Language
Country/Area
No result found
لغز الرطوبة: لماذا تعتبر الرطوبة الموجودة في الفحم مهمة جدًا لجودته؟
مع تزايد الطلب على الطاقة اليوم، يعد الفحم وقودًا مهمًا، ويحظى تقييم جودته باهتمام متزايد. أصبحت الرطوبة في الفحم، سواء كان ذلك تحليلًا تفصيليًا أو العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة الفحم، مشكلة تهتم بها الصناعة والأوساط الأكاديمية بشكل متزايد.
تم تصميم تقنيات تحليل الفحم خصيصًا لقياس الخصائص الفيزيائية والكيميائية المحددة للفحم. وتستخدم هذه الطرق في المقام الأول لتقييم مدى ملاءمة الفحم لفحم الكوك، أو توليد الطاقة، أو الصهر.
الخصائص الكيميائية للفحم
ينقسم الفحم إلى أربعة أنواع أو درجات رئيسية: الفحم الحجري، والفحم البيتوميني، والأنثراسايت، والجرافيت. كل نوع من الفحم له معايير فيزيائية مختلفة، والتي يتم التحكم فيها بشكل أساسي عن طريق الرطوبة والمواد المتطايرة ومحتوى الكربون.
الرطوبة
تعد الرطوبة سمة مهمة للفحم، وجميع أنواع الفحم تحتوي على رطوبة عند استخراجها. تسمى المياه الجوفية والرطوبة الخارجية الأخرى بالرطوبة الإضافية ويمكن أن تتبخر بسهولة. تسمى الرطوبة الموجودة داخل الفحم نفسه بالرطوبة الجوهرية وعادةً ما تتطلب تحليلًا كميًا.
يمكن أن توجد الرطوبة في الفحم في أربعة أشكال: المياه السطحية، والمياه الاسترطابية، والمياه المتحللة، والمياه المعدنية.
يتم عادةً إجراء تحليل الرطوبة السائبة من خلال مقارنة فقدان الكتلة للعينات غير المعالجة والمحللة. يمكن للعلماء قياس محتوى الرطوبة بشكل فعال عن طريق تسخين عينات الفحم وتجفيفها في جو من النيتروجين عند درجة حرارة 150 درجة مئوية أو في الهواء عند درجة حرارة 100 إلى 105 درجة مئوية.
المواد المتطايرة
تشير المواد المتطايرة إلى مكونات الفحم المنبعثة في ظروف خالية من الهواء عند درجات حرارة عالية، وعادةً ما تشتمل على الهيدروكربونات قصيرة وطويلة السلسلة، والهيدروكربونات العطرية، وبعض الكبريتيدات. تكمن أهمية قياس المواد المتطايرة في قدرته على تقييم إمكانات الطاقة للفحم واستخدامه في الكربون المنشط.
الرماد
الرماد هو البقايا غير القابلة للاحتراق المتبقية بعد حرق الفحم ويمثل إجمالي كمية المعادن بعد الاحتراق. يعد تحليل محتوى الرماد للفحم بسيطًا نسبيًا، بعد حرق الفحم بالكامل، يتم التعبير عن محتوى الرماد الناتج كنسبة مئوية بالنسبة للوزن الأصلي، وهو أيضًا أحد المؤشرات المهمة لجودة الفحم.
الكربون الثابت
يشير الكربون الثابت إلى الكربون الذي يبقى في الفحم بعد أن يتم تحريكه بواسطة المواد المتطايرة. غالبًا ما يستخدم محتوى الكربون الثابت لتقدير كمية المواد المنتجة لفحم الكوك من عينة الفحم ويتم قياسه عن طريق إزالة الكتلة المتطايرة من الكتلة الإجمالية لعينة الفحم.
الخصائص الفيزيائية والميكانيكية
الكثافة النسبية
تعتمد الكثافة النسبية للفحم على درجة الفحم ودرجة الشوائب المعدنية، كما أن معرفة كثافة كل فحم أمر ضروري لتحديد خصائص المجمعات والمخاليط. يتم قياس الكثافة بشكل عام من خلال فقدان وزن العينة في الماء.
توزيع حجم الجسيمات
يعتمد توزيع حجم جسيمات الفحم على درجة الفحم، مما يؤثر على هشاشة الفحم، بالإضافة إلى عمليات المناولة والسحق والطحن التي يخضع لها. ويجب معرفة هذه المعلومات قبل التعدين من أجل الاستفادة من الفحم بالحجم المناسب في الأفران وأجهزة التكويك.
اختبار التعويم والتسوية
اختبار التعويم والتسوية هو تحليل لجزيئات الفحم وطبقات الفحم، ويستخدم السائل لامتصاص الجزيئات عالية الرماد لزيادة سعر البيع ومحتوى الطاقة في الفحم. يمكن أن يساعد هذا الاختبار في تحديد حجم الجسيمات الأمثل للغسيل وكثافة سائل الغسيل المطلوبة.
اختبار الاحتراق الخاص
طاقة محددة
يمكن تحديد الطاقة النوعية بواسطة المسعر القنبلي، الذي يقيس إنتاج الطاقة من الاحتراق الكامل للفحم، وخاصة الفحم المستخدم لتوليد البخار.
اختبار درجة انصهار الرماد
يعد سلوك ذوبان رماد الفحم عاملاً رئيسيًا في اختيار الفحم، خاصة في تطبيقات توليد الطاقة بالبخار. ستؤدي نقطة الانصهار العالية جدًا إلى تكتل فحم الكوك والرماد في الفرن، الأمر الذي يتطلب تنظيفًا منتظمًا. عادة ما يتم اختبار درجة حرارة الانصهار من خلال ملاحظة تغيرات شكل الرماد المنصهر في فرن عالي الحرارة.
مؤشر التوسع الحر
يعد اختبار مؤشر التمدد الحر أبسط اختبار لتقييم مدى ملاءمة الفحم لإنتاج فحم الكوك. بعد إضافتها إلى بوتقة موحدة للاحتراق، يتم الحكم على شكل المقطع العرضي لكعكة فحم الكوك التي تم الحصول عليها من خلال مقارنتها بالمقطع العرضي القياسي.
تصنيف درجة الفحم
تصنف المعايير الدولية الفحم حسب الدرجة، ومع زيادة الدرجة، يصبح محتوى الكربون في الفحم أعلى. يصنف نظام ASTM الفحم الذي يحتوي على أكثر من 69% من الكربون الثابت بناءً على محتوى الكربون والمواد المتطايرة.
لا يؤثر محتوى الرطوبة في الفحم على إنتاج الطاقة من الفحم فحسب، بل يؤثر أيضًا على قدرته التنافسية في السوق.
في مواجهة تحديات تحول الطاقة العالمية وحماية البيئة، كيف ينبغي الجمع بين إدارة الرطوبة في الفحم والتقنيات الجديدة لتحقيق أفضل الفوائد البيئية والاقتصادية؟
