《工业分析课件-第2章 煤质分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业分析课件-第2章 煤质分析（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第四章 煤质分析内 容4.1 概述 4.2 煤的工业分析 4.2.1 水份的测定 4.2.2 灰分的测定 4.2.3 挥发分的测定 4.2.4 固定碳的测定4.3 煤中全硫量的测定 4.4 煤发热量的测定4.5由工业分析结果计 算煤的发热量2.1 概述 煤的定义煤是植物遗体覆盖在地层下，经复杂的生物化学和物理化学作用，转化而成的固体有机可燃沉积 岩。 一、煤的组成和分类 1煤的组成 煤的成分主要有各种复杂的高分子有机化合物、水和无机物。 它包含有很多种元素，由可燃物 和不可燃物两部分组成。可燃物主要包括有机质和少量的矿物质，不可燃物包括水和大 部分矿物质，象碱金属、碱土金 属、铁、铝等的盐类
2、。 煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素. 碳是组成煤大分子的骨架，在各元素中 最高，一般大于70%。随着煤化程度的不断 增高，煤中碳元素的含量也越高，如某些超 无烟煤，碳含量可超过97%。 碳氢是煤中第二个重要的组成元素，它占 煤的质量分数为16%，越是年轻的煤，其含量也越高。 氢氧元素是组成煤有机质的十分重要的元素，越是年轻的煤，氧元素的比例也越大， 发热量常随氧元素含量的增高而降低，其含 量从130%均有。 氧氮元素在煤中的比例较少，一般为0.5 3%。 氮硫元素也是组成煤的有机质的一种常见元素，它在煤中含量的多少，与煤化程度的 高低无明显关系，其含量从最低的0.1到最 高的10%
3、均有。硫2煤的分类按煤的成因分类：按成煤的原始植物进行分类的方法:可分为:腐殖煤和腐泥煤由高等植物形成的煤称为腐殖煤.腐殖煤又可分为陆殖煤和残殖煤。陆殖煤又可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。煤产品：原煤、精煤、商品煤等。二、煤的分析项目 煤的分析检验，根据目的不同，一般可 分为： 1工业分析 2元素分析 3其它分析(物理性质、工艺性质和煤 灰成分分析等）1.工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是评价煤的基本依据。半工业分析：煤的半工业分析测定项目主要是水分、灰分、挥发分和固定碳含量等4项。全工业分析：水分、灰分、挥发分和固定碳、发热量和硫的测定。元素分析仪2.煤的元素分析：主要是测定
4、煤中的碳、氢、氧、氮和硫等元素的含量，为煤的科学分类、合理利用和加工工艺设计等提供必要的数据。伴生元素分析。煤中的伴生元素很多，但一般是指有提取价值的锗、镓、铀、钒、铝、钽等常见的稀有元素有害元素分析。煤中的有害元素种类很多，如硫，磷、氯、砷、氟、铬、镉、汞等。硫、磷、氯主要是指工业利用中对生产有害，后几种则是对人体和环境有害，根据特殊的需要进行检测。3 煤的工艺性质 （1）煤的粘结性和结焦性指数 煤的粘结性：是煤粒在隔绝空气受热后能否粘结其本身或 惰性物质成焦块的性质。 结焦性：煤粒在隔绝空气受热后能否生成焦炭的性质。 （2）煤的发热量和燃点 煤的发热量：是指单位质量的煤完全燃烧后所产生的热
5、量。（ J/g） 燃点：煤加热到开始燃烧时的温度。也称着火点。 （3）煤的反应性 煤 （4）煤灰熔融和结渣性 4 煤的物理性质 5 煤灰成分分析2.2 煤的工业分析 一、常用的符号和基准 二、水分的测定 三、灰分的测定 四、挥发分产率的测定 五、固定碳含量的计算 一、常用的符号和基准1分析项目的名称及表示符号表1 分析试验项目及符号项 目水分灰分挥发 分固定 碳发热 量矿物 质 符 号MAVFCQMMC、H、O、N、S及煤灰中化学成分等仍以元素名称为代 表符号。ashvolatile compoundfixed carbonquantity of produced heatmineral ma
6、ttermoisture2存在形态或操作情况指标及符号表2 常用指标及符号项 目外在 或 游离内 在全高 位低 位恒 容恒 压符 号finhtgrnetvpfreeinherence totalnether3各种基准的表示符号 基准是指煤样所处的状态。用不同状态 的煤样分析试验，将得出不同的结果，所以 基准又是用以计算和表达测定值的主要依据 之一。 收到基（ar） as received空气干燥基（ad） air dry干基（d） dry 干燥无灰基（daf） dry ash-free3.1 收到基（ar）就其含义而言，是从收到的一批煤样中取 出具有代表性的煤样，以此种状态的煤样测 定的结果并
7、以此基表示的值，称为收到基。 3.2 空气干燥基（ad ）v是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的 煤样。在新标准中规定：煤样若在空气中连 续干燥1小时后质量变化不超过0.10%，则认 为达到空气干燥状态。3.3 干基（d）以无水状态的煤样为标准的分析结果表示 方法。 3.4 干燥无灰基（daf）v它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分 析结果表示方法。 煤中的水分属杂质组分。在煤的燃烧过程中，水分受热逸出除降低热值外还能与 燃烧气中的一些组分互相作用，产生对设备、管道、触媒（催化剂）等造成损害的物质，如SO2与H2O作用生成H2SO3等。 因此煤中水分的含量将影响煤质的质量，是经常要进行检验
8、的项目之一。二、水分的测定（一）煤中水分的存在形态 分为两类 :化合水、游离水 1化合水：以化合方式和煤中矿物质结合的水，即通常 所说的结晶水，例如硫酸钙（CaSO42H2O）、高 岭土（Al2O32SiO42H2O）中的结晶水。结晶水 要在200以上才能分解析出。2游离水：以物理状态（如附着、吸附等形式）和煤结合的水。 根据存在的不同结构状态，分为外在水分和内在水分。2.1外在水分（Mf）是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外 表及大毛细孔（直径10-5cm）中的水分。此水分在空气 中风干1-2天就能蒸发而失去。2.2内在水分（Minh）内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直
9、径10 -5cm）中的水分。这部分水分较难蒸发，需要在高于正常沸点的温度下才能除去。 （二）煤中全水分（Mt或Mar ）的测定 煤中全水分的测定有三种方法: A 、B、 C按测定的速度来说:方法A为常规测定法，方法B、C为快速测定法。方法A仅适用于烟煤和无烟煤，并作为测定烟煤和无烟煤水分的仲裁测定方法；方法B和方法C适用于褐煤、烟煤和无烟煤，但以方法B作为测定褐煤全水分的仲裁方法。称取样品 10-12g105-110 烟煤干燥1.5h 无烟煤干燥2h检查性试 验至恒重称取样品 10-12g1455 烟煤干燥30min 无烟煤干燥1h 褐煤干燥1.5h检查性试 验至恒重1455 烟煤干燥30mi
10、n 无烟煤干燥1h 褐煤干燥45h检查性试 验至恒重称取样品 10-12gABC结果计算 式中 Mt煤样的全水分；m煤样的质量，g；m1煤样干燥后减轻的质量，g。（三）分析煤样（空气干燥基）的水分测定 分析煤样的水分就是空气干燥基水分Mad ，测定 方法分为常规方法、快速方法和蒸馏方法三种。Mad分析煤样水分 ；m1分析煤样干燥后失去的质量，g；m分析煤样的质量，g。称取样品 10.1g105-110 烟煤干燥1h 无烟煤干燥1-1.5h冷却检查性试 验至恒重称取样品 10.1g1455 烟煤、无烟煤干燥10min 褐煤干燥1h冷却检查性试 验至恒重1.常规测定法（适用于烟煤和无烟煤）2.快速
11、测定法3.蒸馏法(适合褐煤) 水的回收曲线如何绘制 ？三 灰分的测定煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留 物，称为灰分。煤的灰分来自煤中的矿物质，包括：1、原生矿物质2、次生矿物质3、外来矿物质以高温灼烧法测定煤中灰分含量时，主要反应：（1）当温度在400oC左右时,主要反应：灰分的测定（二）（2）当温度在500oC左右时的主要反应：（3）当温度在600oC左右时：（3）当温度高于700oC时：煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解，待温度达到800oC时分解反应基本完成，因此煤的灰分测定温度规定为（81510）oC1仪器 灰皿长方形灰皿 2测定过程 称取分析煤样10.1g，于已经在815
12、10灼烧恒 量的灰皿中，轻微振动，使样品分散为均匀的薄层 ，置温度低于100的高温炉中。在炉门留有约 15mm左右的缝隙供自然通风，控制加热速度，使 炉温在30min左右缓慢升高至500并保持此温度 30min。然后，升高温度至81510，关闭炉门， 在此温度下继续灼烧1h。取出灰皿，于干燥器中冷 至室温（约20min）称量，然后进行检查性灼烧， 每次进行20min，直到煤样的质量变化小于0.001g时 为止，取最后一次质量计算。灰分300.2 0.3 0.50.3 0.5 0.7四、挥发分产率的测定 将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温下经一定 时间加热后，煤中的有机质和部分矿物质分解为气 体
13、释出，由减小的质量再减去水的质量即为煤的挥 发分（V） 。 因为煤中可燃性挥发分不是煤的固有物质，而是在特定条件下，煤受热的分解产物，因此所测 的结果应称为挥发分产率。三、挥发分的测定煤在温度为（90010）oC下隔绝空气加热 7min，以减少的煤的质量占煤样质量的百分数 ，减去该煤样的水分含量（Mad）作为挥发分产 率。煤的挥发分产率大致反映了煤的成煤程度 ，是我国和各国对煤进行分类的一项重要指标 。挥发分方法原理及要点1仪器 1.1 磨口坩埚 1.2 高温炉 1.3 坩埚架 2测定过程 称取分析煤样10.01g，于已在90010 灼烧恒量的专用坩锅内，轻敲坩埚使试样摊 平，然后盖上坩埚盖，
14、置于坩埚架上，迅速 将坩埚架推至已预先加热至90010的高温 炉的稳定温度区内，并立即开动秒表，关闭 炉门。准确灼烧恰好7min，迅速取出坩埚架 ，在空气中放置56min，再将坩锅置于干燥 器中冷却至室温，称量。计算挥发分产率。3. 计 算式中 m试料的质量，g；m1样品加热后减少的质量，g 。4注意事项 4.1当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能 下降，但是在3min内必须使炉温达到 90010，否则试验作废。 4.2从加热至称量都不能揭开坩埚盖，以防 焦渣被氧化，造成测定误差。 4.3每次测定后，坩埚内常附着一层黑色碳 烟，应灼烧除去后再使用。 5测定挥发分产率的允许误差 表5 挥发分产率测
15、定的允许误差挥发分 产率（ %）平行测定结果 的允许误差（ %）不同化验室同一煤 样的测定结果的允 许误差（%）450.3 0.5 1.00.5 1.0 1.5五、固定碳含量的计算 固定碳 是指除去水分、灰分和挥发分后 的残留物，用符号FCad表示。固定碳的化学组分，主要是C元素，另外还 有一定数量的H、O、N、S等其它元素。固定碳含量，一般不直接测定，而是通过计算得到计 算 FCad = 100% - Mad - Aad Vad FCd = 100% - Ad Vd FCdaf= 100% - Vdaf4.3 煤中硫的测定 煤中的硫根据其存在的形态分类：有机硫无机硫单质硫 根据燃烧性分类： 可燃硫：有机硫、硫铁矿硫和单质硫 不可燃硫（固定硫 ）：硫酸盐硫 全 硫 煤中各种形态硫的总和叫做全硫，记作St， 全硫通常就是煤中的硫酸盐硫（记作Ss）、 硫铁矿硫（记作Sp）和有机硫（记作So）的 总和，即 St = Ss + Sp + So如果煤中有单质硫（记作S），也应包含在全硫中。 一般工业分析中只测全硫，全硫的测定方法有：艾士卡质 量法、燃烧法、弹筒法等。燃烧法是快速方法，而艾士卡 法至今仍是全世界公认的标准方法， 艾士卡质量法 一方法要点将煤样与艾士卡试剂混
