Waiyapot ep096 Qualities of Coal การทดสอบคุณภาพของถ่านหิน

EP. 96 Qualities of Coal การทดสอบคุณภาพของถ่านหิน

ในตลาดการซื้อขายถ่านหิน จะมีการทดสอบคุณภาพของถ่านหินในห้องปฎิบัติการที่ได้มาตรฐานเป็นที่ยอมรับของตลาด การทดสอบคุณภาพถ่านหิน มีการวิเคราะห์หาค่าต่าง ๆ ดังนี้

1. Proximate analysis ได้แก่ การหาปริมาณความชื้น เถ้า สารระเหย และคาร์บอนคงตัว (fixed carbon)

2. Ultimate analysis ได้แก่ การหาปริมาณ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน กํามะถัน และขี้เถ้า

3. วิเคราะห์ หาค่าความร้อน (Calorific value)

การวิเคราะห์ทดสอบเรื่องถ่านหินจะมีวิธีทดสอบตามมาตรฐาน ASTM (American Society for Testing and Material)

• As-received basis (ARB, AR) เป็นค่าที่คํานวณจากตัวอย่างที่มีความชื้นตามสภาพของตัวอย่างที่ห้องปฏิบัติการได้รับ โดยไม่ผ่านขบวนการเตรียมตัวอย่างหรือขบวนการอื่น คือ มาอย่างไร ส่งไปอย่างนั้น เข้าห้อง lab เลย ไม่มีพิธีรีตองมาก (รับกะลาปาลม์มา รับไม้ฟืนมา สภาพอย่างไร ส่งไปวิเคราะห์อย่างนั้นเลย ไม่ต้องตากแห้ง ไม่ต้องอบแห้ง ก่อนส่ง หรือ ไม่ต้องผ่านกรรมวิธีใดๆก่อนส่ง)

• As-determined basis (ADB, AD) เป็นค่าที่คำนวณได้จากการวิเคราะห์ตัวอย่างที่ผ่านการเตรียมตัวอย่างและมีความชื้นเหลืออยู่เท่ากับขณะที่ทดสอบ

• Dry basis (DB) or air dry basis (ADB) เป็นค่าที่คำนวณได้จากตัวอย่างที่ปราศจากความชื้น โดยการนําค่าความชื้นที่วิเคราะห์ตามASTM D 3173 มาแปลงค่าจาก as-determined basis ไปเป็น dry basis

• Dry, ash-free basis (DAF) เป็นค่าที่่คํานวณจากตัวอย่างที่ปราศจากความชื้น และขี้เถ้าโดยการนําค่าความชื้นที่วิเคราะห์ตาม ASTM D 3173 และเถ้าตาม ASTM D 3174 มาแปลงค่าจาก as-determined basis ไปเป็นสภาพ dry, ash-free basis

Proximate Analysis

เป็นการหาปริมาณของความชื้น เถ้า สารระเหย และคาร์บอนคงตัว ค่าที่ได้สามารถนําไปใช้ในการจัดกลุ่มของถ่านหินโดยอาศัยอัตราส่วนของสารที่เผาไหม้ได้ กับสารที่ไม่สามารถเผาไหม้ได้ ซึ่งเป็นข้อมูลที่นํามาพิจารณาในการซื้อขายและประเมินคุณภาพของถ่านหิน

ความชื้น (moisture) (ASTM D 3173) ค่าความชื้นของถ่านหินวิเคราะห์ตาม ASTM D 3173 โดยให้ความร้อนกับถ่านหิน 1 กรัม ที่อุณหภูมิ 105-110 องศาเซลเซียส และคํานวณเป็นร้อยละของนํ้าหนักที่หายไป ค่านี้ถือว่าสําคัญมาก โดยเฉพาะในด้านการซื้อขายเพราะส่วนใหญ่จะทําการซื้อขายโดยเปรียบเทียบคุณภาพจากถ่านหินที่แห้ง ฉะนั้นจึงจําเป็นต้องใช้ค่าความชื้นนี้ ไปคำนวณค่าอื่น ๆ ของถ่านหินให้อยู่ในสภาพตัวอย่างที่แห้ง (dry basis) คือ ค่าความร้อนที่ได้ ในสภาะที่เราไม่พิจารณาความชื้นในเชื้อเพลิง (เช่น สำหรับเชื้อเพลิงแข็ง เราจะเอาไปอบแห้ง จะเอาไปตากแดดก่อนสักสามวัน หรืออย่างถ่านหิน ก็จะมีการบดให้ละเอียด เอามาผ่านลมแห้งก่อนการวิเคราะห์เป็นต้น) ค่าที่ได้เปรียบเสมือนมีความชื้นที่น้อยมาก (ในทางทฤษฎี)

เถ้า (ash)(ASTM D 3174) เถ้าเป็นปริมาณสารอนินทรีย์ที่คงเหลืออยู่หลังจากการเผาไหม้ถ่านหิน แต่เถ้าที่ได้นี้จะต่างจากองค์ประกอบจากคาร์บอเนต การเกิดออกซิเดชันของไพไรต์ (FeS2) เป็นเหล็กออกไซด์ (Ferric oxide) ปริมาณเถ้ามีความสําคัญ เนื่องจากมีผลในการลดค่าความร้อนของถ่านหิน และยังเกี่ยวข้องกับค่าการเผาไหม้ของถ่านหินอีกด้วย วิธี วิเคราะห์ปริมาณเถ้าตาม ASTM D 3174 ทําโดยการเผาตัวอย่างถ่านหิน 1 กรัม ที่อุณหภูมิ 750 องศาเซลเซียส และคำนวณหาร้อยละของนํ้าหนักที่ยังคงเหลืออยู่

สารระเหย (volatile) (ASTM D 3175) สารระเหยเป็นองค์ประกอบของถ่านหินที่มีสถานะเป็นก๊าซเมื่อนําถ่านหินมาเผาที่อุณหภูมิ 950 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6-7 นาที (ขึ้นอยู่กับลักษณะของถ่านหิน) และคํานวณร้อยละของนํ้าหนักที่หายไปลบด้วยความชื้น สารระเหยที่ถูกปลดปล่อยออกมา โดยมากจะเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไฮโดรเจน นํ้า และสารระเหยจากทาร์ (tar) ซึ่งขึ้นกับโครงสร้างทางอินทรีย์ของถ่านหินนั้น ๆ

คาร์บอนคงตัว (fixed carbon) (ASTM D 3172) เป็นค่าที่่แสดงถึงส่วนที่เผาไหม้ได้ของถ่านหินหลังจากที่กําจัดความชื้น สารระเหยและเถ้าออกแล้ว ซึ่งหาได้โดยนำปริมาณความชื้้น เถ้า สารระเหยลบออกจาก 100 และทุกค่าต้องอยู่ในสภาวะความชื้นเดียวกัน ปริมาณคาร์บอนคงตัวนี้มีความสําคัญมากต่อการแบ่งลำดับชั้นของถ่านหิน ถ้ามีค่ามากขึ้นความเป็นถ่านหินก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

Fig 95.2 Coal Types classification.

.

-------------------------