煤炭挥发分校正方法探讨

◎段倩

在煤质化验工作实践中，煤中碳酸钙、碳酸镁和碳酸亚铁等，在加热到高温时会分解放出CO2，一方面会使煤中挥发分产率及元素分析中的碳测定值偏高，另一方面由于碳酸盐分解是吸热反应，会造成煤的发热量测定值偏低。因此要想得到准确的分析项目测定结果，必须对其进行相应测定和校正，特别是当煤中碳酸盐CO2含量超过2%时，必须进行校正。

本文就工作实践中碳酸盐CO 的校正问题提出一些个人看法。

一、碳酸盐CO2 含量对挥发分产率的影响

先看个实际应用的例子：某空气干燥基煤样的Mad=1.18%，（CO2）ad=3.16%。称1.0000g 煤样经完全燃烧后残渣重0.1618g；称1.0000g 煤样在隔绝空气条件下于900℃加热7 分钟，残渣称重为0.8818g。试问该煤样的Vdaf和FCdaf各为多少？

假定煤中的碳酸盐CO2不作为挥发分的组分，计算如下：

Aad=0.1618×100÷1=16.18（%）

Vad=（1－0.8818）×100÷1－1.18－3.16=7.48（%）

FCad=100－1.18－16.18－3.16－7.48=72.00（%）

Vdaf=7.48×100÷（100－1.18－16.18－3.16）=9.41（%）

FCdaf=72×100÷（100－1.18－16.18－3.16）=90.59（%）

Vdaf和FCdaf相加正好是100%

按现行国标的校正方法计算如下：

Aad=0.1618×100÷1=16.18（%）

Vad=（1－0.8818）×100÷1－1.18=10.64（%）

FCad=100－1.18－16.18－10.64=72.00（%）

FCdaf=72×100÷（100－1.18－16.18）=87.125（%）

Vdaf=（10.64－3.16）×100÷（100－1.18－16.18）=9.051（%）

而Vdaf和FCdaf相加为96.176%小于100%

接着计算（CO2）daf：

（CO2）daf=3.16×100÷（100－1.18－16.18）=3.824（%）

Vdaf、FCdaf和（CO2）daf三者相加正好是100%

二、影响因素分析

通过以上计算我们可以看出：

1. 当煤中碳酸盐CO2含量不小于2%时，前者的计算方法考虑到煤中碳酸盐CO2主要是由煤中的外来成分无机矿物质产生的，不仅不能作为挥发分的有效组分，而且在进行干燥无灰基的换算时也应进行校正。采用前者的计算方法最后得出的Vdaf和FCdaf两者相加是100%，说明了干燥无灰基煤就是由碳元素组成的固定碳和在隔绝空气条件下高温热解产生的低分子碳氢化合物等成分构成的挥发分所组成，而煤中可以利用的也正是这两种组分，这是对干燥无灰基煤的正确理解。

2. 后者的计算方法在计算空气干燥基挥发分时包含了煤中的碳酸盐二氧化碳，这和现行标准中挥发分的定义相吻合，但碳酸盐CO2大多是煤中的外来物质——碳酸钙、碳酸镁和碳酸亚铁等分解生成的，是煤中不可以利用的成分，把它包含在挥发分组成之中显然不合适。

3.后者的计算方法在计算空气干燥基挥发分时没有减去煤中的碳酸盐CO2，而在计算干燥无灰基挥发分时把煤中的碳酸盐CO2作为不可燃成分从公式的分子中去掉，而分母中没有减去（CO2）ad一项，这样做的后果是Vdaf、FCdaf和（CO2）daf三者相加为100%，说明干燥无灰基煤在碳酸盐CO2含量不小于2%时包含了三种组分：挥发分、固定碳和碳酸盐CO2。因此，当煤中碳酸盐CO2含量不小于2%时，以干燥无灰基为基准的煤应包括挥发分、固定碳和碳酸盐CO2三部分。这是现行新国标对其的解释

4.现行标准在计算FCad时，不考虑煤中碳酸盐CO2在含量不小于2%时对它的影响，因此Vad已包含了碳酸盐CO2。

5.通过对两种方法计算的Vdaf值的比较可以发现，后者计算值小于前者计算值，因此，用后者计算值作为参考值来判断煤炭分类，会造成一定的影响，而煤炭分类一般采用的是浮沉后的精煤，精煤的Vdaf更接近于前者的计算方法的计算值。

三、校正思路

通过以上分析，可以看出煤的挥发分只与煤中的有机质有关，而与煤中的外来成分即水分和矿物质无关，这样在计算挥发分时要进行三部分的校正：

1.应进行空气干燥基水分的校正；

2.当煤中碳酸盐CO2含量不小于2%时对其校正；

3. 对测定空气干燥基水分时没有测出的那部分游离水和结晶水进行校正。

虽然计算出的干燥无灰基挥发分依然是个近似值，但已比较接近煤的真实值。当煤中碳酸盐CO2含量不小于2%时，建议采用以下方法校正：

1.当煤中碳酸盐CO2含量在2%到12%之间时

Vad=m1/m×100-Mad-（CO2）ad

Vdaf=Vad/（100-Mad-Aad-（CO2）ad）

FCad=100-Mad-Aad-Vad-CO2）ad

FCdaf=FCad/（100-Mad-Aad-（CO2）ad）

2.当煤中碳酸盐CO2含量大于12%时

Vad=m1/m×100-Mad-[（CO22）ad-（CO2）ad（焦渣）]

Vdaf=Vad/（100-Mad-Aad-[（CO2）ad-（CO2）ad（焦渣）]）

FCad=100-Mad-Aad-Vad-[（CO2）ad-（CO2）ad（焦渣）]

FCdaf=FCad/（100-Mad-Aad-[（CO2）ad-（CO2）ad（焦渣）]）

公式中：m 为一般分析试验煤样的质量；m1 为煤样加热后减少的质量。

这样修改后，煤的挥发分和固定碳受煤中外来物质——水分和矿物质的影响已降到最低程度，可以比较准确的得到挥发分的测定值和固定碳的计算值。