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濕度的奧秘：為什麼煤中的水分對其質量如此重要？
在能源需求日益增長的今天，煤炭作為一種重要的燃料，其質量評估正受到越來越多的關注。煤中的水分，無論是鉅細靡遺的分析，還是影響煤質的關鍵因子，都越來越成為業界和學術界重視的問題。
煤的分析技術專門設計用於測量煤的特定物理及化學性質，這些方法主要用於評估煤的煉焦、發電或冶煉的適用性。
煤的化學特性
煤分為四個主要類型或等級：褐煤、煙煤、無煙煤和石墨。每種煤擁有不同的物理參數，這些參數主要由水分、揮發性物質和碳含量所控制。
水分
水分是煤的重要特性，所有煤在開採時都帶有水分。地下水和其他外來水分被稱為附加水分，可以輕易蒸發。而煤自身內部含有的水分被稱為固有水分，通常需要進行定量分析。
水分可以以四種形式存在於煤中：表面水、吸濕水、分解水和礦物水。
整體水分的分析通常通過比較未處理樣本和經過分析樣本的質量損失來進行。通過加熱煤樣、在氮氣環境中於150°C下烘乾或在100至105°C的空氣中烘乾，科學家可以有效地測量水分含量。
揮發性物質
揮發性物質指的是在高溫下無空氣條件下釋放的煤成分，通常包括短鏈和長鏈碳氫化合物、芳香烴和某些硫化物。測定揮發性物質的重要性在於，它能評估煤的能量潛力及其在活性炭中的應用。
灰分
灰分是煤燃燒後所剩的不可燃殘渣，代表燃燒後的礦物質總量。煤的灰分分析相對簡單，將煤完全燃燒後，將產生的灰分以百分比表示與原始重量的比值，這也是煤質的重要指標之一。
固定碳
固定碳是指在揮發性物質驅動後，仍然剩餘在煤中的碳。固定碳的含量常被用作估算來自煤樣的可產生焦炭的量，其測量方式是從煤樣的總質量中去除揮發性質量。
物理和機械特性
相對密度
煤的相對密度取決於煤的等級和礦物雜質的程度，了解每種煤的密度對於確定複合體和混合物的性質是必要的。密度的測量一般是通過樣品在水中的重量損失來進行。
顆粒大小分佈
煤的顆粒大小分佈取決於煤的等級，這影響煤的脆性，以及它所經歷的處理、破碎和磨碎過程。為了在爐子和焦化爐中以適合的尺寸利用煤，必須在開采前了解這些資料。
漂浮-沉降測試
漂浮-沉降測試是針對煤的顆粒和煤層進行的分析，通過液體浸洗高灰分顆粒以提升煤的售價及能量含量。該測試能幫助確定最佳的洗選顆粒大小及所需的洗液密度。
特殊燃燒測試
特定能量
特定能量可通過彈式量熱計來測定，它能測量煤在完全燃燒時的能量輸出，尤其是用於蒸汽發生的煤。
灰熔點測試
煤灰的熔融行為是選擇煤炭的一個關鍵因素，尤其是在蒸汽發電的應用中。過高的熔點將導致焦炭和灰分在爐內結塊，需定期清理。熔融溫度的測試通常會通過高溫爐內觀察熔融灰的形狀變化來進行。
自由膨脹指數
自由膨脹指數測試是評估煤炭是否適合生產焦炭的最簡單測試。加入標準化的坩堝中燃燒後，所得焦炭餅的截面形狀與標準截面進行比較來判斷。
煤的等級分類
國際標準通過煤的等級進行分類，隨著等級的提升，煤的碳含量也更高。ASTM系統將固定碳超過69%的煤根據碳和揮發性物質的含量進行分類。
煤的水分，不僅影響煤的能量產出，也關係到其在市場上的競爭力。
在面對全球能源轉型與環境保護的挑戰之際，煤炭中水分的管理應該如何與新技術結合，以達到最佳的環境和經濟效益？
