煤中水分的分類《煤化學》學校名稱：目錄游離水和化合水外在水分和內在水分全水分最高內在水分1234游離水是以附著、吸附等物理狀態與煤結合的水。煤中的游離水，在105~110℃的溫度下放置1~2h后即可全部蒸發掉.化合水是指以化合方式與煤中的礦物質結合，即通常所說的結晶水和結合水，如硫（CaSO4·2H2O）中的結晶水和高嶺土[Al2Si2O5(OH)3]中的結合水。一、游離水和化合水根據結合狀態的不同，煤中的水分可分為游離水和化合水兩大類。根據水分的不同賦存狀態，煤中水分又可分為內在水分和外在水分兩種。

外在水分以機械的方式與煤結合，蒸汽壓與水的蒸汽壓相等，較易蒸發。當煤在室溫下的空氣中放置時，外在水分不斷蒸發，直至與空氣的相對濕度達到平衡時為止。此時失去的水分就是外在水分。外在水分附著在煤粒的外表面或較大的毛細孔中的水（直徑大于10-5cm）稱為外在水分，是一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時失去的水分，又稱自由水分或表面水分，項目符號為Mf。二、外在水分和內在水分

內在水分以吸附或凝聚方式存于煤粒內部直徑小于10-5小毛細孔中，蒸汽壓小于純水的蒸汽壓，較難蒸發，加熱至105~110℃時才能蒸發。

內在水分吸附或凝聚在煤粒內部毛細孔中的水（直徑小于10-5cm）稱為內在水分，它是在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時所保持的水分，項目符號為Minh。二、外在水分和內在水分工業分析所測定的外在水分和內在水分與理論定義的差異之處在工業分析的實際測定中，由于煤從脫去表面水到脫去內在水是連續而復雜的過程，二者難以嚴格分開，因此工業分析中的表面水和內在水不是按照其理論定義來劃分的，而是按照測定方法或者說是測定條件來定義的。所謂表面水是指環境溫度和濕度下，煤與大氣接近濕度平衡時失去的那部分水，而留下來的水分則為內在水，這與以表面吸附和毛細管吸附為根據的理論劃分法有所出入。因為當煤與大氣接近平衡時不僅失去表面吸附水，而且部分毛細管吸附水也要失去，所以實測的表面水和內在水不是一個定值，而是隨測定環境的溫度和濕度等的變化而異。二、外在水分和內在水分全水分：煤的外在水分與內在水分的總和稱為煤的全水分。它代表了剛開采出來，或使用單位剛收到或即將投入使用狀態下煤中的全部水分（游離水分）。

（1）

雖然全水分應等于外在水分和內在水分之和，但外在水分以收到基為基準，而內在水分以空氣干燥基為基準?；鶞什煌?，測定結果不能直接相加，必須經過換算。將空氣干燥基內在水分換算為收到基內在水分，才能相加得出全水分，即收到基全水分。三、全水分最高內在水分（MHC）：煤樣在溫度為30℃，相對濕度為96%下達到平衡時測得的內在水分稱為最高內在水分。由于煤的孔隙率與煤化度有一定的相關性，所以煤的最高內在水分基本上反映了煤的變質程度、黏結性和發熱量等煤質特征。如年輕褐煤的最高內在水分在30%以上，而最高內在水分含量小于1%的煙煤幾乎都是強黏結性和高發熱量的肥煤和主焦煤。

在煤的工業分析中，只測定游離水，一般不考慮化合水。煤有機質中的氫和氧在干餾或燃燒時生成的水稱為熱解水，不屬于上述的水分范圍，也不是工業分析的內容。四、最高內在水分煤中的水分《煤化學》學校名稱：目錄煤中水分的來源煤中水分的測定原理煤中水分與煤質的關系煤中水分對煤加工利用的影響1234

煤中水分的來源是多方面的。1.在成煤過程中，成煤植物遺體堆積在沼澤或湖泊中，水因此進入煤中；2.煤層形成后，地下水進入煤層的縫隙中；3.在水力開采、洗選和運輸過程中，煤接觸水體、雨、雪或潮濕的空氣均可使水分增加。一、煤中水分的來源

測定煤中水分含量的方法有蒸餾法、微波加熱法、加熱干燥法（分為干燥失重法和直接重量法）等。常用方法為加熱干燥法中的干燥失重法。1.干燥失重法

煤中水分是以物理態吸附在煤的表面或孔隙中，只要將煤加熱到高于100℃，即可使煤中的水分析出。在加熱過程中，煤本身不發生任何變化，煤的失重即認為是水分失去所引起的。

通常是將煤加熱到105～110℃并保持恒溫，直至煤處于恒重時，煤樣的失重即為煤樣在干燥中失去的水分。二、煤中水分的測定原理2.微波干燥法

將煤樣置于微波測水儀內，在微波作用下，煤中的水分子高速振動，產生摩擦熱，使水分蒸發，根據煤樣失重計算水分含量。微波加熱法對煤樣能夠均勻加熱，水分可以迅速蒸發，因而測定快速周期短能夠防止煤樣因加熱時間過長而氧化，但因為無煙煤和焦炭的導電性強，不適合該法。3.共沸蒸餾法將煤樣懸浮在一種與水不互溶的有機溶劑中，通常用甲苯會二甲苯，放入水浴中加熱，煤種的水分受熱后形成蒸汽，與有機蒸汽一起進入冷凝泠卻器，冷凝液進入有刻度的接收管。由于溶劑與水不互溶，且水的密度大，沉于底部，可通過刻度讀取水的體積，從而得到水分的量。在我國國標和國際標準中已將此方法淘汰。二、煤中水分的測定原理

煤中各種水分的多少均在一定程度上反映了煤質狀況，煤中的外在水分、內在水分和最高內在水分都與煤質有關，表1為不同煤化度煤中內在水分的含量變化區間。煤中的化合水與煤的變質程度沒有關系，但化合水多，說明含化合水的礦物質多，會間接地影響煤質。表1煤中內在水分與煤的煤化程度的關系

煤種

內在水分/%

煤種內在水分/%泥炭5~25焦煤0.5~1.5褐煤5~25瘦煤0.5~2.0長焰煤3~12貧煤0.5~2.5氣煤1~5無煙煤0.7~3肥煤0.3~3年老無煙煤2~9.5三、煤中水分與煤質的關系

低煤化度煤結構疏松，結構中有較多的親水基團，內部毛細管發達，內表面積大，因而外在水分高，內在水分大，例如褐煤的外在水分和內在水分均可高達20%以上。隨著煤化度的提高，煤的結構漸趨緊密，內表面積減少，兩種水分都在降低。在中等煤化程度的肥煤和焦煤階段，外在水分較少，內在水分達到最低值（小于1%）。到高變質的無煙煤階段，煤分子的排列更加整齊，加之縮聚的收縮應力使煤粒內部的裂隙增加，外在水分于內在水分的含量又有所提高，內在水分可達到4%左右。三、煤中水分與煤質的關系

煤的最高內在水分與煤化度的關系與內在水分基本相同，但表現出更為明顯的規律性，如圖1所示。當揮發分（Vdaf）為25±5%時，MHC＜1%，達到最小值。對于高揮發分（Vdaf＞30%）的低煤化度，MHC隨著Vdaf的增加而迅速增大，最高可達20%~30%。對于低揮發分（Vdaf＜20%）的高煤化度煤，MHC隨著Vdaf的減少又略有增大。因此，可以采用MHC作為低煤化度煤的一個分類指標。圖1MHC與Vdaf的關系二、煤中水分與煤質的關系

一般來說，煤的水分對其加工利用、貿易和儲存運輸都會帶來不利的影響。1.在運輸過程時，煤的水分增加了運輸負荷與成本，在寒冷地帶水分的凍結導致裝卸困難。2.在儲存時，煤中的水分隨空氣的濕度而變化，使煤易破裂，加速了氧化。3.在機械加工時，水分過多會引起粉碎、篩分困難，既容易損壞設備，又降低生產效率。4.在鍋爐燃燒中，水分高會影響燃燒的穩定性和熱傳導。四、煤中水分對煤加工利用的影響5.在煉焦工業中，水分高會降低焦炭產率，而且由于水分大量蒸發帶走熱量而延長焦化周期。水分過大，還會損壞焦爐，縮短焦爐使用年限，同時，煉焦煤中的各種水分（包括熱解水）全部轉入焦化剩余氨水中，增大了焦化廢水處理負荷。因此，在煤炭貿易中，水分成為一項重要的計價依據。但水分高有時也會產生積極效應。例如，燃燒粉煤時，若煤中含有一定水分，可有效減少粉煤的損失，在一定程度上改善爐膛的輻射效能。在現代煤炭加工利用中，煤中水分可作為加氫液化和加氫氣化的供氫體。此外，高水分褐煤的利用價值也逐漸被發掘。四、煤中水分對煤加工利用的影響煤中水分的測定《煤化學》學校名稱：

在實際工作中，需要測定的水分指標包括煤中全水分、一般分析試驗煤樣水分和最高內在水分。目錄全水分的測定一般分析試驗煤樣水分的測定最高內在水分的測定123

GB/T211--2017規定，全水分測定可采用兩步法、一步法和微波干燥法等三種方法，其中兩步法和一步法又分別包括通氮干燥法及空氣干燥法兩種方法，而為了進行在線分析，快速、準確地了解煤中水分，微波干燥法被列入規范性附錄中。在氮氣流中干燥的方式適用于所有煤種，在空氣流中干燥的方式適用于煙煤和無煙煤，微波干燥法適用于煙煤和褐煤。兩步法中的通氮干燥法被標準列為仲裁方法，這里以此為例說明煤中全水分測定的方法要點以及結果計算等。1.外在水分在兩步法中的通氮干燥法測定中，稱取一定量13mm試樣，在溫度不高于40℃的環境下一、全水分的測定干燥到質量恒定，按照式（1）計算外在水分。（1）式中Mf——試樣的外在水分，%；m1——試樣干燥后的質量損失，單位為克（g）；m——稱取的13mm試樣的質量，單位為克（g）。2.內在水分立即將測定外在水分后的煤樣破碎到標稱最大粒度3mm，于105~110℃下在氮氣（空氣）流中干燥到質量恒定，按照式（2）計算內在水分。（2）式中Minh——試樣的內在水分，%；m2——稱取的試樣的質量，單位為克（g）；m3——試樣干燥后的質量損失，單位為克（g）。一、全水分的測定

3.全水分雖然全水分應等于外在水分和內在水分之和，但外在水分以收到基為基準，而內在水分以空氣干燥基為基準?；鶞什煌瑴y定結果不能直接相加，必須經過換算。將空氣干燥基內在水分換算為收到基內在水分，按照式（3）相加得出全水分，即收到基全水分。（3）式中Mt——煤中全水分，%。如果在運送過程中煤樣的水分有損失，按式（4）求出補正后的全水分值：（4）式中Mt′——補正后的煤中的全水分，%；M1——試樣的的水分損失率，%；Mt——不考慮煤樣在運送過程中的水分損失時測得的全水分，%。一、全水分的測定

當M1大于1%時，表明煤樣在運送過程中可能受到意外損失，則不可補正。但測得的水分可作為試驗室收到煤樣的全水分。在報告結果時，應注明“未經補正水分損失”，并將煤樣容器標簽和密封情況一并報告。為使分析結果可靠，每項分析試驗應對同一試樣進行兩次重復測定，在同一試驗室，兩次重復測定結果的差值不得超過表1的規定，否則應進行第三次測定。一、全水分的測定

一般分析試驗煤樣水分過去曾被稱為空氣干燥煤樣水分，是指在規定條件下測定的一般分析煤樣水分。GB/T212-2008規定，用通氮干燥法、空氣干燥法和微波干燥法等三種方法測定一般分析煤樣水分。其中通氮干燥法適用于所有煤種，空氣干燥法僅適用于煙煤和無煙煤，微波干燥法被列入附錄中，適用于褐煤和煙煤水分的快速測定。在仲裁分析中，遇到有用一般分析試驗煤樣水分進行校正以及基的換算時，應采用通氮干燥法測定。這里以通氮干燥法為例說明一般分析試驗煤樣水分的測定方法要點。二、一般分析試驗煤樣水分的測定在通氮干燥法中，稱取一定量的一般分析試驗煤樣，置于105~110℃干燥箱中，在干燥氮氣流中干燥到質量恒定。根據煤樣的質量損失，按照式（5）計算出水分的質量分數。