箱中进行烘干2～4h，拿出放在空气中待与空气湿度达到平衡后，全部磨细到粒度小于0.20mm的煤粉,将煤粉掺和均匀，装瓶作分析试样用。在样品制样过程中，有些单位为加速煤样的干燥而提高烘箱的干燥温度，结果致使煤样处于干燥或半干燥状态，即使长时间放入空气中也无法达到空气干燥状态，所测的Mad会比实际结果偏小，甚至会偏小很多，如仅仅在0.5%左右。因此绝对不能够为节省时间而提高干燥温度。其次，用磨煤机磨粉前要检查筛子是否有磨损现象。通过磨损的筛子磨出的煤粉可能会有部分煤粒大于0.20mm，这样的煤样可能会因在规定时间内干燥不完全致使测定结果会偏小。最后，刚磨完后的煤样因磨煤机工作时发热必须放在空气干燥一定时间，使之达到空气干燥状态。有许多单位将磨完后的煤样立即装瓶，这样在称量时煤样因没有达到空气干燥状态，天平读数无法稳定，最后分析结果误差增大，测定结果也会偏小。另外，装瓶的煤样必须按要求不多于瓶中的3/4，否则会因没有足够的空间导致煤样无法混合均匀。

2.3煤样的称量

为维护天平，不少单位平时都在天平内放置干燥剂。而分析内在水分的煤样粒度不大于0.2mm，表面积大，颗粒分散，煤样的水分极易丢失。为获得精确的内水含量，茂名臻能热电有限公司在使用天平称量煤样测定煤样内水时采取的操作方式是：称量煤样之前，将天平内的干燥剂取出，同时将天平的边门打开以确保空气进入，让天平内的空气也能达到干燥状态，再将煤样放入快速称量。称量结束后再将干燥剂在放回其中。有些化验员为贪方便，称量时未将干燥剂取出，煤样中内水就会被干燥剂逐渐吸收，样品的重量逐渐减轻，天平示数无法稳定，且化验结果会因水分被干燥剂吸收部分而偏低。

2.4干燥箱的使用

干燥箱是是测定煤样水分的重要设备。其工作原理是在干燥箱的底部和顶部分别设有可调的进气孔和排气孔以形成对流。箱内空气借助安装在底部的电阻丝热源加热，并不断形成自然对流，使要干燥的物质温度不断升高，迫使其中水分逸出，直至完全干燥为止。由于自然对流的干燥箱热源来自底部，不同层高存在着温差，温度不均匀，因此，温度计所指示的温度只能代表该层高的平均温度，不能代表箱内各处的温度。而干燥箱中鼓风机能强迫箱内热空气进行对流，并产生扰乱气流，这有助于消除箱内不同层高度的温度区别，同时也加速了煤样的干燥速度。因此，在将煤样放入干燥箱前3～5min就要开始鼓风，并一直到干燥完毕。另外，在干燥时要注意不能同时放入过多的样品，过多样品会导致箱内空气无法正常进行对流，水分无法及时逸出，可能会导致测量结果偏低。使用干燥箱时还要注意不同类型的煤干燥的时间是不一样的，要严格掌握：烟煤干燥1h，无烟煤干燥1～1.5h。事实上，即使同一煤种，不同的煤源，干燥时间也不一定相同，干燥的时间以达到完全干燥来合理掌握。

2.5检查性干燥

测定煤样内在水分要进行检查性干燥。每次30min,直到连续两次干燥煤样质量减少不超过0.0010g或质量增加时为止。有些单位为节省时间不做检查性干燥实验，认为差别不大。但对于内水较大的煤样，干燥1h或1.5h是无法干燥完全的，如茂名臻能热电有限公司燃煤的内水有时会达到6%甚至更高，如果不按要求做检查性干燥，测定结果将会严重偏低（水分在2.00%以下时不必进行检查性干燥）。

2.6 称量瓶在干燥器中冷却时间的控制

每次称量瓶从干燥箱中取出后要立即加盖，放入干燥器中冷却至室温。称量瓶在干燥器中冷却时间要严格控制好，一般要冷却15～20min，视环境温度而定：环境温度较低冷却时间长些，环境温度较高冷却时间可短些。如冷却时间不够过早称量，因称量瓶温度还高于室温，而称量瓶瓶盖无法完全密封，热的煤样会因称量瓶内产生微负压而从空气中不断吸收水分，使干燥过的煤样质量不断增加，称量数据不断逐渐增大，导致测量结果偏低。如冷却时间过长，煤样同样会从空气中不断吸收水分，同样也会导致测量结果偏低。因此称量瓶在干燥器中冷却时间要严格控制好。

2.7测量仪器的校验

煤样水分的测定主要使用的仪器是天平和烘箱。要获得精密度高的测量结果，平时必须精心维护好测试仪器，还要定期找有资质的计量部门对测试仪器进行校验，避免测试结果出现较大误差。特别是烘箱，要仔细测定在设定温度105～110℃时箱内每个部位温度是否都在要求范围内。进行水分分析时务必将煤样放入所设温度的恒温区内。这样才能保证测试结果的准确性。

2.8化验员的操作

要获得精确的测试结果，化验人员的工作态度和操作水平至关重要。平时要加强化验人员的思想政治建设，要组织化验理论的学习和操作技能的培训，要规范测定的操作规程。化验人员严谨的工作态度和良好的工作技能是获得精确测定结果的保证。