第四章 煤中水分2015

1、 第三部分第三部分 煤的巖相組成煤的巖相組成 煤的化學(xué)組成 煤的族組成煤的族組成（一）煤中水分的來源和水分種類（一）煤中水分的來源和水分種類1、來源、來源（1）成煤過程中：成煤植物遺體堆積在沼澤）成煤過程中：成煤植物遺體堆積在沼澤或湖泊中，水隨著成煤過程的進(jìn)行進(jìn)入煤或湖泊中，水隨著成煤過程的進(jìn)行進(jìn)入煤中。中。（2）煤層形成后：地下水進(jìn)入煤層的裂隙、）煤層形成后：地下水進(jìn)入煤層的裂隙、孔隙中。孔隙中。（3）開采、洗選和運輸過程帶入水：運輸接）開采、洗選和運輸過程帶入水：運輸接觸雨、雪和潮濕的空氣進(jìn)入水。觸雨、雪和潮濕的空氣進(jìn)入水。（1）游離水：與煤呈物理態(tài)結(jié)合的水，吸附）游離水：與煤呈物理態(tài)結(jié)合

2、的水，吸附在煤的外表面和內(nèi)部空隙中。在煤的外表面和內(nèi)部空隙中。 外在水分：吸附在煤的外表面和較大的毛外在水分：吸附在煤的外表面和較大的毛細(xì)孔隙中。細(xì)孔隙中。 內(nèi)在水分：吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部較小孔內(nèi)在水分：吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部較小孔隙中的水分。隙中的水分。水分在煤中存在形水分在煤中存在形式式煤粒表面，煤粒表面，大毛細(xì)管大毛細(xì)管水分水分(r(r1010-5-5cm)cm)小毛細(xì)管水分（小毛細(xì)管水分（r r1010-5-5cmcm）一定溫度下，蒸氣一定溫度下，蒸氣壓變化壓變化不變，等于不變，等于純水蒸氣壓純水蒸氣壓取決于毛細(xì)管大小取決于毛細(xì)管大小r r1 1r r2 2r r3 3. . r4r4蒸

3、氣壓蒸氣壓 P P1 1P P2 2 P P3 3 P P4 4內(nèi)在水分內(nèi)在水分和和外在水分外在水分區(qū)別區(qū)別空氣中空氣中蒸氣壓蒸氣壓等于等于P P3 3外在水分（外在水分（M Mf f）內(nèi)在水內(nèi)在水M Minhinh空氣中空氣中蒸氣壓蒸氣壓等于等于P P2 2時時外在水分（外在水分（M Mf f）內(nèi)在水內(nèi)在水M Minhinh（2）結(jié)晶水：以化合物形式與煤中的礦物質(zhì)相結(jié)合的）結(jié)晶水：以化合物形式與煤中的礦物質(zhì)相結(jié)合的水分，以及礦物質(zhì)中所含的氫、氧在熱分解過程中以水分，以及礦物質(zhì)中所含的氫、氧在熱分解過程中以水分子形態(tài)析出的部分。水分子形態(tài)析出的部分。石膏：石膏：CaSO42H2O 高嶺土：高嶺

4、土：Al4(Si4 O10)(OH)8 1 1、應(yīng)用煤樣：按照一定的采樣標(biāo)準(zhǔn)從商品、應(yīng)用煤樣：按照一定的采樣標(biāo)準(zhǔn)從商品煤堆、商品煤運輸工具或用戶煤場等處所煤堆、商品煤運輸工具或用戶煤場等處所采煤樣。采煤樣。 2 2、收到煤樣：將應(yīng)用煤樣送到化驗室后成、收到煤樣：將應(yīng)用煤樣送到化驗室后成為收到煤樣。為收到煤樣。 3 3、收到基全水分：收到煤樣含有的水分占、收到基全水分：收到煤樣含有的水分占收到煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為煤的全水分或收到煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為煤的全水分或收到基全水分。收到基全水分。用用M Mt t或或M Marar4 4、收到基外在水分：應(yīng)用煤放置在空氣中，、收到基外在水分：應(yīng)用煤放置在空

5、氣中，水分蒸發(fā)至煤中水的蒸汽壓與大氣中水的蒸水分蒸發(fā)至煤中水的蒸汽壓與大氣中水的蒸汽壓平衡時，所失去的水分占收到基煤樣質(zhì)汽壓平衡時，所失去的水分占收到基煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。簡稱外在水分量的百分?jǐn)?shù)。簡稱外在水分M Mf f5 5、風(fēng)干煤樣或空氣干燥煤樣：失去外在水分、風(fēng)干煤樣或空氣干燥煤樣：失去外在水分的煤樣。的煤樣。6 6、空氣干燥基內(nèi)在水分：殘留在風(fēng)干煤樣中、空氣干燥基內(nèi)在水分：殘留在風(fēng)干煤樣中的水分質(zhì)量占風(fēng)干煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。也稱的水分質(zhì)量占風(fēng)干煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。也稱空氣干燥基水分或分析基水分。簡稱內(nèi)在水空氣干燥基水分或分析基水分。簡稱內(nèi)在水分。分。 M Madad表示，它的大小與表示，它的

6、大小與M Minhinh相同。相同。 8 8、最高內(nèi)在水分：煤樣在、最高內(nèi)在水分：煤樣在3030、相對濕度達(dá)、相對濕度達(dá)到到96%96%的條件下吸附水分達(dá)到飽和時測得的的條件下吸附水分達(dá)到飽和時測得的水分。水分。MHCMHC100100.ffraMMinhMM1、加熱干燥法（干燥失重法和直接重量法）、加熱干燥法（干燥失重法和直接重量法） 將煤樣加熱到將煤樣加熱到105110并保持恒溫直至并保持恒溫直至恒重后，煤樣失去的質(zhì)量占煤樣干燥前質(zhì)恒重后，煤樣失去的質(zhì)量占煤樣干燥前質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。量的百分?jǐn)?shù)。2、共沸蒸餾法：、共沸蒸餾法：將煤樣與甲苯共同煮沸，分餾將煤樣與甲苯共同煮沸，分餾出的液體分層，量出

7、水的體積，并查出實際體積出的液體分層，量出水的體積，并查出實際體積3、微波加熱法：、微波加熱法：在微波作用下，將水蒸發(fā)出來，在微波作用下，將水蒸發(fā)出來，根據(jù)煤樣的失重計算水分。根據(jù)煤樣的失重計算水分。1、應(yīng)用煤全水分（、應(yīng)用煤全水分（Mar） （1）測定：）測定： 最大粒度為最大粒度為313mm煤樣全水分測定。煤樣全水分測定。 第一步：外在水分的測定。將煤樣混合均勻后，第一步：外在水分的測定。將煤樣混合均勻后，稱取稱取500g，在，在7080下干燥至恒重，稱取煤下干燥至恒重，稱取煤樣重量。樣重量。 第二步：內(nèi)在水分的測定。將上述空氣干燥狀態(tài)第二步：內(nèi)在水分的測定。將上述空氣干燥狀態(tài)的煤樣，破碎

8、到的煤樣，破碎到3mm以下，稱取煤樣以下，稱取煤樣1015g，在在105110下干燥至恒重，稱取煤樣重量。下干燥至恒重，稱取煤樣重量。%1001GGMfG1煤樣干燥后減輕的重量gG煤樣重量g內(nèi)在水分：內(nèi)在水分：%10023GGMinh 外在水分外在水分G3風(fēng)干煤樣干燥后減輕的重量gG2風(fēng)干煤樣重量g內(nèi)在水分應(yīng)換算成以應(yīng)用煤樣為基準(zhǔn)內(nèi)在水分應(yīng)換算成以應(yīng)用煤樣為基準(zhǔn)%則則100h100MinMXfxMMMfxinhinh即%100100%100100inhfffarMMMxMM方法：稱取煤樣方法：稱取煤樣1015g，在，在105110下干燥到下干燥到恒重，所失去的重量占煤料原重量的百分?jǐn)?shù)。恒重，所

9、失去的重量占煤料原重量的百分?jǐn)?shù)。(%)1001GGMarG試樣原重試樣原重g G1試樣干燥后減輕的重試樣干燥后減輕的重g例：例： 應(yīng)用煤應(yīng)用煤1000.0g 風(fēng)干后風(fēng)干后900.0g，用風(fēng)干，用風(fēng)干煤樣測定內(nèi)在水分，兩個平行結(jié)果如下：煤樣測定內(nèi)在水分，兩個平行結(jié)果如下： 煤樣煤樣 煤樣煤樣煤樣重量，煤樣重量，g： 10.000 10.000105干燥后煤樣重量，干燥后煤樣重量，g 9.512 9.484求應(yīng)用煤樣的全水分是多少？求應(yīng)用煤樣的全水分是多少？解：（解：（1）求）求Mf：%10%1000 .10000 .9000 .1000%1001GGMf(2)求求Minh%88. 4%10000

10、.10512. 9000.101Minh%16. 5%10000.10484. 900.102Minh(3)求求Mar100100.ffraMMinhMM%66.141000 .1010002. 510 粒度粒度3mm或或1mm經(jīng)經(jīng)50部分干燥并破碎部分干燥并破碎0.2mm的分析煤樣的分析煤樣,仍然含有一定水分仍然含有一定水分,用此用此煤樣測得的水分煤樣測得的水分Mad。 方法：稱取一定量的分析煤樣方法：稱取一定量的分析煤樣,在在105110下干燥至恒重下干燥至恒重,此時分析煤樣減少的此時分析煤樣減少的重量占分析煤樣重量的百分?jǐn)?shù)。重量占分析煤樣重量的百分?jǐn)?shù)。 干燥箱：帶有自動干燥箱：帶有自動控

11、制裝置，內(nèi)裝有控制裝置，內(nèi)裝有鼓風(fēng)機(jī)，并能保持鼓風(fēng)機(jī)，并能保持溫度在溫度在105110范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。干燥器：內(nèi)裝有變色干燥器：內(nèi)裝有變色硅膠或粒狀無水氯化鈣。硅膠或粒狀無水氯化鈣。玻璃稱量瓶：直徑玻璃稱量瓶：直徑40mm，高，高25mm，并帶，并帶有嚴(yán)密的磨口蓋。有嚴(yán)密的磨口蓋。分析天平：感量分析天平：感量0.0001g%1001mmMadm1煤樣干燥后失去的質(zhì)量煤樣干燥后失去的質(zhì)量gm煤樣的質(zhì)量煤樣的質(zhì)量g水分（水分（Mad）% 平行測定結(jié)果允許誤差，平行測定結(jié)果允許誤差，% 10 0.4全水分全水分Mar% 平行測定結(jié)果允許誤差，平行測定結(jié)果允許誤差， % 20 0.4 20 0.5 1

12、、內(nèi)在水分：、內(nèi)在水分： （1）溫度和濕度不變時，內(nèi)在水分與煤化）溫度和濕度不變時，內(nèi)在水分與煤化程度有關(guān)。程度有關(guān)。 煤化程度煤化程度，內(nèi)在水分，內(nèi)在水分無煙煤略有上升，縮無煙煤略有上升，縮合芳香環(huán)結(jié)構(gòu)合芳香環(huán)結(jié)構(gòu) MHC,% 年輕褐煤的最高內(nèi)年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在在水分多在25%以上，以上，少數(shù)的如云南彌勒褐煤少數(shù)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達(dá)最高內(nèi)在水分達(dá)31%。最高內(nèi)在水分小于最高內(nèi)在水分小于2%的的煙煤，幾乎都是強粘結(jié)煙煤，幾乎都是強粘結(jié)性和高發(fā)熱量的肥煤和性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤有所提內(nèi)在水分比煙煤有所提高。高。 原因？原因？

13、（1）這是由于煤的內(nèi)在水分吸附于煤的孔隙內(nèi)表面）這是由于煤的內(nèi)在水分吸附于煤的孔隙內(nèi)表面上，內(nèi)表面積越大，吸附水分的能力就越強，煤的水分上，內(nèi)表面積越大，吸附水分的能力就越強，煤的水分就越高。（就越高。（2）此外，煤分子結(jié)構(gòu)上極性的含氧官能團(tuán)的）此外，煤分子結(jié)構(gòu)上極性的含氧官能團(tuán)的數(shù)量越多，煤吸附水分的能力也越大。數(shù)量越多，煤吸附水分的能力也越大。 低煤化程度的煤內(nèi)表面積發(fā)達(dá)，分子結(jié)構(gòu)上含氧官低煤化程度的煤內(nèi)表面積發(fā)達(dá)，分子結(jié)構(gòu)上含氧官能團(tuán)的數(shù)量也多，因此內(nèi)在水分就較高。隨煤化程度的能團(tuán)的數(shù)量也多，因此內(nèi)在水分就較高。隨煤化程度的提高，煤的內(nèi)表面積和含氧官能團(tuán)均呈下降趨勢，因此，提高，煤的內(nèi)表

14、面積和含氧官能團(tuán)均呈下降趨勢，因此，煤中的內(nèi)在水分也是下降的。到無煙煤階段，煤的內(nèi)表煤中的內(nèi)在水分也是下降的。到無煙煤階段，煤的內(nèi)表面積有所增大，因而煤的內(nèi)在水分也有所提高。面積有所增大，因而煤的內(nèi)在水分也有所提高。（2）與外界條件有關(guān)：溫度、溫度變化、內(nèi)在水）與外界條件有關(guān)：溫度、溫度變化、內(nèi)在水分變化分變化2、外在水分、外在水分（1）與煤化程度：煤化程度）與煤化程度：煤化程度，外在水分含量，外在水分含量（2）與周圍環(huán)境有關(guān)：溫度，濕度）與周圍環(huán)境有關(guān)：溫度，濕度外在水分外在水分3、結(jié)晶水：不影響內(nèi)在水、外在水含量，、結(jié)晶水：不影響內(nèi)在水、外在水含量，200以上才能分解析出。以上才能分解析出。1、運