煤中水分对火电用煤收到基低位发热量计价的影响.doc

煤中水分对电厂用煤收到基低位发热量计价的影响电厂生技部煤化验王雪芬摘 要：介绍了收到基低位发热量的概念、煤中水分的存在形式和水分对收到基低位发热量计价的影响，结合火电厂入厂煤收到基低位发热量计价的实际运作，并且指出要严格按照标准规定对煤中水分进行测定。关键词：煤中水分；低位发热量；计价； 1 煤中水分的存在形式煤中水分根据其结合状态分为游离水和化合水两大类。游离水是以物理状态(吸附、附着等机械方式)与煤结合；化合水是以化合方式同煤中的矿物质结合，是矿物晶格的一部分，即结晶水，也叫结合水，如硫酸钙（CaSO42H2O）中所含的结晶水和高岭土Al2O32SiO22H2O)中的结晶水。游离水根据其结构状态又可分为内在水分和外在水分两种，吸附和凝聚在煤粒内部毛细孔中的水称为内在水分（在实际的测定当中，是指煤样达到空气干燥状态时保留下来的水分，在常温下不会失去）；附着在煤粒表面上的水称为外在水分（在实际的测定当中，是指煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分）。外在水分不稳定，受环境条件影响，通常在4550的温度下经过一段时间后即能蒸发掉；内在水分比外在水分较难蒸发，要在105110的温度下经过一定时间才能蒸发掉；而结晶水通常要在200以上才能分解析出。2 收到基低位发热量的概念实验室内，化验人员用量热仪直接测得的发热量是弹筒发热量。由弹筒发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热后得到的是高位发热量；由高位发热量减去产物中全部水分（煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水）的汽化热后，得到的则是低位发热量。实际工业应用中，煤在锅炉和氧弹内燃烧的条件不一样，所得燃烧产物不同，因而得到的热量也不同。煤在锅炉内燃烧，其中氮基本以游离状态随着烟气排到大气中，而煤在氧弹中燃烧时，则氮形成一定量的硝酸，从而增加了相应的硝酸形成热。煤在锅炉内燃烧时，可燃硫（黄铁矿和有机硫）氧化成二氧化硫随烟气扩散到大气中；而在氧弹中燃烧时，则几乎全部氧化成三氧化硫，并与水反应形成硫酸并放热，从而增加这部分热量（相当于硫酸和二氧化硫两者生成热之差）。煤在锅炉燃烧时，其中水分（含氢燃烧生成的水分）以气体状态随烟气排入大气中，而在氧弹中燃烧时这些气态水都凝结成液态水，从而释放出相应的热量（水的凝结热）。由此可知，煤在锅炉内燃烧时，得不到硫酸、硝酸的生成热和水的汽化热这三部分热量，所得的最大理论热值也就是弹筒热值扣除这三部分热量后的热量，即收到基低位发热量。 3 水分对结果（或计价）的影响 煤中水分是煤质计价中一项重要质量指标。精煤计价时，要扣除超过计量水分的那部分水。动力煤收到基低位发热量计价时，低位热值的计算中也减去了水分的影响。 煤燃烧过程中，煤中水分吸收大量的热量变为水蒸汽被蒸发掉，带走了一部分热量使锅炉热效率降低；煤中水分多使煤的着火点升高，引火困难，影响燃烧速度，降低炉膛温度；水分蒸发汽化，增加了烟气量，提高了引风机的电力消耗；适当的水分汽化后与锅炉中灼烧的焦碳反应生成水煤气，有利于燃烧。煤中水分的增多，不但消耗热量，造成运输过程中运力的浪费，而且影响煤炭的正常输送、破碎、储存和煤样的制备。例如在寒冷地区的冬季，煤的水分过大就会与车皮冻结造成无法卸车，水分大的煤堆放在露天，由于冻结而无法运输使用。但煤炭水分过低，运输过程中由于煤粉的飞扬也会对环境造成污染。31 理论关系 弹筒发热量转换到干基高位发热量公式为：Q gr,d=Qb,ad(94.1Sb.ad+Qb,ad)100（100Mad） （1）式（1）中Q gr,d 干燥基煤的高位发热量。J/g Qb,ad 分析试样的弹筒发热量，J/g Mad 煤的分析水分， Sb.ad 由弹筒洗液测得的煤的含硫量， 94.1 煤中每1硫对热值的校正值，J 硝酸校正系数当Q b,ad16.70MJ/kg 时，0.001；当16.7Qb,ad25.1 MJ/kg时，0.0012当Qb,ad25.1 MJ/kg时，0.0016当煤中全硫含量St.ad低于4或弹筒发热量Qb,ad大于14.60MJ/kg时，可用全硫St.ad代替弹筒洗液硫Sb.ad。从公式（1）看出，由弹筒发热量Qb,ad计算干燥基高位发热量Q gr,d时，分析水分Mad对计算值有影响。若设定全硫值不变，当弹筒发热量在22.0028.00MJ/kg范围内时，分析水分每增加1，干燥基发热量增加220290 J/g。干基高位发热量换算到收到基低位发热量公式为：Qnet,ar=(Qgr,d206Hd)（100Mt）/100-23Mt （2）式（2）中Qnet,ar 煤的收到基低位发热量，J/g。 Qgr,d 煤的干燥基高位发热量，J/g。 Mt 煤的全水分，。 Hd 煤的干燥基氢值，。从公式（2）看出，由干基高位发热量Q gr,d计算收到基低位发热量时，全水分Mt对计算值有影响。若设定氢值不变，当弹筒发热量在22.0028.00MJ/kg范围内时，全水分每增加1，收到基低位发热量降低230295 J/g。32 水分对结果的影响分析水分对计算高位发热量影响很大，而很多化验员由于分析水分测定简单而往往忽视其重要性，使发热量的计算结果因分析水分错误而发生错误，造成数据的可比性差。例如某一样品的弹筒发热量测定值为27360J/g ,分析水分为2.90，全硫含量为1.83，由式（1）计算得出干燥基高位发热量正确结果为27955J/g。如果其他数据不变，分析水分测定值有误，若分析水分为1.90，报出干燥基高位发热量结果则为27670J/g，与正确结果相差285 J/g。由于分析水分测定值的不准确而使干燥基高位发热量报出值低了285 J/g（约为68卡克），大大超出同一实验室允许的误差。反之，如果分析水分由于测定有误，测定值为3.90，则计算得出的干燥基高位发热量结果为28246J/g，与正确结果相差291 J/g（约为70卡克），同样大大超出了同一试验室允许的误差。那么由式（2）可以看出，在其他数据一定的情况下，Qgr,d（干基高位热值）高，Qnet,ar（收到基低位热值）就高，Qgr,d低，Qnet,ar就低。而对于全水分，从计算公式（2）中看出，干基高位热值换算到低位热值时主要涉及干基氢值和全水分，而煤中的氢值主要受煤种的影响，对同一矿区的煤而言，氢值(Hdaf)的变化不大。对火电用煤若设定氢值(Hd=3.98)不变，当干基高位发热量在28.00MJ/Kg时，全水分每增加1或减少1%,，收到基低位发热量将减少或者增加71卡/克左右。那么我们现在把全水分正确数据设定为15.16，那么其收到基低位热值为5431卡克；如果全水分测定结果有误，其测定结果为14.16的话，那么其收到基低位发热量为5501卡克，与正确结果相差+70卡克；如果全水分测定结果为16.16的话，那么其收到基低位发热量为5360卡克，与正确结果相差71卡克。4 测定煤中水分应注意的问题由上述可知，煤中全水分和分析水分测定的正确与否，对最终计算煤的收到基低位热值有很大的影响，而火电厂对于煤的计价是按收到基低位热值来衡量的。因此在测定煤中水分时，要注意如下事项：1.要检查来样密封性，即采取的全水分煤样要保存在密封良好的容器内，并且放在阴凉的地方；2.制样操作要迅速，最好采用密封式破碎机，即保证制样和分析中不失水也不吸水，保持原来的含水状态；3.全水分样品送到化验室后，应立即测定；4.全水分测定的煤样不宜过细，若需要用较细的煤样，则选用密封式破碎机制样，或采用两步法进行全水分测定；5.测定过程中要防止煤样氧化，因为氧化后会增重，造成测定结果偏低；6.要用鼓风干燥箱；7.在称取煤样前，应将密封容器中的煤样混合至少1分钟后再称量；8.全水分测定是规范性的测定项目，因此，要严格按照标准中的规定要求进行操作。5 结束语分析基水分和全水分在收到基低位发热量计价中起着举足轻重的作用，煤中分析水分的测定是一个基础但又十分重要的测试项目。因此我们煤化验室的检测人员对全水分和分析水分的测定必须引起高度重视，现在我们煤化验全水分采用的是一步法和两步法进行对照的方法来鉴别全水分的准确性；分析水分是严格按照规定要求进行重复测定，即平行样测定。全水分样品最好是单独采取，尽可能地缩短测定全水分周期，把水分损失控制到最小，公正、公平和科学地运用收到基低位发热值计价，避免产生不必要的质量纠纷。因为无论是对煤炭供应方还是需求方，全水分和分析水分如有差错，将会对煤炭的结算有很大的影响，这对任何一方都不利。由上述全水分和分析水分如果有测定误差的话,那么无论是分析水分或全水分,如果测定结果相差1%的话,那么将导致收到基低位发热量要相差大约70卡。而随着市场经济程度的不断提高，作为结算主要依据的收到基低位发热量测定结果的准确性，成了供需双方关注的主要焦点。就拿原煤来说，发热量在5000卡的，按价格750元每吨来推算，如果由于水分相差1而导致发热量相差大约70卡，进而可以核算到煤的价格要相差10.5元每吨；如果拿煤泥来说的话，发热量在4000卡的话，按价格460元每吨来推算，如果由于水分相差1而导致发热量相差大约70卡，进而可以推算到煤的价格要相差8.05元每吨。根据一批次来煤为5000吨的话，这批次