潘 倩

（山西國金電力有限公司，山西 呂梁 032100）

引言

煤炭作為當前社會應用最廣泛的動力燃料，其發(fā)熱量與經(jīng)濟價值成正比關(guān)系，但是由于煤炭存儲問題，或是煤炭需要加工洗選，導致煤炭中的全水分過高。因此，為使煤炭能夠?qū)崿F(xiàn)最大發(fā)熱量，應掌握全水分對發(fā)熱量的影響，從而落實實驗室管理等諸多解決措施。

1 全水分相關(guān)概述

所謂全水分，主要是指煤炭內(nèi)外存在的水分，前者存在于煤炭毛細孔內(nèi)，后者則存在于非毛細孔和煤炭表面與縫隙中的水分，即表面水分[1]。在日常煤炭相關(guān)工作中，很難分出這兩種水分，但是為了提高煤炭的經(jīng)濟價值，需要開展實驗室分析對煤炭全水分進行檢測與區(qū)分。一般情況下采取的區(qū)分方法是對空氣濕度進行調(diào)整，當煤炭和空氣達到濕度平衡時，那么仍存在于煤炭的水分就是內(nèi)在水分，而消失的水分為外在水分。作為影響煤炭發(fā)熱量的關(guān)鍵要素，全水分代表剛被開采出來，或是單位剛接收到和即將投入使用時煤炭的水分。

2 分析全水分對煤炭發(fā)熱量的影響

煤炭以發(fā)熱量計價，隨著社會的發(fā)展煤炭價格逐漸趨近于使用價值，發(fā)熱量計價方式逐漸細化，比如限定最低發(fā)熱量，或是以卡計價等，但無論如何變化，發(fā)熱量都是實驗室測定及計算而來，計算結(jié)果直接影響煤炭最終的經(jīng)濟價值。因此，應分析全水分對煤炭發(fā)熱量的影響，具體如下：

2.1 發(fā)熱量計算公式分析影響

發(fā)熱量作為表征煤炭特性的綜合指標，為掌握全水分對煤炭發(fā)熱量所造成影響的規(guī)律，抽取某煤礦兩個月的監(jiān)測統(tǒng)計表，經(jīng)審查，分析依據(jù)共為87 個，之后以發(fā)熱量區(qū)間為依據(jù)對煤樣進行分析與排序，結(jié)果為：當發(fā)熱量在20.9 kJ/g 時，煤樣數(shù)為5 個，占煤樣總數(shù)比例為5.56%，全水分在26.6%～17.8%范圍內(nèi)；當發(fā)熱量區(qū)間為20.9 kJ/g～21.3 kJ/g 時，煤樣數(shù)為6 個，占總數(shù)的6.67%，全水分在22.2%～20.2%范圍內(nèi)；當發(fā)熱量區(qū)間為21.3 kJ/g～21.8 kJ/g 時，煤樣數(shù)為6 個，占總數(shù)的17.78%，全水分在21.6%～16.2%范圍內(nèi)；當發(fā)熱量區(qū)間為21.8 kJ/g～22.2 kJ/g時，煤樣數(shù)為23 個，占總數(shù)的25.56%，全水分在20.1%～17.4%范圍內(nèi)；當發(fā)熱量為22.2 kJ/g時，煤樣數(shù)為37 個，占總數(shù)的41.11%，全水分在20.0%～12.7%范圍內(nèi)。由此可見，當?shù)匚话l(fā)熱量區(qū)間為100 大卡時，煤炭全水分區(qū)間分布較廣，而且，煤炭發(fā)熱量較低時，煤炭全水分含量較高，所以，煤炭發(fā)熱量的高低與其全水分含量的大小具有直接關(guān)系，且其發(fā)熱量會隨著全水分含量的增加有所下降[2]。此外，由于存在多種要素影響煤炭發(fā)熱量，所以還需要使用低位發(fā)熱量的計算公式分析全水分對煤炭發(fā)熱量的影響，計算公式為：Qnet，ar=（Qgr，ad-206Had）×[（100-Mt）/100-Mad]-23Mt。式中：Qgr，ad為空氣干燥時煤樣的恒榮高位發(fā)熱量，J/g，Qnet，ar為煤炭低位發(fā)熱量，kJ/kg；Had為煤樣中H 元素測定值，%；Mad為空氣干燥基水分，%；Mt為全水分，%。由該計算公式可將，影響煤炭發(fā)熱量的要素有水分、全水分、H元素含量、彈筒發(fā)熱量，這些要素之間具有十分緊密的聯(lián)系，為進一步獲得全水分對煤炭發(fā)熱量的影響，根據(jù)該計算公式內(nèi)涵要素進行如下分析。

1）以全水分區(qū)間為基礎(chǔ)進行劃分與排序。當煤炭全水分在16%以下時，煤樣數(shù)為6 個，占煤樣總數(shù)比例為11.32%，低位發(fā)熱量在23.0 kJ/g～23.3 kJ/g范圍內(nèi)；當全水分區(qū)間在16.0%～17.0%時，煤樣數(shù)為6 個，占總數(shù)的11.32%，低位發(fā)熱量在22.6 kJ/g～23.2 kJ/g范圍內(nèi)；當煤炭全水分在17.0%～18.0%時，煤樣數(shù)為9 個，占煤樣總數(shù)比例為16.98%，低位發(fā)熱量在21.6 kJ/g～22.6 kJ/g范圍內(nèi)；當煤炭全水分在18.0%～19.0%時，煤樣數(shù)為7 個，占煤樣總數(shù)比例為13.21%，低位發(fā)熱量在21.3 kJ/g～22.6 kJ/g范圍內(nèi)；當煤炭全水分在19.0%～20.0%時，煤樣數(shù)為13 個，占煤樣總數(shù)比例為24.53%，低位發(fā)熱量在21.3 kJ/g～22.2 kJ/g范圍內(nèi)；當煤炭全水分在20.0%～21.0%%時，煤樣數(shù)為9 個，占煤樣總數(shù)比例為16.98%，低位發(fā)熱量在20.9 kJ/g～22.2 kJ/g范圍內(nèi)；當全水分大于21.0%時，煤樣數(shù)為3 個，占總數(shù)的5.66%，沒有低位發(fā)熱量。由此可見，當煤炭全水分在17%以下時，其發(fā)熱量在22.6 kJ/g以上，整體較高且相對穩(wěn)定，但是隨著煤炭全水分的增加，其發(fā)熱量出現(xiàn)波動區(qū)間，且發(fā)熱量不斷降低。綜上，當煤炭全水分區(qū)間較小時，其發(fā)熱量較高，二者成反比例關(guān)系。

2）假設(shè)全水分是變量，而水分、H 元素含量以及彈筒發(fā)熱量是固定不變的，煤炭發(fā)熱量計算與比較數(shù)據(jù)為：H 含量為4.42%，水分為9.24%，彈筒發(fā)熱量為26 067 J/g 時，當煤炭全水分為17.9%時，其低位發(fā)熱量為22.3 kJ/g；當煤炭全水分為19.9%時，其低位發(fā)熱量為22.0 kJ/g；當煤炭全水分為16.9%時，其低位發(fā)熱量為22.6 kJ/g。在該煤樣均值條件下，并將參數(shù)帶入到Qnet，ar=（Qgr，ad-206Had）×[（100-Mt）/100-Mad]-23Mt中，可以得出，當在提高1%的煤炭全水分含量時，將會給煤炭發(fā)熱量帶來較大的變化波動，低位發(fā)熱量隨之出現(xiàn)變化，可能提高或是降低0.30 kJ/g。

2.2 影響結(jié)論

由此可見，煤炭發(fā)熱量受到多種因素的影響，其中與全水分線性關(guān)系較差，但是全水分對煤炭發(fā)熱量影響較大，具體影響規(guī)律為：低位發(fā)熱量在20.9 kJ/g～23.3 kJ/g范圍內(nèi)，當煤炭全水分含量提高1%時，煤炭發(fā)熱量會降低0.30 kJ/g；當煤炭全水分含量下降1%時，煤炭發(fā)熱量會提高0.30 kJ/g。

3 應對煤炭全水分對其發(fā)熱量影響的有效措施

發(fā)熱量作為衡量煤炭經(jīng)濟價值的重要指標，應對煤炭全水分含量進行控制，以此應對該因素對發(fā)熱量的影響，具體措施如下：

實驗室分析是決定煤炭最終經(jīng)濟價值的重要環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)合理的煤炭銷售計價，主要工作之一就是做好化驗室改革，落實全面的存放和管理，以此保證煤樣質(zhì)量，降低全水分對煤炭的影響。比如，合理保管煤樣，掌握煤樣與性質(zhì)以及存儲外部環(huán)境之間的關(guān)系，避免煤樣變質(zhì)，比如可以在存儲煤樣時使用（NH4）2SO4以及NH4O3等化學試劑，從而吸收空氣中的水分，降低煤樣中的全水分含量。此外，在存放煤樣時，要保證容器具有良好密封性，且處于低溫、干燥以及無陽光直射的區(qū)域，同時，采樣后及時承重并記錄，在制樣前再次承重，從而掌握全水分含量，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支持。此外，還應控制煤炭開采生產(chǎn)過程，優(yōu)化煤炭開采工藝，降低水文地質(zhì)對煤炭全水分的影響，同時采用“風水”結(jié)合的辦法降低用水量，提高原煤加工系統(tǒng)的科學合理性，一方面清除浮煤，另一方面通過用水量的減少降低煤炭水分[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，煤炭全水分對其發(fā)熱量具有直接影響意義，為避免煤炭基熱值受到影響，保證煤炭價格，應深入分析并掌握全水分對煤炭發(fā)熱量的具體影響與規(guī)律，以此為基礎(chǔ)對全水分進行控制，從而在保證煤炭質(zhì)量的前提下，提高煤炭經(jīng)濟價值。