» » Влага углей

Влага углей

02.08.2016

Содержание влаги и зольность — важные показатели, которые необходимо учитывать при оценке качества углей как энергетического топлива, сырья для производства кокса, различных углеродистых материалов, синтетического топлива, химических продуктов и многих других видов производств.
Влага в угле содержится в различных формах и количествах. Наибольшее содержание влаги характерно для естественных условий залегания (пластовая влага). В добытых товарных углях происходит удаление свободной влаги, находящейся на поверхности кусков. Остающаяся влага в кусках, полностью насыщенных водой, определяется как максимальная влагоемкость. Величина этого показателя связана с химической природой угля, петрографическим составом и степенью углефикации.
Вода в угле находится в различных состояниях: в виде капель, пленок, адсорбированных молекул, в виде капиллярной влаги и гидратной воды, входящей в состав минеральной части углей (кристаллогидраты). Виды влаги различаются по прочности связи с углем и по своим свойствам. Наименее прочно связана с углем свободная влага, имеющая свойства обычной воды. Адсорбционная влага связана с внешней и внутренней поверхностью угля силами молекулярного взаимодействия и отличается от обычной воды пониженной упругостью пара, повышенной плотностью, неспособностью растворять электролиты и пониженной температурой замерзания (-70 °C для мономолекулярного слоя). Адсорбционно связанная вода образует пленку на внешней и внутренней поверхности угля, на стенках трещин и пор. С ростом числа слоев молекул воды прочность связи с поверхностью угля ослабевает и свойства ее приближаются к обычной воде, заполняющей поры и трещины (капиллярная влага). Наиболее прочно связана с углем гидратная (химически связанная) влага, которая выделяется только при термической деструкции минеральной части угля.
В соответствии со стандартным методом анализа (ГОСТ 27314—87) определяются влага внешняя, которая удаляется при высушивании угля до воздушно-сухого состояния, и влага воздушно-сухого топлива.
Для характеристики влажности угля определяется влага общая — сумма внешней влаги и влаги воздушно-сухого угля. При высушивании угля на воздухе удаляются свободная влага с внешней поверхности и капиллярная влага из открытых трещин и пор. В воздушно-сухом угле остается адсорбционная и гидратная влага. Содержание влаги в воздушно-сухом угле зависит от его природы, степени измельчения, а также температуры и относительной влажности среды, при которых проводится определение.
Влага, остающаяся в угле после высушивания по ГОСТ 8719—70 при температуре (20 ± 5) °C и относительной влажности воздуха (60 ± 2) %, определяется как гигроскопическая. Этот показатель, наряду с максимальной влагоемкостью, может быть использован как генетический показатель степени углефикации бурых углей. При техническом анализе определяется влага аналитической пробы (с измельчением менее 0,2 мм). При добыче, отгрузке и использовании углей применяется понятие «влага общая на рабочее состояние топлива».
Бурые угли содержат значительное количество гигроскопической влаги, которое зависит от степени зрелости угля. Так, бурые угли Днепровского бассейна Украины (1Б) содержат 12—25 % гигроскопической влаги, плотные матовые Подмосковного бассейна (2Б) — 6—10 %, а блестящие Челябинского бассейна (ЗБ) — 5—8 %.
Своеобразно изменяется влага в генетическом ряду каменных углей. Наиболее высокие значения этого показателя характерны для длиннопламенных углей, затем они снижаются до стадии тощих углей и вновь возрастают у антрацитов.
Влага углей

Увеличение доли гигроскопической влаги у антрацитов связано с особенностями их пористости (возрастанием наименьшего размера и ростом числа пор), что обусловливает более развитую внутреннюю поверхность, определяющую адсорбцию паров воды.
Существенно влияет на содержание влаги в углях петрографический состав. Наибольшее содержание гигроскопической влаги наблюдается у фюзенизированных компонентов, меньшее — у витренизированных. Аналитическая влага витринита в ряду метаморфизма изменяется аналогично углю в целом, а в инертините она закономерно уменьшается от 7—8 % в бурых и 4—1,2 % в длиннопламенных до 0,3—0,4 % в тощих углях и 0,2—0,6 % в антрацитах.
Влажность — важная техническая характеристика товарных масс углей. Влага представляет собой балласт, снижающий полезную массу топлива при транспортировке. В зимний период влага является причиной смерзания углей при перевозках. Это создает большие трудности при разгрузке железнодорожных вагонов и нарушает нормальную работу транспорта и углеперерабатывающих предприятий. Высокая влажность углей ухудшает их сыпучесть и затрудняет рассев по классам крупности при подготовке к использованию в различных отраслях промышленности. Особенно большая влажность у угля мелких классов крупности (менее 6 мм), содержание которых в товарном угле возрастает в связи с механизацией добычи. Поэтому значительная часть углей подвергается сушке, что связано с дополнительным расходом тепловой и электрической энергии.
При сжигании влажного топлива на испарение влаги расходуется значительное количество тепла, в результате чего уменьшается КПД тепловых установок. Влажность угольной шихты отрицательно влияет на производительность коксовых печей и увеличивает расход газа на их обогрев.