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湿度的奥秘：为什么煤中的水分对其质量如此重要？
在能源需求日益增长的今天，煤炭作为一种重要的燃料，其质量评估正受到越来越多的关注。煤中的水分，无论是巨细靡遗的分析，还是影响煤质的关键因子，都越来越成为业界和学术界重视的问题。
煤的分析技术专门设计用于测量煤的特定物理及化学性质，这些方法主要用于评估煤的炼焦、发电或冶炼的适用性。
煤的化学特性
煤分为四个主要类型或等级：褐煤、烟煤、无烟煤和石墨。每种煤拥有不同的物理参数，这些参数主要由水分、挥发性物质和碳含量所控制。
水分
水分是煤的重要特性，所有煤在开采时都带有水分。地下水和其他外来水分被称为附加水分，可以轻易蒸发。而煤自身内部含有的水分被称为固有水分，通常需要进行定量分析。
水分可以以四种形式存在于煤中：表面水、吸湿水、分解水和矿物水。
整体水分的分析通常通过比较未处理样本和经过分析样本的质量损失来进行。通过加热煤样、在氮气环境中于150°C下烘干或在100至105°C的空气中烘干，科学家可以有效地测量水分含量。
挥发性物质
挥发性物质指的是在高温下无空气条件下释放的煤成分，通常包括短链和长链碳氢化合物、芳香烃和某些硫化物。测定挥发性物质的重要性在于，它能评估煤的能量潜力及其在活性炭中的应用。
灰分
灰分是煤燃烧后所剩的不可燃残渣，代表燃烧后的矿物质总量。煤的灰分分析相对简单，将煤完全燃烧后，将产生的灰分以百分比表示与原始重量的比值，这也是煤质的重要指标之一。
固定碳
固定碳是指在挥发性物质驱动后，仍然剩余在煤中的碳。固定碳的含量常被用作估算来自煤样的可产生焦炭的量，其测量方式是从煤样的总质量中去除挥发性质量。
物理和机械特性
相对密度
煤的相对密度取决于煤的等级和矿物杂质的程度，了解每种煤的密度对于确定复合体和混合物的性质是必要的。密度的测量一般是通过样品在水中的重量损失来进行。
颗粒大小分布
煤的颗粒大小分布取决于煤的等级，这影响煤的脆性，以及它所经历的处理、破碎和磨碎过程。为了在炉子和焦化炉中以适合的尺寸利用煤，必须在开采前了解这些资料。
漂浮-沉降测试
漂浮-沉降测试是针对煤的颗粒和煤层进行的分析，通过液体浸洗高灰分颗粒以提升煤的售价及能量含量。该测试能帮助确定最佳的洗选颗粒大小及所需的洗液密度。
特殊燃烧测试
特定能量
特定能量可通过弹式量热计来测定，它能测量煤在完全燃烧时的能量输出，尤其是用于蒸汽发生的煤。
灰熔点测试
煤灰的熔融行为是选择煤炭的一个关键因素，尤其是在蒸汽发电的应用中。过高的熔点将导致焦炭和灰分在炉内结块，需定期清理。熔融温度的测试通常会通过高温炉内观察熔融灰的形状变化来进行。
自由膨胀指数
自由膨胀指数测试是评估煤炭是否适合生产焦炭的最简单测试。加入标准化的坩埚中燃烧后，所得焦炭饼的截面形状与标准截面进行比较来判断。
煤的等级分类
国际标准通过煤的等级进行分类，随着等级的提升，煤的碳含量也更高。 ASTM系统将固定碳超过69%的煤根据碳和挥发性物质的含量进行分类。
煤的水分，不仅影响煤的能量产出，也关系到其在市场上的竞争力。
在面对全球能源转型与环境保护的挑战之际，煤炭中水分的管理应该如何与新技术结合，以达到最佳的环境和经济效益？
