第一节　煤中水分的测定

一、煤中水分

煤的水分是煤炭计价中的一个辅助指标。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，降低煤的发热量。煤的水分增加，还会增加无效运输，并给卸车带来困难，特别是在冬季寒冷地区，会加剧运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。

1.煤中游离水和化合水

煤中水分按其存在形态的不同分为两类，即游离水和化合水。

（1）游离水　游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分。煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。

外在水分（Mf）是指在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。它附着在煤颗粒表面，很容易在常温下干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水的蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。

内在水分（Minh）是指在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所保持的水分。它是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100℃以上经过一定时间才能蒸发。

最高内在水分（MHC）是指煤样在温度0℃、相对湿度96％的条件下达到平衡时测得的内在水分。此时，煤颗粒内部毛细孔内吸附的水分达到饱和状态。最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙度又与煤的煤化程度有关，所以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地区分低煤化度煤。

（2）化合水　是以化学方式与矿物质结合的、在全水分测定后仍保留下来的水分，也叫结晶水。如硫酸钙（CaSO4·2H2O）和高龄土（Al2O3·2SiO2·2H2O）中的结晶水。

游离水在105～110℃条件下经过1～2h可蒸发掉，而结晶水通常要在200℃以上才能分解析出。

2.煤的全水分（Mt）

煤的全水分是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分的总和。

化验室里测定煤的全水分时所测得的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。化验室里所测试的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这时吸附在煤粒内部毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的水分为内在水分。化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试室空气的湿度和温度有关。

二、煤中水分的测定方法

（一）空气干燥煤样水分的测定

空气干燥煤样水分是空气干燥煤样（粒度≤0.2mm）在规定条件下测得的水分，简称为分析水。

煤质分析中仅对煤中的全水分进行测定，而煤的工业分析中仅对空气干燥煤样水分进行测定。

1.通氮干燥法

称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃的干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。由煤样的质量损失计算煤中水分含量。

空气干燥煤样的水分按式（1-2）计算。

式中　Mad——空气干燥煤样的水分含量，％；

m1——煤样干燥后失去的质量，g；

m——煤样的质量，g。

关键技术：

①预先鼓风是为了使温度均匀，将称好装有煤样的称量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风。

②煤样应平摊在称量瓶中，严格按规定时间进行干燥。

③进行干燥性检查时，注意防止吸收空气中水分。

2.甲苯蒸馏法

称取一定量的空气干燥煤样于圆底烧瓶中，加入甲苯共同煮沸。分馏出的液体收集在水分测定管中并分层，量出水的体积（mL）。由水的体积和密度计算煤中水分含量。

空气干燥煤样的水分按式（1-3）计算。

式中　Mad——空气干燥煤样的水分含量，％；

V——由回收曲线图上查出的水的体积，mL；

d——水的密度，20℃时取1.00g/mL；

m——煤样的质量，g。

蒸馏装置由冷凝管、水分测定管和圆底蒸馏烧瓶构成，各部件连接处应具有磨口接头。蒸馏装置和水分测定管如图1-1、图1-2所示。

3.空气干燥法

称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中，在空气流中干燥到质量恒定。由煤样的质量损失计算煤中水分含量，同通氮干燥法。

（二）全水分的测定

煤中全水分的测定有四种方法，包括通氮干燥法、微波干燥法、空气干燥法及一步或二步空气干燥法。其中通氮干燥法适用于各种煤的全水分的测定，而微波干燥法适用于烟煤和褐煤的全水分的测定。

1.通氮干燥法

称取一定量的煤样，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。由煤样的质量损失计算煤中全水分含量。

煤样全水分按式（1-4）计算。

式中　Mt——煤样的全水分含量，％；

m1——煤样干燥后失去的质量，g；

m——煤样的质量，g。

2.微波干燥法

称取一定量的粒度<6mm的煤样，置于微波炉内，煤中水分在微波发生器的交变电场作用下，高速振动产生摩擦热，使水分迅速蒸发，由煤样的质量损失计算煤中全水分含量，同通氮干燥法。

三、空气干燥煤样水分的测定

1.仪器准备

（1）干燥箱　带有自动控温装置，内装有鼓风机，并能保持温度在105～110℃范围内。

（2）干燥器　内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。

（3）玻璃称量瓶　直径40mm、高25mm，并带有严密的磨口盖。

（4）电子天平　感量0.0001g。

2.样品测定

①用预先干燥并称量过（精确至0.0002g）的称量瓶称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.1）g，精确至0.0002g，平摊在称量瓶中。

②打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1～1.5h。

③从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后，称量。

④进行干燥性检查，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.001g或质量增加时为止。在后一种情况下，要采用质量增加前一次的质量为计算依据。水分在2％以下不必进行干燥性检查。