第一節　煤中水分的測定

一、煤中水分

煤的水分是煤炭計價中的一個輔助指標。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，降低煤的發熱量。煤的水分增加，還會增加無效運輸，并給卸車帶來困難，特別是在冬季寒冷地區，會加劇運輸的緊張。煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發生堵倉事故。

1.煤中游離水和化合水

煤中水分按其存在形態的不同分為兩類，即游離水和化合水。

（1）游離水　游離水是以物理狀態吸附在煤顆粒內部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分。煤的游離水分又分為外在水分和內在水分。

外在水分（Mf）是指在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時所失去的水分。它附著在煤顆粒表面，很容易在常溫下干燥空氣中蒸發，蒸發到煤顆粒表面的水的蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發了。

內在水分（Minh）是指在一定條件下煤樣達到空氣干燥狀態時所保持的水分。它是吸附在煤顆粒內部毛細孔中的水分。內在水分需在100℃以上經過一定時間才能蒸發。

最高內在水分（MHC）是指煤樣在溫度0℃、相對濕度96％的條件下達到平衡時測得的內在水分。此時，煤顆粒內部毛細孔內吸附的水分達到飽和狀態。最高內在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙度又與煤的煤化程度有關，所以，最高內在水分含量在相當程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地區分低煤化度煤。

（2）化合水　是以化學方式與礦物質結合的、在全水分測定后仍保留下來的水分，也叫結晶水。如硫酸鈣（CaSO4·2H2O）和高齡土（Al2O3·2SiO2·2H2O）中的結晶水。

游離水在105～110℃條件下經過1～2h可蒸發掉，而結晶水通常要在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離水分，即煤中外在水分和內在水分的總和。

化驗室里測定煤的全水分時所測得的煤的外在水分和內在水分，與上面講的煤中不同結構狀態下的外在水分和內在水分是完全不同的。化驗室里所測試的外在水分是指煤樣在空氣中并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這時吸附在煤粒內部毛細孔中的內在水分也會相應失去一部分，其數量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的水分為內在水分。化驗室測試的外在水分和內在水分，除與煤中不同結構狀態下的外在水分和內在水分有關外，還與測試室空氣的濕度和溫度有關。

二、煤中水分的測定方法

（一）空氣干燥煤樣水分的測定

空氣干燥煤樣水分是空氣干燥煤樣（粒度≤0.2mm）在規定條件下測得的水分，簡稱為分析水。

煤質分析中僅對煤中的全水分進行測定，而煤的工業分析中僅對空氣干燥煤樣水分進行測定。

1.通氮干燥法

稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105～110℃的干燥箱中，在干燥氮氣流中干燥到質量恒定。由煤樣的質量損失計算煤中水分含量。

空氣干燥煤樣的水分按式（1-2）計算。

式中　Mad——空氣干燥煤樣的水分含量，％；

m1——煤樣干燥后失去的質量，g；

m——煤樣的質量，g。

關鍵技術：

①預先鼓風是為了使溫度均勻，將稱好裝有煤樣的稱量瓶放入干燥箱前3～5min就開始鼓風。

②煤樣應平攤在稱量瓶中，嚴格按規定時間進行干燥。

③進行干燥性檢查時，注意防止吸收空氣中水分。

2.甲苯蒸餾法

稱取一定量的空氣干燥煤樣于圓底燒瓶中，加入甲苯共同煮沸。分餾出的液體收集在水分測定管中并分層，量出水的體積（mL）。由水的體積和密度計算煤中水分含量。

空氣干燥煤樣的水分按式（1-3）計算。

式中　Mad——空氣干燥煤樣的水分含量，％；

V——由回收曲線圖上查出的水的體積，mL；

d——水的密度，20℃時取1.00g/mL；

m——煤樣的質量，g。

蒸餾裝置由冷凝管、水分測定管和圓底蒸餾燒瓶構成，各部件連接處應具有磨口接頭。蒸餾裝置和水分測定管如圖1-1、圖1-2所示。

3.空氣干燥法

稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105～110℃干燥箱中，在空氣流中干燥到質量恒定。由煤樣的質量損失計算煤中水分含量，同通氮干燥法。

（二）全水分的測定

煤中全水分的測定有四種方法，包括通氮干燥法、微波干燥法、空氣干燥法及一步或二步空氣干燥法。其中通氮干燥法適用于各種煤的全水分的測定，而微波干燥法適用于煙煤和褐煤的全水分的測定。

1.通氮干燥法

稱取一定量的煤樣，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮氣流中干燥到質量恒定。由煤樣的質量損失計算煤中全水分含量。

煤樣全水分按式（1-4）計算。

式中　Mt——煤樣的全水分含量，％；

m1——煤樣干燥后失去的質量，g；

m——煤樣的質量，g。

2.微波干燥法

稱取一定量的粒度<6mm的煤樣，置于微波爐內，煤中水分在微波發生器的交變電場作用下，高速振動產生摩擦熱，使水分迅速蒸發，由煤樣的質量損失計算煤中全水分含量，同通氮干燥法。

三、空氣干燥煤樣水分的測定

1.儀器準備

（1）干燥箱　帶有自動控溫裝置，內裝有鼓風機，并能保持溫度在105～110℃范圍內。

（2）干燥器　內裝變色硅膠或粒狀無水氯化鈣。

（3）玻璃稱量瓶　直徑40mm、高25mm，并帶有嚴密的磨口蓋。

（4）電子天平　感量0.0001g。

2.樣品測定

①用預先干燥并稱量過（精確至0.0002g）的稱量瓶稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（1±0.1）g，精確至0.0002g，平攤在稱量瓶中。

②打開稱量瓶蓋，放入預先鼓風并已加熱到105～110℃的干燥箱中。在一直鼓風的條件下，煙煤干燥1h，無煙煤干燥1～1.5h。

③從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后，稱量。

④進行干燥性檢查，每次30min，直到連續兩次干燥煤樣的質量減少不超過0.001g或質量增加時為止。在后一種情況下，要采用質量增加前一次的質量為計算依據。水分在2％以下不必進行干燥性檢查。