煤炭檢驗-煤的氣化指標測定

情境二：煤炭檢驗任務九：煤的氣化指標測定知識點：煤的結渣性測定煤的結渣性測定引言在氣化、燃燒過程中，煤中的碳與氧反應，放出熱量產(chǎn)生高溫使煤中的灰分熔融成渣。渣的形成一方面使氣流分布不均勻，造成局部過熱，另一方面由于結渣后煤塊被熔渣包裹，煤中碳未完全燃燒就排出爐外，增加了碳的損失。因此，煤的結渣性是氣化過程的重要指標。煤的結渣性測定實驗模擬的是氣化爐氧化層和灰渣層的反應能力。一、煤的結渣性1.定義是指煤在氣化或燃燒過程中，煤灰受熱軟化、熔融而結渣的性能的量度。即：結渣性反映的是煤灰在氣化和燃燒過程中成渣的特性。2.結渣性表示在規(guī)定條件下，一定粒度的煤樣燃燒后，大于6mm的渣塊占全部殘渣的質(zhì)量百分數(shù)表示。1.方法提要二、結渣性測定方法將3～6mm粒度的試樣，裝入特制的氣化裝置中，用木炭引燃，在規(guī)定鼓風強度下使其氣化(燃燒)，待試樣燃盡后停止鼓風，冷卻，將殘渣稱量和篩分，以大于6mm的渣塊質(zhì)量百分數(shù)表示煤的結渣性。2.反應方程式煤灰在高溫下越易結渣，對氣化或燃燒越不利。因此，在實際生產(chǎn)中，應選擇結渣性較小的煤炭。3.結渣性測定儀

1-觀測孔；2-煙氣室；3-鎖緊螺筒；4-氣化筒；5-空氣室；6-煙氣排出口；7-測壓孔；8-空氣針形閥；9-流量計；10-進氣管；11-頂蓋4.試樣的制備按試樣制備方法的規(guī)定，制備粒3~6mm

空氣干燥試樣4kg左右。揮發(fā)分焦渣特征小于或等于3的煤樣以及焦炭不需要經(jīng)過破碎處理。揮發(fā)分焦渣特征大于3的煤樣，按下列方法進行破碎處理。將馬弗爐預先升溫到300℃。量取煤樣800cm3(同一鼓風強度重復測定用樣量)放入鐵盤內(nèi)，攤平，使其厚度不超過鐵盤高的2/3。打開爐門，迅速將鐵盤放入爐內(nèi)，立即關閉爐門。待爐溫回升到300℃以后，恒溫30min。然后將溫度調(diào)到350℃，并在此溫度下加熱到揮發(fā)物逸完為止。打開爐門，取出鐵盤，趁熱用鐵絲攪松煤樣，并倒在振篩機上過篩。遇有大于6mm的焦塊時，輕輕壓碎，使其全部通過6mm篩子。取3~6mm粒度煤樣備用。揮發(fā)分焦渣特征大于3的煤樣5.測定步驟每個試樣均在0.1，0.2和0.3m/s三種鼓風強度下分別進行重復測定(對應于0.1，0.2，0.3m/s流速的空氣流量分別為2，4，6m3/h)。進行測定時，第一次取400cm3試樣，并稱量(稱準到0.01g)。其后測定用的試樣質(zhì)量與第一次相同。稱取約15g木炭，放在帶孔鐵鏟內(nèi)，在電爐上加熱至灼紅。將稱量后的試樣倒入氣化套內(nèi)，攤平，放好墊圈裝在空氣室和煙氣室之間，用鎖緊螺筒固緊。開動鼓風機、調(diào)節(jié)空氣針形閥，使空氣流量不超過2m3/h。再將鐵漏斗放在儀器頂蓋位置處，把灼紅的木炭倒在試樣表面上，攤平。取下鐵漏斗，擰緊頂蓋，再仔細調(diào)節(jié)空氣流量，使其達到規(guī)定值。在鼓風強度為0.2和0.3m/s進行測定時，應先使風量在2m3/h下保持3min，然后再調(diào)節(jié)到規(guī)定值。在測定過程中，隨時觀察空氣流量是否偏離規(guī)定值，并及時調(diào)節(jié)，記錄料層最大阻力。從觀測孔觀察到試樣燃盡后，關閉鼓風機，記錄反應時間。冷卻后取出全部灰渣，稱其質(zhì)量。將6mm篩子和篩底疊放在振篩機上，然后把稱量后的灰渣移到6mm篩子內(nèi)，蓋好篩蓋。開動振篩機，振動30s，然后稱出粒度大于6mm渣塊的質(zhì)量。6.結果計算結渣率按下式計算：式中Clin——結渣率，%；

m1——粒度大于6mm渣塊的質(zhì)量，g；

m——總灰渣質(zhì)量，g。三、煤的結渣性的影響因素1.煤灰熔融性煤灰熔點低，容易結渣；2.煤中礦物質(zhì)種類含有堿性礦物質(zhì)，容易結渣；含有酸性礦物質(zhì)，不易結渣；3.煤的灰分產(chǎn)率灰分含量高，容易結渣。情境二：煤炭檢驗任務九：煤的熱穩(wěn)定性測定知識點：煤的熱穩(wěn)定性測定煤的熱穩(wěn)定性測定引言在煤炭氣化過程中，當使用塊煤作為氣化原料時，應預先測定煤炭的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性好的煤在燃燒或氣化過程中不破碎或破碎較少；反之，則破碎成煤粉。煤粉增多時，會降低氣化和燃燒效率，甚至會造成停爐事故。因此，煤的熱穩(wěn)定性是生產(chǎn)的重要依據(jù)之一。煤的熱穩(wěn)定性測定實驗模擬的是氣化爐干燥層和干餾層的反應條件。1.定義一、煤的熱穩(wěn)定性是指煤在高溫燃燒或氣化過程中對熱的穩(wěn)定性程度，也就是煤塊在高溫作用下保持原來粒度的性質(zhì)。量取6～13mm粒度的煤樣，在(850±15)℃的馬弗爐中隔絕空氣加熱30min，取出冷卻，稱量，篩分。以粒度大于6mm的殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的百分數(shù)作為熱穩(wěn)定性指標TS+6；以3～6mm和小于3mm的殘焦質(zhì)量分別占各級殘焦質(zhì)量之和的百分數(shù)作為熱穩(wěn)定性輔助指標TS3～6、TS-3。2.測定原理3.結果計算煤的熱穩(wěn)定性指標和輔助指標按下式計算：

二、煤的熱穩(wěn)定性的影響因素1.溫度溫度升高，熱穩(wěn)定性下降;2.煤中水分水分升高，熱穩(wěn)定性下降；3.煤的結構結構不均一，熱穩(wěn)定性下降。情境二：煤炭檢驗任務九：煤的氣化指標測定知識點：煤對二氧化碳反應性的測定煤對二氧化碳反應性的測定在煤炭氣化過程中，當使用塊煤作為氣化原料時，要求用反應性強的煤以保證在氣化和燃燒過程中反應速率快、效率高；反應性強弱還直接影響氣化爐的耗煤量、耗氧量及煤氣中的有效成分等，因此，煤的化學反應性是一項重要的氣化和燃燒的特性指標。隨著氣化、燃燒技術的發(fā)展，這項指標在生產(chǎn)中的應用日益廣泛。煤的化學反應性測定實驗模擬的是氣化爐還原層的反應能力。引言1.定義一、煤的化學反應性（活性）廣義：是指在一定溫度下，煤與不同氣體介質(zhì)如二氧化碳、氧氣或水蒸氣相互作用的能力而言。狹義：是指在一定溫度下，煤中的碳與二氧化碳進行還原反應的能力，即：煤將CO2還原成CO的能力。2.煤的化學反應性表示方式直接以反應速率表示；以反應物分解率或還原率表示；以活化能表示；以同一溫度下產(chǎn)物的最大濃度或濃度與時間關系作圖表示；以著火點或平均燃燒速率表示。1.方法原理二、化學反應性測定方法先將煤樣干餾，除去揮發(fā)物（如試樣為焦炭，則不需要干餾處理）。然后將其篩分并選取一定粒度的焦渣裝入反應管中加熱。加熱到一定溫度后，以一定的流量通入二氧化碳與試樣反應。測定反應后氣體中二氧化碳的含量，以被還原成一氧化碳的二氧化碳量占原通入的二氧化碳量的百分數(shù)，即二氧化碳還原率a(%)，作為煤或焦炭對二氧化碳化學反應性的指標。2.儀器、設備反應性測定儀，應具有以下技術要求：反應爐：爐膛長約600mm，內(nèi)徑28~30mm;最高溫度可達1350℃的硅碳管豎式爐。反應管：耐溫1500℃的石英管或剛玉管，長800~1000mm，內(nèi)徑20~22mm，外徑24~26mm。溫度控制器：具有升溫速度控制和自動恒溫性能。最高控制溫度不低于1300℃。管式干餾爐：爐膛長400~500mm，內(nèi)徑35~40mm，爐膛中部具有長度大于200mm的恒溫區(qū)，加熱溫度可達900℃以上。氣體分析器：奧氏氣體分析器或者其他二氧化碳氣體分析器，其測定范圍為0~100%，精度為±2%。氣體流量計：量程0~700mL／min。圓孔篩：直徑為200mm，孔徑為3mm和6mm，符合板厚小于3mm的工業(yè)篩標準，并配有底和蓋。氣體干燥塔：內(nèi)裝無水氯化鈣。洗氣瓶：內(nèi)裝濃硫酸。鉑銠-鉑熱電偶3.奧氏氣體分析器1-二氧化碳瓶；2-貯氣筒；3-洗氣瓶；4-氣體干燥塔；5-氣體流量計；6-反應爐；7-反應管；8-奧氏體分析器；9-熱電偶；10-溫度控制器

圖反應性測定裝置奧氏氣體分析器：CO2用40%的NaOH吸收；O2焦沒食子酸鉀（鄰苯三酚鉀）溶液吸收；CO氨性氯化亞銅溶液吸收；CH4和H2用爆炸燃燒法測定；剩余N2差減法；（1）根據(jù)以下關系式繪制二氧化碳還原率與反應后氣體中二氧化碳含量的關系曲線：4.結果處理

式中：??-二氧化碳還原率，%；

a

-鋼瓶二氧化碳氣體中雜質(zhì)氣體含量，%；

V-反應后氣體中二氧化碳含量，

%。（2）根據(jù)測得的反應后氣體中二氧化碳含量V，從α-V曲線上查得相應的二氧化碳還原率α。（3）結果報告：每個試樣做兩次重復測定，并按數(shù)據(jù)修約規(guī)則，將測得的反應后氣體中二氧化碳的含量V修約到小數(shù)點后一位。從α-V曲線上查得相應的二氧化碳還原率α。將測定結果填入表（見附錄表B）中。在以溫度為橫坐標，α值為縱坐標的圖上標出兩次測定的各試驗結果點，在各點之間繪一條平滑的曲線——反應性曲線(見附錄B)。將測定報告和反應性曲線報出。溫度℃800850900950100010501100CO2%92.379.462.145.329.417.911.189.776.658.442.027.214.79.6a%3.511.023.037.354.