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(cè)定煤中全硫的測(cè)定四四. 煤發(fā)熱量的測(cè)定煤發(fā)熱量的測(cè)定煤質(zhì)分析煤質(zhì)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(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)礦物質(zhì)和和水水三部分組成。三部分組成。 有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成碳和氫占有機(jī)有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成碳和氫占有機(jī) 質(zhì)的質(zhì)的95%以上。硫在燃燒時(shí)也放熱，但燃燒的產(chǎn)物以上。硫在燃燒時(shí)也放熱，但燃燒的產(chǎn)物SO2不但不但 腐蝕設(shè)備而且污染環(huán)境腐蝕設(shè)備而且污染環(huán)境礦物質(zhì)主要是堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁的碳酸鹽、硫酸鹽、礦物質(zhì)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(zhì)不能燃燒，正磷酸鹽及硫化物。除硫化物外，其它的礦物質(zhì)不能燃燒，正是由于礦物質(zhì)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(zhì)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(yàn)的結(jié)果與煤樣在分析試驗(yàn)時(shí)所處的狀態(tài)直接相關(guān)，即同一煤樣在相同的試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)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(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，必須同時(shí)說明這個(gè)結(jié)果是以何種狀態(tài)的煤樣為基礎(chǔ)得

3、到的，這樣的結(jié)果才算完整科學(xué)。 煤炭分析試驗(yàn)中的“基”，指的就是這種“狀態(tài)”。它含有“基準(zhǔn)”、“基礎(chǔ)”的意思。2.1 煤炭分析試驗(yàn)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(dá)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(shí)際收到時(shí)的煤為準(zhǔn)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(zhì)基（dmmf） 假想的無水無礦物質(zhì)的煤所處的狀態(tài)2022-3-235二. 煤的工業(yè)分析1 水分的測(cè)定 煤的水分是評(píng)價(jià)煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最基本的指標(biāo)。因?yàn)槊褐兴趾吭蕉啵旱臒o用成分也越多，同時(shí)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(shí)要吸收大量的熱成為水蒸汽蒸發(fā)掉。

4、所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(jié)合的水分稱為游離水分，又以物理吸附或附著方式與煤結(jié)合的水分稱為游離水分，又分為分為外在水外在水和和內(nèi)在水內(nèi)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(fēng)干與純水的相同，在空氣中風(fēng)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(fēng)干水分，即在一定條件下煤樣與周圍空氣

5、濕度達(dá)到平衡時(shí)所風(fēng)干水分，即在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)所失去的水分。失去的水分。2022-3-236 內(nèi)在水是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部直徑小于內(nèi)在水是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部直徑小于10-5cm的毛細(xì)的毛細(xì)孔中的水分，用孔中的水分，用Minh表示。由于毛細(xì)孔的吸附作用，這部分水表示。由于毛細(xì)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(diǎn)以上才能除掉。在一定條件下煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所沸點(diǎn)以上才能除掉。在一定條件下煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)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

6、分（Mad) 。除去內(nèi)在水分的煤。除去內(nèi)在水分的煤稱為干燥煤。稱為干燥煤。 外在水分和內(nèi)在水分的和稱為外在水分和內(nèi)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(zhì)結(jié)合的水，即通常說的結(jié)晶以化合的方式與煤中的礦物質(zhì)結(jié)合的水，即通常說的結(jié)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(jīng)過度下，經(jīng)過 h即可蒸發(fā)掉，而結(jié)晶水要在即可蒸發(fā)掉，而結(jié)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(cè)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(cè)定原煤樣的全水分和空氣干燥煤樣水

7、分，一般不測(cè)化合水。樣水分，一般不測(cè)化合水。mmMt12022-3-2371.2 煤中全水分（Mt）的測(cè)定 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T211-2007GB/T211-2007中規(guī)定了煤中全水分測(cè)定的五中規(guī)定了煤中全水分測(cè)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(yù)先干燥并稱量過的稱量瓶迅速稱取用預(yù)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(yù)先通入干燥氮?dú)獠⒁鸭訜岬降拿簶樱蜷_稱量瓶蓋，放入預(yù)先通入干燥氮?dú)獠⒁鸭訜岬?05 110的干燥箱中，煙煤干燥的干燥箱中，煙煤干燥1.5h, 褐煤

8、和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(zhì)量相差不超過兩次干燥后的質(zhì)量相差不超過0.01g為止，根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失為止，根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算水分的含量。計(jì)算水分的含量。結(jié)果計(jì)算 Mt煤樣的全水分；煤樣的全水分； m煤樣的質(zhì)量，煤樣的質(zhì)量，g； m1煤樣干燥后減輕的質(zhì)量，煤樣干燥后減輕的質(zhì)量，g。 2022-3-238 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(yù)先通入鼓風(fēng)并已加熱到將稱量瓶放入預(yù)先通入鼓風(fēng)并已加熱到105 110的干

9、燥的干燥箱中，在鼓風(fēng)條件下煙煤干燥箱中，在鼓風(fēng)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(nèi)，利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的交變電場(chǎng)作用，煤樣在微波爐內(nèi)，利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的交變電場(chǎng)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(diǎn)特點(diǎn) 受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導(dǎo)受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導(dǎo)電性較強(qiáng)的試樣。電性較強(qiáng)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

10、稱量過的淺盤稱取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(yù)先通入鼓風(fēng)并已加熱到攤平，放入預(yù)先通入鼓風(fēng)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(zhì)量相，直到連續(xù)兩次干燥后的質(zhì)量相差不超過差不超過0.5g為止。為止。2022-3-239 1.3 空氣干燥煤樣水分的測(cè)定 空氣干燥煤樣水分又稱空氣干燥基水分（Mad) ，測(cè)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(cè)定) 常用的空氣干燥法的測(cè)定步驟：

11、。 (1).(1).在預(yù)先干燥并稱量過的稱量瓶?jī)?nèi)迅速稱取粒度小于在預(yù)先干燥并稱量過的稱量瓶?jī)?nèi)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(yù)先通入鼓風(fēng)并已加熱到打開稱量瓶蓋，放入預(yù)先通入鼓風(fēng)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(zhì)量減少不超過燥后的質(zhì)量減少不超過0.0010g或質(zhì)量增加時(shí)為止或質(zhì)量增

12、加時(shí)為止.根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)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(zhì)，而是煤在規(guī)定件下，其中所有可不是煤中固有物質(zhì)，而是煤在規(guī)定件下，其中所有可燃物質(zhì)完全燃燒后以及煤中礦物質(zhì)燃物質(zhì)完全燃燒后以及煤中礦物質(zhì)在一定溫度下經(jīng)過一系列分解、在一定溫度下經(jīng)過一系列分解、氧化和化合等復(fù)雜反應(yīng)所形成的殘留物。用符號(hào)氧化和化合等復(fù)雜反應(yīng)所形成的殘留物。用符號(hào)A表示。表示。 煤的灰分幾乎全部來自煤中的礦物質(zhì)，但它的組成和性質(zhì)與煤煤的灰分幾乎全部來自煤中的礦物質(zhì)，但它的組成和性質(zhì)與煤中的礦物質(zhì)不完全相同，是煤中礦物質(zhì)的衍生物。中的礦物質(zhì)不完全相同，是煤中礦物質(zhì)的衍生物。

13、 緩慢灰化法 儀器mmA1ad2022-3-23112.1測(cè)定過程 稱取空氣干燥煤樣1.00.1g，于已經(jīng)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(fēng)，控制加熱速度，使?fàn)t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(guān)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(jìn)行檢查性灼燒，每次進(jìn)行20min，直到煤樣的質(zhì)量變化小于0.001g時(shí)為止，取最后一次質(zhì)量計(jì)算?；曳?4MJ/kg的為煙煤，24MJ/kg為褐煤。劃分為褐煤后，根據(jù)

14、透光率PM=3050%為二號(hào)褐煤，30為1號(hào)褐煤。 煤的收到基低位發(fā)熱量是評(píng)價(jià)動(dòng)力煤質(zhì)量的最主要的指標(biāo)。在對(duì)外貿(mào)易中，動(dòng)力煤常已收到基低位發(fā)熱量為計(jì)價(jià)依據(jù)。2. 發(fā)熱量測(cè)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(xué)反應(yīng)，煤燃燒放出的熱量就是煤和氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。而化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不僅與參與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物組成與狀態(tài)有關(guān)，還與產(chǎn)物的組成和狀態(tài)有關(guān)，另外還與反應(yīng)所處的壓力等條件有關(guān)。所以提到所謂煤的發(fā)熱量就應(yīng)當(dāng)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(yīng)，得到什么狀態(tài)的什么產(chǎn)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(yàn)室條件下測(cè)定煤的發(fā)熱

15、量時(shí)，煤的狀態(tài)和燃燒條件（煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)、在充有過量的氧氣的氧彈內(nèi)完全燃燒）都是固定的，可以變化的就是產(chǎn)物的組成和狀態(tài)。因此，根據(jù)煤炭在充有過量的氧氣的氧彈內(nèi)完全燃燒后其產(chǎn)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(chǎn)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(yàn)室測(cè)定發(fā)熱量時(shí)直接從量熱儀上測(cè)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

16、后得到的發(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；2022-3-2337 取一定量的煤樣在充滿高壓氧氣的彈筒（浸沒在裝一定質(zhì)量的水的容器俗稱內(nèi)筒）內(nèi)完全燃燒，生成的熱被水吸收，水溫升高，由水升高的溫度，計(jì)算樣品的發(fā)熱量。 2、儀器及設(shè)備 氧彈、內(nèi)筒、外筒、量熱溫度計(jì)（精度為0.001的貝克曼溫度計(jì)）、點(diǎn)火裝置等。3、測(cè)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(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的水加入到內(nèi)筒中，將氧彈放入內(nèi)筒，安裝好點(diǎn)火裝置、攪拌器和量熱溫度計(jì)。點(diǎn)火后，間隔一定時(shí)間讀一次溫度，以第一個(gè)下降溫度作為終點(diǎn)溫度。3.2 發(fā)熱量的測(cè)定方法（氧彈式量熱計(jì)法）1、原理 3.3.1高位發(fā)熱量的計(jì)算（1）空氣干燥基高位發(fā)熱量的計(jì)算 Qgr,ad=Qb,ad(94.1Sb,adQb,ad）其中：Sb,ad：彈筒硫。當(dāng)全硫低于4，或發(fā)熱