第一篇 煤分析基础知识

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1、无烟煤是煤化程度最高的煤，挥发分含量最低，Vdaf10%，不同类别的烟 煤粘结性差异较大，燃烧时冒烟。烟煤与无烟煤通称硬煤。褐煤是经过成岩作用，没有或很少经过变质作用所形成的低煤化程度的煤。外观多呈褐色， 光泽暗淡，质地较软，含有较高的内在水分及不同程度的腐殖酸，挥发分含量较高， Vdaf 37%。1 、工业分析表示方法 煤中水分按结合状态可分为游离水和化合水两大类。游离水以吸附、附着等机械方式与煤结 合；而化合水则以化合方式同煤中的矿物质结合，是矿物质晶格的一部分，如硫酸钙(CaSO42H2O)高岭土(AL2O3.2SiO2.2H2O)中的结晶水。煤的工业分析，只测定游离水。 游离水按其赋存

2、状态又分为外在水分和内在水分。煤的外在水分是指吸附在煤颗粒表面上或 非毛细孔穴中的水分，在实际测定中是煤样达到空气干燥状态所失去的那部分水分。煤的外 在水分很容易蒸发，只要将煤放在空气中干燥，直到煤表面的水蒸气压和空气相对湿度平衡 即可。煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水。在实际测定中指煤样达到空气干 燥状态时保留下来的那部分水。煤的外在水分与内在水分的总和，称为全水分。 工业分析中测定的水分有原煤样的全水分和分析煤样水分两种。煤的灰分不是煤中的固有成分，而是美中所有可燃物质完全燃烧以及煤种矿物质在一定温度 下产生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。所以我们把所测的灰分称为

3、煤的灰分产 率。煤的挥发分不是煤中固有的物质，而是在特定条件下煤受热分解的产物，为各种烃类所构成 有机可燃成分，所以称为煤的挥发分产率。煤的固定碳含量是不可测的，是指煤除去水分，灰分及挥发分后的组分。 水分、灰分是煤中的不可燃组分，挥发分和固定碳是煤中的可燃组分。2、元素分析表示方法： 碳是组成煤的最为重要元素。在充足的氧气条件下，碳完全燃烧生成二氧化碳，每克碳可释 放出34040J的热量；当氧气不足时，则燃烧生成一氧化碳，其释放的热量大为降低，仅为9910J 热量。一氧化碳也是一种可燃气体，当氧气充足时，还可燃烧生成二氧化碳，同时释放出24130J 的热量。氢是仅次于碳的主要热源之一。煤中氢

4、有两种存在状态：一是构成矿物质及水中的情，它是 不能燃烧的；另一种是与碳元素构成的有机成分，在燃烧时，释放出很高的热量，每克氢完 全燃烧时，可释放出143010J的热量。氧在煤中呈化合状态，无烟煤含氧量最小，烟煤和褐煤中含氧量较高。 氮在锅炉中燃烧时，大部分呈游离状态，但也有少量氮氧化物生成，它们均随烟气排出。氮 氧化物也是对大气产生污染的一种有害物质，故从燃烧角度来说，氮是烟中无用甚至有害的 一种成分。 硫按其燃烧特性划分，可分为可燃硫及不可燃硫。硫的燃烧产物主要是二氧化硫，并有极少 的三氧化硫。硫是煤中一种十分有害的元素。硫燃烧时生成的二氧化硫、三氧化硫形成的硫 酸对锅炉设备有着强烈的腐蚀

5、作用；硫燃烧生成的二氧化硫是造成大气污染的主要来源之一； 煤中含硫量的增高，还会增加煤粉的自燃倾向，从而给煤粉的贮存及制粉系统的安全带来不 利影响；煤中好硫量的增高，还会降低煤灰熔融温度，促使锅炉结渣情况的发生或加剧结渣 的严重程度。3、动力用煤重要特性指标及表示符号对照表特性指标 符号 特性指标 符号水分 M 有机硫 So 全水分 Mt 硫化铁硫 Sp 外在水分 Mf 硫酸盐硫 Ss 内在水分 Minh 发热量 Q 灰分A 弹筒发热量 Qb 挥发分 V 高位发热量 Qgr 固定碳 FC低位发热量Qnet碳 C变形温度DT氢H 软化温度S氧0 半球温度HT氮N 流动温度FT硫 S 全硫St煤所

6、处的状态或者按需要而规定的成分组合，称为基准。1.1 收到基（旧称应用基-Y）计算煤中全部成分的组合称为收到基，用ar表示。1.2空气干燥基（旧称分析基-f） 不计算外在水分的煤，其余成分的组合（内在水分、灰分、挥发分、固定碳）称空气干燥 基，用 ad 表示。 1.3 干燥基 不计算水分的煤，其余成分的组合（灰分、挥发分、固定碳）称 干燥基，用 d 表示。1.4 干燥无灰基 不用计算可燃成分（水分、灰分）的煤，其余成分的组合（挥发分、固定碳） 称干燥无灰基，用daf表示。2、基准的表示方法：例如：收到基的灰分用Aar表示；空气干燥基水分用Mad表示；干燥基固定碳用FCd表示； 干燥无灰基挥发分

7、用Vdaf表示等。3、不同基准的计算 根据不同基准的定义可知，同一煤质特性指标，当采用不同基准来表示时，就会有不同的值， 其中以收到基所表示的值最小，空气干燥基准次之，干燥基准较大，干燥无灰基最大。例如：100g煤中，有外在水分8g,内在水分2g,灰分30g，固定碳40g，测得硫2g。计算 St,ar、St,ad、St,daf 的值。解：4、不同基准间的换算例 1 已知 Aad=31.22%, Mad=1.64%, Mt=8.0%，求 Ad 及 Aar?解：例 2 已知 Mt=7.5%, Var=20.00%，Aar=35.86%，求 Vd 及 Vdaf?解：例 3 已知 Mad=1.32%,

8、 Aad=31.44%, Vd=17.35,求 Fcad?解：注：低位发热量的换算因数及其他指标,不能按上表换算。5、工业分析、元素分析与基准之间的关系煤的工业分析包括水分、灰分、挥发分及固定碳四项,而元素分析包括碳、氢、氧、氮、硫 五种元素。煤的可燃成分按工业分析计算,为挥发分与固定碳,他们相当于元素分析中的碳、 氢、氧、氮、硫。各种成分一律以质量的百分比含量来表示,它们加上煤中不可燃成分,其 总和应为 100,即M+A+V+FC=100M+A+C+H+N+St+O=100故：V+FC=C+H+N+St+O四、测定结果的修约规则和表达（引用煤质化验手册）1 、修约规则煤质分析的测定结果一般按

9、四舍五入的数据修约规则进行。1.1 凡末位有效数后边的第一位数大于 5,则在其前一位上增加 1,小于5 则舍去；例：23.426=23.4323.424=23.421.2 凡末位有效数后边的第一位数等于 5,而 5 后面的数字并非全部为 0,则在 5 千一位数上 增加 1；例： 23.42503=23.431.3 末位有效数后边的第一位数等于 5,而 5 后边的数字全部为 0,而 5 前面一位数为奇数, 则在5 的前一位数上增加 1,如前一位数为偶数（包括 0）,则将5 舍去。例： 23.43500=23.4423.48500=23.482、表达2.1 工业分析、元素分析的测定值和报告值均保留

10、小数点后两位数。2.2发热量若以J/g为单位时，测定值保留至个位，报告值保留至十位。（个位数需修约）；若以 MJ/Kg 为单位时,测定值保留小数后三位,报告值保留小数后两位。2.3 灰熔融性特征温度,测定值、报告值均保留至十位（个位数需修约）。五、空气干燥基煤样的制备由于煤是一种多孔结构的吸湿性物质,空气和环境中的水分对试样的实际质量影响较大。煤 质分析仪中所用的煤样，除全水分的测定中需用到粒度为13mm和6mm的外，其余工业分析、 元素分析和发热量测试一般都用经过破碎和缩分处理后的干燥煤样。即：将粒度小于 0.2mm 的煤样摊成薄层，在室温下与空气中连续放置1h，直至煤样质量变化不超过0.1

11、%，即达到空 气干燥状态。如煤样过湿，可将煤样先在40C50C下干燥数小时后，再放在空气中连续干 燥到质量变化不超过 0.1%，即认为达到空气干燥状态。在测定灰分、挥发分、元素分析和发 热量等指标时，最好同时测定煤样的水分，以保证多指标测定值的准确性（最多不超过 7 天）。六、数理统计基础知识1、真值 所谓真值，是指被测某一物理量或化学成分的真实值。2、真值得估计值 任何一项物理量或化学成分的真值是无法确知的，但我们可以通过某种方法或途径来确定 它的真值的估计值。例如：可以采用作为仲裁方法的艾士卡法对某一煤样的全硫进行多次重复测定（至少60次 以上），将其测量结果的平均值就可看作真值的估计值，

12、重复测定次数越多，此真值的估计 值越接近真值。又如：蔗糖的化学式是C12H22O11，计算出各组分的理论质量分数作为真值的估计值，碳 含量为42.1 1%，氢含量为6.48%，氧含量为 51.41%。再如：采用标准样品的标准值作为真值的估计值。标准样品的标准值可以由下述方法来定 值：2.1 用高准确度的绝对测定方法或权威方法定值；2.2用2种以上不同原理且已知其准确可靠的方法定值；2.3 用多个有资格的实验室进行协同试验，对所得的大量数据再经数理统计方法定值。目前 国内两个系列动力煤标准就是采用这种方法来定值的。3、误差的表示方法3.1 绝对误差 实测值与真实值之差，称为绝对误差，简称误差。用

13、下式表示：E=X-?式中:E-误差X-实测值 ?-真值例如：某苯甲酸的真实值为26464J/g，实测值为26478 J/g则：误差 E=26478-26464=14 J/g3.2 相对误差例如：1#煤的发热量测定值为25929J/g，真实值为25908J/g。则： E=25929-25908=21J/g例如：2#煤的发热量测定值为15929J/g，真实值为15908J/g。则： E=15929-15908=21J/g 两者绝对误差相同，而相对误差不同。4.1 系统误差4.1.1 定义：由于在测定过程中某种固定原因，导致测定结果经常性偏高或偏低，出现比较恒 定的正误差或负误差，称为系统误差。4.

14、1.2产生的原因A.测定方法不完善B.仪器设备的缺陷C.计量器具不准确D.试剂纯度不够E.人为读数的偏差4.1.3 修正方法A.测定结果加上一修正值B.测定结果乘上一个修正系数4.2 随机误差 随机误差又称偶然误差，它是有一些难以控制的偶然因素所引起的。4.3 过失误差 过失误差又称粗大误差，它是由于人为的差错如称错、记错、算错、使用不合格的计量器 具或过大的环境干扰情况所引起的。5、精密度5.1 定义：对同一试样在完全相同的条件下，进行多次重复测定时其检测结果的分散程度，称 为精密度。521极差：一组测定值中，最大值与最小值之差，称为极差，用R表示。R=Xmax-Xmin例如：一组热容量的测

15、定值为：10592 10599 10588 10582 10586（J/K） R=10599-10582=17J/K5.2.2 平均偏差：绝对偏差的绝对值之和的平均值称为平均偏差。5.2.3 标准偏差（标准差） 表示单次测定值与其平均值偏离程度的一种平均偏差，用 S 表示。5.2.4 相对标准偏差标准偏差占测定平均值的百分比，称为相对标准偏差，又称变异系数（用CV表示），用 RSD 表示。6、准确度6.1 定义：测定值与真实值之间的符合程度，称为准确度。例如：某标准（21920170J/g）的一组测定值为：21900 21968 21910 22002 21930 21950（J/g）平均值=21936J/g6.2 不确定度：是指由于检测误差的存在而被检测值不能肯定的程度，它是测量结果的一个组 成部分，它表明被测样品的存在范围，也就是误差的出现范围。标准值不是一个确定的值，而是在一定范围内波动的值，此波动范围即不确定度，所以标 准值的表达式为标准值土不确定度（?AX）第二篇 量热仪目前国内使用的量热仪除国产的外，还有美国 LECO 公司和德国 IKA 公司生产的，类型有 恒温式、绝热式和双干式（原则上讲属于