煤的工業(yè)分析方法

1、一一. 概述概述二二. 煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析三三. 煤中全硫的測定煤中全硫的測定四四. 煤發(fā)熱量的測定煤發(fā)熱量的測定煤質分析煤質分析 1 煤的組成和分類煤的組成和分類一一 .概述概述1.1煤的組成煤的組成 煤是由煤是由有機質有機質、礦物質礦物質和和水水三部分組成。三部分組成。 有機質主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成碳和氫占有機有機質主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成碳和氫占有機 質的質的95%以上。硫在燃燒時也放熱，但燃燒的產物以上。硫在燃燒時也放熱，但燃燒的產物SO2不但不但 腐蝕設備而且污染環(huán)境腐蝕設備而且污染環(huán)境礦物質主要是堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁的碳酸鹽、硫酸鹽、礦物質主要是堿金

2、屬、堿土金屬、鐵、鋁的碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽及硫化物。除硫化物外，其它的礦物質不能燃燒，正磷酸鹽及硫化物。除硫化物外，其它的礦物質不能燃燒，正是由于礦物質的存在，使煤的可燃比例減小，影響煤的發(fā)熱是由于礦物質的存在，使煤的可燃比例減小，影響煤的發(fā)熱量。量。1.2煤的分類煤的分類 常見的三類：褐煤、煙煤、無煙煤常見的三類：褐煤、煙煤、無煙煤2. “基”的含義 煤炭分析試驗的結果與煤樣在分析試驗時所處的狀態(tài)直接相關，即同一煤樣在相同的試驗條件下，試驗結果會因煤樣的狀態(tài)不同而不同。這種“狀態(tài)”除粒度以外，主要指的是煤樣的水分。所以，在提到某一項試驗結果時，必須同時說明這個結果是以何種狀態(tài)的煤樣為基礎得

3、到的，這樣的結果才算完整科學。 煤炭分析試驗中的“基”，指的就是這種“狀態(tài)”。它含有“基準”、“基礎”的意思。2.1 煤炭分析試驗常用的基及其含義空氣干燥基：（ad）煤樣的水分與空氣濕度達到平衡的狀態(tài)干燥基（d） 假想的無水狀態(tài)收到基（ar） 以實際收到時的煤為準的狀態(tài)干燥無灰基（daf） 假想的無水無灰狀態(tài)干燥無礦物質基（dmmf） 假想的無水無礦物質的煤所處的狀態(tài)2022-1-145二. 煤的工業(yè)分析1 水分的測定 煤的水分是評價煤炭經濟價值的最基本的指標。因為煤中水分含量越多，煤的無用成分也越多，同時有大量水分存在，不僅煤的有用成分減少，而且它在煤燃燒時要吸收大量的熱成為水蒸汽蒸發(fā)掉。所

4、以煤的水分越低越好。 1.11.1煤中水分的存在形態(tài)煤中水分的存在形態(tài) 1 1）、游離水）、游離水 以物理吸附或附著方式與煤結合的水分稱為游離水分，又以物理吸附或附著方式與煤結合的水分稱為游離水分，又分為分為外在水外在水和和內在水內在水。 外在水又成為自由水或表面水分外在水又成為自由水或表面水分。用。用Mf表示。表示。此類水分是此類水分是在開采、貯存等過程中帶入的，覆蓋在煤粒表面上，其蒸汽壓在開采、貯存等過程中帶入的，覆蓋在煤粒表面上，其蒸汽壓與純水的相同，在空氣中風干與純水的相同，在空氣中風干1 12 2天后，即可蒸發(fā)除去，又稱天后，即可蒸發(fā)除去，又稱風干水分，即在一定條件下煤樣與周圍空氣濕

5、度達到平衡時所風干水分，即在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時所失去的水分。失去的水分。2022-1-146 內在水是指吸附或凝聚在煤粒內部直徑小于內在水是指吸附或凝聚在煤粒內部直徑小于10-5cm的毛細的毛細孔中的水分，用孔中的水分，用Minh表示。由于毛細孔的吸附作用，這部分水表示。由于毛細孔的吸附作用，這部分水分的蒸汽壓低于純水的，所以難以蒸發(fā)除去，需要在水的正常分的蒸汽壓低于純水的，所以難以蒸發(fā)除去，需要在水的正常沸點以上才能除掉。在一定條件下煤樣達到空氣干燥狀態(tài)時所沸點以上才能除掉。在一定條件下煤樣達到空氣干燥狀態(tài)時所保持的水分稱為空氣干燥煤樣水分（保持的水分稱為空氣干燥煤樣水分

6、（Mad) 。除去內在水分的煤。除去內在水分的煤稱為干燥煤。稱為干燥煤。 外在水分和內在水分的和稱為外在水分和內在水分的和稱為全水分全水分 用用Mt表示表示 。2 2）、化合水）、化合水 以化合的方式與煤中的礦物質結合的水，即通常說的結晶以化合的方式與煤中的礦物質結合的水，即通常說的結晶水。如石膏中的水，水。如石膏中的水，CaSO42H2O。游離水在。游離水在105 110110的溫的溫度下，經過度下，經過 h即可蒸發(fā)掉，而結晶水要在即可蒸發(fā)掉，而結晶水要在200以上才以上才能除掉。能除掉。 在煤的工業(yè)分析中常測定原煤樣的全水分和空氣干燥煤在煤的工業(yè)分析中常測定原煤樣的全水分和空氣干燥煤樣水分

7、，一般不測化合水。樣水分，一般不測化合水。mmMt12022-1-1471.2 煤中全水分（Mt）的測定 國家標準國家標準GB/T211-2007GB/T211-2007中規(guī)定了煤中全水分測定的五中規(guī)定了煤中全水分測定的五種方法。種方法。 方法方法A：通氮干燥法，：通氮干燥法，適用于各種煤適用于各種煤 用預先干燥并稱量過的稱量瓶迅速稱取用預先干燥并稱量過的稱量瓶迅速稱取10 10 12g12g粒度小于粒度小于6mm6mm的煤樣，打開稱量瓶蓋，放入預先通入干燥氮氣并已加熱到的煤樣，打開稱量瓶蓋，放入預先通入干燥氮氣并已加熱到105 110的干燥箱中，煙煤干燥的干燥箱中，煙煤干燥1.5h, 褐煤和

8、無煙煤干燥褐煤和無煙煤干燥2h, 取出后蓋上蓋子，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量，直到連續(xù)取出后蓋上蓋子，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量，直到連續(xù)兩次干燥后的質量相差不超過兩次干燥后的質量相差不超過0.01g為止，根據煤樣的質量損失為止，根據煤樣的質量損失計算水分的含量。計算水分的含量。結果計算 Mt煤樣的全水分；煤樣的全水分； m煤樣的質量，煤樣的質量，g； m1煤樣干燥后減輕的質量，煤樣干燥后減輕的質量，g。 2022-1-148 方法方法B：空氣干燥法，：空氣干燥法，適用于煙煤和無煙煤適用于煙煤和無煙煤 將稱量瓶放入預先通入鼓風并已加熱到將稱量瓶放入預先通入鼓風并已加熱到105 110的干燥

9、的干燥箱中，在鼓風條件下煙煤干燥箱中，在鼓風條件下煙煤干燥2h, 無煙煤干燥無煙煤干燥3h。其它步驟同。其它步驟同上。上。 方法方法C：微波干燥法，：微波干燥法，適用于煙煤和褐煤適用于煙煤和褐煤 煤樣在微波爐內，利用微波發(fā)生器產生的交變電場作用，煤樣在微波爐內，利用微波發(fā)生器產生的交變電場作用，引起摩擦發(fā)熱，使水分迅速蒸發(fā)。引起摩擦發(fā)熱，使水分迅速蒸發(fā)。特點特點 受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導電性較強的試樣。電性較強的試樣。 方法方法D：適用于外在水分高的煙煤和無煙煤適用于外在水分高的煙煤和無煙煤 用干燥并稱量過的淺盤稱取用干燥并稱

10、量過的淺盤稱取500g500g粒度小于粒度小于13mm13mm的煤樣，均勻的煤樣，均勻攤平，放入預先通入鼓風并已加熱到攤平，放入預先通入鼓風并已加熱到105 110的干燥箱中，的干燥箱中，煙煤干燥煙煤干燥2h, 無煙煤干燥無煙煤干燥3h，直到連續(xù)兩次干燥后的質量相，直到連續(xù)兩次干燥后的質量相差不超過差不超過0.5g為止。為止。2022-1-149 1.3 空氣干燥煤樣水分的測定 空氣干燥煤樣水分又稱空氣干燥基水分（Mad) ，測定方法有三種。A 通氮干燥法（適用于所有煤種）、B 空氣干燥法（適用于煙煤和無煙煤）、C 微波干燥法（適用于褐煤和煙煤水分的快速測定) 常用的空氣干燥法的測定步驟： 。

11、 (1).(1).在預先干燥并稱量過的稱量瓶內迅速稱取粒度小于在預先干燥并稱量過的稱量瓶內迅速稱取粒度小于0.2mm0.2mm的空氣干燥的空氣干燥 煤樣1.00.1g ，平攤在稱量瓶中，平攤在稱量瓶中. . (2)(2)打開稱量瓶蓋，放入預先通入鼓風并已加熱到打開稱量瓶蓋，放入預先通入鼓風并已加熱到105 110的干燥箱中，的干燥箱中，煙煤干燥煙煤干燥1h, 無煙煤干燥無煙煤干燥1.5h。（3）.取出后蓋上蓋子，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量，直到連續(xù)兩次干取出后蓋上蓋子，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量，直到連續(xù)兩次干燥后的質量減少不超過燥后的質量減少不超過0.0010g或質量增加時為止或質量增加

12、時為止.根據煤樣的質量損失計算根據煤樣的質量損失計算水分的含量。水分的含量。 煤的灰分煤的灰分不是煤中固有物質，而是煤在規(guī)定件下，其中所有可不是煤中固有物質，而是煤在規(guī)定件下，其中所有可燃物質完全燃燒后以及煤中礦物質燃物質完全燃燒后以及煤中礦物質在一定溫度下經過一系列分解、在一定溫度下經過一系列分解、氧化和化合等復雜反應所形成的殘留物。用符號氧化和化合等復雜反應所形成的殘留物。用符號A表示。表示。 煤的灰分幾乎全部來自煤中的礦物質，但它的組成和性質與煤煤的灰分幾乎全部來自煤中的礦物質，但它的組成和性質與煤中的礦物質不完全相同，是煤中礦物質的衍生物。中的礦物質不完全相同，是煤中礦物質的衍生物。

13、緩慢灰化法 儀器mmA1ad2022-1-14112.1測定過程 稱取空氣干燥煤樣1.00.1g，于已經在81510灼燒恒量的灰皿中，均勻平攤，每cm2不超過0.15g，置溫度低于100的高溫爐中。在爐門留有約15mm左右的縫隙供自然通風，控制加熱速度，使爐溫在30min左右緩慢升高至500并保持此溫度30min。然后，升高溫度至81510，關閉爐門，在此溫度下繼續(xù)灼燒1h。取出灰皿，于干燥器中冷至室溫（約20min）稱量，然后進行檢查性灼燒，每次進行20min，直到煤樣的質量變化小于0.001g時為止，取最后一次質量計算?；曳?4MJ/kg的為煙煤，24MJ/kg為褐煤。劃分為褐煤后，根據透

14、光率PM=3050%為二號褐煤，30為1號褐煤。 煤的收到基低位發(fā)熱量是評價動力煤質量的最主要的指標。在對外貿易中，動力煤常已收到基低位發(fā)熱量為計價依據。2. 發(fā)熱量測定意義3.1 何為彈筒、高位和低位發(fā)熱量？ 煤炭在氧氣中的燃燒是一種化學反應，煤燃燒放出的熱量就是煤和氧氣發(fā)生的化學反應的反應熱。而化學反應的反應熱不僅與參與化學反應的反應物組成與狀態(tài)有關，還與產物的組成和狀態(tài)有關，另外還與反應所處的壓力等條件有關。所以提到所謂煤的發(fā)熱量就應當說明是什么狀態(tài)的煤在什么條件下與氧氣怎樣燃燒反應，得到什么狀態(tài)的什么產物所放出的熱量，才算完整。3. 彈筒、高位和低位發(fā)熱量 在試驗室條件下測定煤的發(fā)熱量

15、時，煤的狀態(tài)和燃燒條件（煤樣達到空氣干燥狀態(tài)、在充有過量的氧氣的氧彈內完全燃燒）都是固定的，可以變化的就是產物的組成和狀態(tài)。因此，根據煤炭在充有過量的氧氣的氧彈內完全燃燒后其產物的組成和狀態(tài)不同，將煤的發(fā)熱量區(qū)分為三種發(fā)熱量。 彈筒發(fā)熱量 Qb發(fā)熱量 高位發(fā)熱量 Qgr 低位發(fā)熱量 Qnet發(fā)熱量 燃燒產物彈 筒 O2、N2、CO2、HNO3、 H2SO4、液態(tài)水、固態(tài)灰高 位 O2、N2、CO2、 SO2、 液態(tài)水、 固態(tài)灰低 位 O2、N2、CO2、 SO2、 氣態(tài)水、 固態(tài)灰 彈筒發(fā)熱量是試驗室測定發(fā)熱量時直接從量熱儀上測定的發(fā)熱量； 高位發(fā)熱量是由彈筒發(fā)熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后

16、得到的發(fā)熱量； 低位發(fā)熱量是由高位發(fā)熱量減去水的氣化熱后得到的發(fā)熱量；2022-1-1437 取一定量的煤樣在充滿高壓氧氣的彈筒（浸沒在裝一定質量的水的容器俗稱內筒）內完全燃燒，生成的熱被水吸收，水溫升高，由水升高的溫度，計算樣品的發(fā)熱量。 2、儀器及設備 氧彈、內筒、外筒、量熱溫度計（精度為0.001的貝克曼溫度計）、點火裝置等。3、測定步驟 稱取粒度小于0.2mm 的空氣干燥煤樣1g（精確至0.0002g），置于燃燒皿中，將氧氣通入氧彈中。準確稱取一定質量的水加入到內筒中，將氧彈放入內筒，安裝好點火裝置、攪拌器和量熱溫度計。點火后，間隔一定時間讀一次溫度，以第一個下降溫度作為終點溫度。3.2 發(fā)熱量的測定方法（氧彈式量熱計法）1、原理 3.3.1高位發(fā)熱量的計算（1）空氣干燥基高位發(fā)熱量的計算 Qgr,ad=Qb,ad(94.1Sb,adQb,ad）其中：Sb,ad：彈筒硫。當全硫低于4，或發(fā)熱