《发热量测定方法》ppt课件

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1、煤是由有机物和无机物组成的混合物。由于成煤原始物质、转变条件和作用的多变性，导致煤的化学及元素组成、分子结构、化学及工艺性质、种类的复杂性和多样性。 煤化学是从化学的角度研究煤的化学及元素组成、工艺性质和分类及合理应用的边缘学科。,第四章 煤化学的基本知识,煤化学的 研究方法,煤的工业分析,研究煤的 化学组成,煤的元素分析,煤的工艺性质试验,研究煤的 元素组成,研究煤的 工艺性质,煤的工业分类,煤质评价,煤的综合利用,煤质分析化验的方法有两大类：一类是测定煤中固有的成分和性质，如水分、碳、氢等，另一类是测定煤经过转化后生成的物质和呈现的性质，如灰分、挥发分、发热量等。为了统一标准和便于使用，各

2、煤质分析项目的结果都是用一定的符号表示。通常是由煤质分析项目的符号、分析项目存在状态或操作条件的符号、分析项目基准的符号这三类符号构成了煤质分析结果的表示符号。 新国家标准中对常用符号作了如下规定： 1）符号一律用英文；2）ISO规定了的符号，基本采用；3）ISO没规定的符号，用欧美通用的符号；4）ISO和欧美都没有的，用英语名词的开头字母(或缩写字母)表示；5）我国或其他国家独有的项目，采用其原规定的符号。,第一节 煤样及煤质分析结果的表示方法,一、煤样,二、煤质分析结果的表示方法,煤是大宗商品，为了鉴定煤的质量，通常是抽取一小部分煤来进行质量的鉴定，这个抽取过程就是采样。为确定煤的某些特征

3、，从煤中采取的、具有代表性的一部分煤称为煤样。,（一）表示煤质分析项目的符号,（一般是用该项目英文名称的第一个字母或缩略字大写表示）,新、旧标准中常用煤质分析项目的表示符号对照表,（是用相应英文名称的第一个字母或缩写字的小写表示，把它下标于煤质分析项目符号的右下角）,新、旧标准中常用煤质分析项目存在状态或操作条件的符号对照表,（在修订后的国家标准中，分析项目基准的符号是用各英文名称的小写字母表示的，把它下标于“煤质分析项目符号”的右下侧，并与“表示煤质分析项目存在状态或操作条件符号”之间用“逗号”隔开）,（二）表示煤质分析项目存在状态或操作条件的符号,（三）表示煤质分析项目基准的符号,煤质分析

4、项目的基准即煤样的基准，是表示煤质分析化验结果是以什么状态下的煤样为基础而测得的。,1.基准的含义,新、旧标准中常用煤质分析项目基准的名称及符号对照表,2.常用基准的含义及使用意义 收到基（ar）：是以收到状态的煤样为基准（包含了煤的全部组分）。用于销售煤，物料平衡、热平衡及热效率计算。 空气干燥基（ad）：是以与空气湿度达到平衡状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分）。多用于试验室煤质分析项目测定的基础。 干燥基（d）：是以假想无水状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分）。主要用于比较煤的质量，用于表示煤的灰分、硫分、磷分、发热量等。 干燥无灰基（daf）：是以假想无水无灰状态的煤样为

5、基准（不包含煤的外在水分和内在水分及灰分）。主要用于了解和研究煤的有机质。 干燥无矿物质基（dmmf）：是以假想无水无矿物质状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及矿物质）。主要用于高硫煤的有机质研究。 恒湿无灰基（maf）：恒湿状态（温度20、空气湿度96%）和假想无灰状态下的煤样分析基准。主要用于表示煤的发热量（作为煤工业分类指标）。,3.各基准的关系 对于同一煤样，其化验结果若以不同的基准来表示则数值不同。因此，同类分析项目只有在相同基准的基础上才能进行比较。各基准的关系如下图所示。,4.各基准的换算,试验室条件下测定的煤质分析项目通常是以空气干燥基为基准测得的。但在表示煤质分析

6、报出的结果时，国家标准通常规定将空气干燥煤样基准的各个指标换算成收到基、干燥基煤样、干燥无灰基煤样为基准的指标；在实际工作中，有时也需要把一些指标换算成其它基准（例如：工业上计算物料平衡或热平衡时，就需将有关指标换算成收到基，以求得每吨原料煤能产生多少热量、多少煤灰、含多少碳等）。为此，我们必须了解各种指标、各种基准之间的关系和换算。 常用的各基准间的换算公式如下（用X代表某煤质分析项目）：,（1）空气干燥基与干燥基的换算 （2）空气干燥基 与干燥无灰基的换算 （3）干燥基 与干燥无灰基的换算 （4）收到基 与干燥无灰基的换算 （5）收到基 与空气干燥基的换算 （6）全水分计算公式,(4-1)

7、,(4-2),(4-3),(4-4),(4-5),(4-6),进行基准换算时要注意以下三个问题： （1）换算的煤质分析指标必须含于对方的基准中，否则就不能换算。如：St,ad中包含了St,d，它们之间可用公式4-1进行换算；Ad和Adaf之间就不能换算，因为干燥无灰基中不存在灰分。 （2）用以上公式换算时各煤质分析测定结果不代入百分符号，但写答案时要把百分号加上。 （3）基准不相同的数据不能直接加减。,4.常用煤质指标的基准,（1）在用煤的灰分、硫分、磷分、发热量来表示煤质时，常用干燥基为基准，即Ad、St,d、Pd、Qgr,d； （2）在研究煤的有机质特性时，常用干燥无灰基为基准，如Vdaf

8、、Cdaf、Hdaf等。 （3）在计算物料平衡、热平衡、煤炭计量计价时，常用收到基为基准，如Mt,ar、Qnet,ar、Aar、Har等。,第二节 煤的化学组成,一、煤中的水分（M）,煤,加热,挥发部分,不挥发部分,水分（M）,煤中无机质热解生成的气体,煤中有机质热解生成的气体（V）,煤中无机质热解形成的残渣（A）,煤中有机质产生热量的部分（FC）,2%，不计,2%，减去,煤的化学组成M+A+V+FC,（一）煤中水分的来源,煤中的水分来源于成煤过程中、煤形成后及在开采、洗选和运输过程中等。,煤的工业分析：是指测定煤中M、A、V、FC的过程。,重点、难点内容 注意,（二）煤中水分的种类,煤中的

9、水分,按水分在煤中 的存在状态分,按测定煤中水分 时的操作条件分,游离水：是吸附在煤表面和存在于煤内部毛细管中的水分。,化合水：是指煤中矿物质的结晶水。在煤的工业分析中不考虑这种水分。,自由水分：是附着在煤表面和内部大毛细管（半径大于10-5cm）中的水分,湿存水分：是存在于煤内部小毛细管（半径小于10-5cm）中的水分。,外在水分（Mf）:是指在4050的测定条件下，煤样与周围空气达到湿度平衡时失去的水分。,内在水分（Minh）:是指在100110测定条件下，煤样达到干燥状态时所失去的水分。,煤的最高内在水分（MHC）：是指煤在温度30、相对湿度为9697的条件下达到吸湿平衡的内在水分。 以

10、最高内在水分状态的煤样为基准即为恒湿基，其分析结果数据多在煤理论研究和煤分类上应用。,煤的全水分是煤的外在水分和内在水分之和 。即： Mt,ar=Mf,ar+Minh,ar 煤的工业分析中， 煤的外在水分（Mf,ar）是以收到基为基准、煤的内在水分（Minh,ad）又是以空气干燥基为基准测定的。由于它们之间的基准不同，因此煤的全水分不能直接用它们相加得到，而必须用全水分计算公式（ 式4-6）经过换算得到（*下页例）。 收到基全水分（Mt,ar）表示的是煤中的实际含水量。,（三）煤中的全水分（Mt，ar）,（四）煤水分指标的使用意义,1. 收到基全水分（Mt,ar）： 它是衡量煤炭经济价值最基本

11、的质量指标之一，也是商品煤计价的重要依据，在工业上全水分可用来计算热平衡、物料平衡和煤的发热量等。 2.空气干燥基水分（Mad）： 主要用于煤质分析中各项指标的计算和基准换算。,*煤水分指标符号的简写：,Mt,ar,简写,Mt,Mar,Mf，ar,简写,Mf,Minh,Minh,Mad,简写,简写,Minh，ar,Minh，ad,例4-1 某收到基煤样重1000.0g，风干后重900.0g。用两份风干煤样各10.000g测定内在水分，即在105干燥后得到的两份煤样分别重9.512g和9.484g。问该煤样的全水分？ 解：（1）计算该煤样的外在水分 （2）计算该煤样的内在水分,煤中的全水分计算举

12、例,（3）计算该煤样的全水分 按式（4-6）： 答：该煤样的全水分为14.52。,水分在泥炭中可达4050；褐煤约为1040；烟煤一般为18；无烟煤则又有增加的趋势，这是因为无烟煤中孔隙增加的原因。 评价煤质时，按Mt%对煤中的水分进行分级。,（五）煤中全水分（Mt，ar）的分级,煤的全水分分级（MT/T 8502000）,一般来说，水分是煤中的有害成分，对煤的工业利用是不利的；但水分对煤的工业利用也有好的一方面。 1.水分对煤工业利用的危害 （1）在煤的运输中，增加了无效运输量和运输成本； （2）燃烧时，降低了煤的发热量； （3）贮存时，使煤易碎裂、加速煤的氧化和自燃，在冬季使煤装卸困难；

13、FeS2+H2O+O2FeSO4+H2SO4+Q （4）炼焦时，延长炼焦时间，并使焦炉的使用寿命缩短； （5）机械加工中，水分高的煤难于破碎和筛分，不仅降低生产效率，还可能损坏设备。 2.水分对煤工业利用的益处 （1）在燃烧粉煤时，煤中含有适量的水分，可以防止粉煤的散失，并适当改善炉膛的辐射能； （2）水分可作为加氢液化和气化的供氢体。,（六）煤中水分对煤利用的影响,煤中的矿物质是煤中除了水分以外的无机物。煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的矿物质在煤燃烧时经过失水、分解、氧化、化合等变化而产生的固态混合物，因此，严格地讲不能叫“煤中的灰分”，而应叫“煤的灰分产率”。,二、煤中的矿物质（MM

14、）和煤的灰分产率（A）,（一）煤中的矿物质（MM）,煤中矿物 质的划分 及来源,原生 矿物质,次生 矿物质,外来 矿物质,来源于,来源于,来源于,成煤植物本身所含的矿物质，一般为12 。不能用机械方法除去 。,在成煤过程中，从外界进入成煤沼泽中以后保留于煤中的的矿物质，含量不高。较难与煤分离。,在采煤过程中，煤层的顶板、底板、夹矸等混入煤中的矿物质。可用一般的选煤方法除去。,内在矿物质,内在灰分,外在矿物质,外在灰分,形成,形成,煤中矿物质的含量变化很大，一般为2%40%；其化学组成又极为复杂 ，主要有氧化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐类等。,#煤中矿物质含量一般都不直接测定，而是利用它与

15、煤的灰分等之间的关系，采用经验公式近似地算出煤中矿物质的含量。对煤中的矿物质含量可采用以下公式进行计算： 式中：MM煤中矿物质的含量，； Aad空气干燥基灰分，； St,ad 空气干燥基全硫，； Sp,ad空气干燥基硫化铁硫，； (CO2) 空气干燥基碳酸盐二氧化碳含量，； 0.3 经验系数。 当煤中的碳酸盐、硫酸盐等较多时，其矿物质的含量可用式(4-7)计算；含碳酸盐、硫酸盐和氧化铁较少的煤，则可采用式(4-8)进行计算。,(4-7),(4-8),1.煤的灰分 煤的灰分是煤完全燃烧后，煤中的矿物质发生失水、分解、氧化、化合等反应形成的混合物。 Al4(Si4O10)(OH8)4SiO2+2A

16、l2O3+4H2O CaCO3CaO+CO2 FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 CaO+SiO2CaSiO3 2.煤的灰分产率（A） 煤质分析中常以空气干燥基煤样测定煤的灰分产率(Aad)。具体是将一定质量的空气干燥基（ad）煤样放入85015的马弗炉中烧至恒重，灼烧后残渣(灰分)的质量占煤样质量的百分率即煤的灰分产率。,（二）煤的灰分产率（A）,分解：,高岭土,失水：,氧化：,化合：,3.煤灰分产率（Aad%）的换算 为了消除因空气干燥基煤样中内在水分的变化对灰分产率的影响，并使不同煤样之间灰分产率的大小具有可比性，在表示煤的灰分产率时，要把空气干燥基灰分（ Aad ）换算成干燥基灰分（ Ad ）。其换算公式如下：,例4-2 某煤层两个煤样的煤质分析结果为： 煤样1：Mad1=5.0%，Aad1=19.0%； 煤样2：Mad2=