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水分の謎: 石炭中の水分はなぜ石炭の品質にとってそれほど重要なのでしょうか?
今日のエネルギー需要の増大に伴い、石炭は重要な燃料であり、その品質評価がますます注目されています。石炭中の水分は、詳細な分析であっても、石炭の品質に影響を与える主要な要因であっても、産業界や学界がますます注目する問題となっています。
石炭分析技術は、石炭の特定の物理的および化学的特性を測定するために特別に設計されており、主にコークス化、発電、または製錬に対する石炭の適合性を評価するために使用されます。
石炭の化学的性質
石炭は、褐炭、瀝青炭、無煙炭、黒鉛の 4 つの主な種類またはグレードに分類されます。石炭の種類ごとに異なる物理パラメータがあり、主に水分、揮発分、炭素含有量によって制御されます。
湿気
水分は石炭の重要な特性であり、採掘時にはすべての石炭に水分が含まれています。地下水やその他の外部水分は追加水分と呼ばれ、容易に蒸発します。石炭自体に含まれる水分は固有水分と呼ばれ、通常は定量分析が必要です。
石炭内には、地表水、吸湿水、分解水、ミネラル水の 4 つの形態で水分が存在します。
バルク水分の分析は、通常、未処理サンプルと分析サンプルの質量損失を比較することによって実行されます。科学者は、石炭サンプルを加熱し、窒素雰囲気中で 150°C、または空気中で 100 ～ 105°C で乾燥させることで、水分含有量を効果的に測定できます。
揮発性物質
揮発性物質とは、高温、空気のない状態で放出される石炭成分を指し、通常、短鎖および長鎖の炭化水素、芳香族炭化水素、および特定の硫化物が含まれます。揮発性物質の測定の重要性は、石炭のエネルギー潜在力と活性炭での使用を評価できることにあります。
アッシュ
灰は石炭を燃焼した後に残る不燃性の残留物で、燃焼後のミネラルの総量を表します。石炭の灰分分析は比較的簡単で、石炭が完全に燃焼した後、生成される灰分は元の重量に対するパーセンテージで表され、これも石炭の品質の重要な指標の 1 つです。
固定カーボン
固定炭素とは、揮発性物質によって排出された後に石炭中に残る炭素を指します。固定炭素含有量は、石炭サンプルからのコークス生成物質の量を推定するためによく使用され、石炭サンプルの総質量から揮発性質量を除去することによって測定されます。
物理的および機械的特性
相対密度
石炭の相対密度は石炭のグレードと鉱物不純物の程度によって異なり、複合体や混合物の特性を決定するには各石炭の密度を知る必要があります。密度は通常、水中でのサンプルの重量損失によって測定されます。
粒度分布
石炭の粒度分布は石炭のグレードによって異なり、石炭の脆さ、および石炭の取り扱い、粉砕、粉砕のプロセスに影響します。炉やコーカーで石炭を適切なサイズで利用するには、この情報を採掘前に知っておく必要があります。
浮遊沈下試験
浮遊沈下試験は、石炭粒子と石炭層を分析するもので、液体を使用して高灰分粒子を浸漬し、石炭の販売価格とエネルギー含有量を高めます。このテストは、洗浄に最適な粒子サイズと必要な洗浄液濃度を決定するのに役立ちます。
特殊燃焼試験
比エネルギー
比エネルギーは、石炭、特に蒸気発生に使用される石炭の完全燃焼によるエネルギー出力を測定する爆弾熱量計によって決定できます。
灰の融点試験
石炭灰の溶融挙動は、特に蒸気発電用途において、石炭を選択する際の重要な要素です。融点が高すぎると炉内でコークスや灰が凝集するため、定期的な清掃が必要です。溶融温度は通常、高温の炉内で溶融灰の形状変化を観察することによってテストされます。
無料拡張インデックス
自由膨張指数試験は、石炭がコークス製造に適しているかどうかを評価する最も簡単な試験です。得られたコークスケーキは、規格化された燃焼用るつぼに投入され、標準断面と比較することで断面形状を判定します。
石炭のグレード分類
国際規格では石炭を等級別に分類しています。等級が上がると、石炭の炭素含有量が高くなります。 ASTM システムでは、炭素と揮発性物質の含有量に基づいて、固定炭素が 69% を超える石炭を分類します。
石炭の水分含有量は、石炭のエネルギー生産量に影響を与えるだけでなく、市場での競争力にも影響します。
世界的なエネルギー転換と環境保護という課題に直面して、環境面と経済面で最高のメリットを得るには、石炭中の水分の管理を新技術とどのように組み合わせるべきでしょうか?
