添加煤灰对低灰高挥发分煤发热量测定的影响[1]

操作较为繁琐 ， 不便于操作 ， 在包紧过程中易造成煤 样损失 ， 点火丝较难和擦镜纸包裹的试样紧密接触 ， “ 易造成点火失败 ； 覆盖法 ” 需将石棉绒先进行酸洗 ， 再水洗 至 中 性 ， 于８ ０ ０ ℃下灼烧３ ０ｍ ｉ ｎ后才能使 用， 此法消耗试剂 ， 处 理 过 程 耗 时 长． 在测定高灰难 燃煤时 ， 通过包纸或 添 加 苯 甲 酸 等 已 知 热 值 的 可 燃 物， 促进煤粉完全 燃 烧 ． 对 于 低 灰 高 挥 发 分 易 燃 煤， 可考虑通过添加煤灰降低被测煤可燃物相对含量的
Ｃ ｏ ａ ｌ ａ ｓ ｈ １＃ Ａ Ａ １ Ａ ２ Ａ ３ Ａ ４ Ａ ５ ／％ Ｓ Ｏ ３ １ １． ２ ６ ２ １． ０ ６ １ ９． ０ ０ ２ ０． １ ６ １ ９． ３ ３ １ ７． ２ ３ Ｂ ｏ ｍ ｂ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ Ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ －１） －１） ／ （ ·ｇ ／ （ ·ｇ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ Ｊ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ Ｊ ２ ８ ８ ９ ０ ２ ８ ８ ５ ０ ２ ８ ８ ６ ０ ２ ８ ８ ８ ０ ２ ８ ９ ２ ０ ２ ８ ８ ９ ０ １ ０ ５ ０ ４ ０ ２ ０ ８ ０ １ ０
［ １］ “ 量， 常用方法是 “ 包纸法” 和“ 覆 盖 法” 包纸法” ．
出一种准确测定低灰高挥发分易喷溅煤发热量的改 进方法 ， 采用添加煤 灰 降 低 易 喷 溅 煤 的 挥 发 分 以 准 确测定其弹筒发热量 ．
１ 实验部分
１． １ 煤样的制备和分析 实验煤样来自不同地区 、 不同矿区 ． 煤样的制备 （ 煤样的制备方法》 和 和分析按照 《 Ｇ Ｂ ４ ７ ４－２ ０ ０ ８） 《 （ ／ ） 煤的工业分析方法 》 进行 ． Ｇ Ｂ Ｔ ２ １ ２－２ ０ ０ ８ １． ２ 主要仪器和试剂 量热仪 ： 由长沙三德实业有 Ｓ Ｄ Ｃ ３ １ １ 型量热 仪 ， ／ ； 限公司提 供 ； 点 火 丝： 镍 铬 丝， 氧 气： 纯度 １ ４ ０ １Ｊ ｇ ） ， ／ ， 苯甲酸： 标准值２ ９ ９ ． ９ ％； Ｇ Ｂ Ｗ（ Ｅ １ ３ ０ ０ ３ ５ ６ ４ ７ ９ Ｊ ＞ ｇ 购自国家标准物质 中 心 ； 煤 灰： 按照《 煤的工业分析 （ ／ 方法 》 制 得； 煤灰成分中 Ｓ Ｇ Ｂ Ｔ ２ １ ２－２ ０ ０ ８） Ｏ ３ 采 用德国 Ｓ ４Ｐ Ｉ ＯＮ Ｅ Ｅ Ｒ Ｘ 射线荧光光谱仪进行定量 分析 ． １． ３ 实验方法 （ ／ 实验前按照《 煤的发热量测定方法 》 Ｇ Ｂ Ｔ ２ １ ３ － ） ２ ０ ０ ８ 中的规定标定量热仪的热容量 ． 包纸法 ： 取三张擦镜纸团紧放入燃烧皿 ， 按照常 规方法测定发热量 ， 取三次平均值作为擦镜纸热值 ． ， 称取粒度小于 ０． 称准 ２ｍｍ 的空气干燥煤样 １． ０ｇ ， 到 ０． 用已知质量的擦镜纸包裹称好的试样 ０ ０ ０ ２ｇ 放入燃烧皿进行发热量实验 ， 结果表述 并用手压紧 ，
西北化工研究院 ， ７ １ ０ ６ ０ ０ 西安 １）硕士生 ， ； 收稿日期 ： 修回日期 ： ２ ０ １ １ ０ ６ ０ ２ ２ ０ １ １ ０ ７ １ ２ － － － －
第 ４ 期 曾 梅 添加煤灰对低灰高挥发分煤发热量测定的影响
５ ５
为弹筒发热量 ． 被测煤的发热量按下式计算 ： ／ Ｑｂ， Ｑ×ｍ煤 －ｍ纸 ×Ｑ纸 ） ｍ煤 ａ ｄ＝ （ ： — — — ， ／ ； — —包 纸 法 式中 Ｑｂ， 被 测 煤 样 发 热 量 Ｊ ｇ Ｑ— ａ ｄ ／ ； — —纸 的 燃 烧 热， 测得的纸 和 煤 的 发 热 量 ， Ｊ Ｑ纸 — ｇ ／ ； — — 煤的质量 ， ； — — 纸的质量 ， Ｊ ｍ煤 — ｍ纸 — ． ｇ ｇ ｇ ： 加灰法 称取粒 度 小 于 ０． ２ ｍｍ 的 空 气 干 燥 煤 ， ， 样 １． 称准到 ０． 再 称 取 一 定 量 的 煤 灰， ０ｇ ０ ０ ０ ２ｇ ， 称准到 ０． 将煤 样 与 煤 灰 在 燃 烧 皿 中 混 合 均 匀 ０ １ｇ 后进行发热量实验 ， 结果表述为弹筒发热量 ．
曾 梅１）
及煤 灰 添 加 量 和 煤 灰 中 硫 含 量 对 煤 发 摘 要 就添加煤灰对低灰高挥发分煤发热量的影响 ， 热量的影响进行研究 ． 结果表明 ， 添加煤灰可有效解决低灰高 挥 发 分 煤 测 发 热 量 时 易 喷 溅 的 问 题 ． ／ 煤灰中硫含量对煤发热量 的 影 响 较 小 ， 煤 灰 加 入 量 为 ０． 可保证测量的准确性和可靠 １ｇ ｇ煤 时， 性． 关键词 发热量 ， 煤灰 ， 低灰高挥发分煤 中图分类号 ＴＱ ５ ３ ３． ４ 其中不含可燃成分 ， 并且不发生氧化反应 ． 本研究提
０ 引 言
煤的发热量是单位质量煤完全燃烧所放出的热 煤的发热量是煤质分析的重要指标 ， 是煤按热值 量． 计价的基础指标 ， 是计算热平衡 、 热效率和煤耗的依 据， 是工业窑炉设计和操作的重要参数 ． 煤的发热量 对煤炭生产加工和 销 售 有 重 大 的 指 导 意 义 ． 使用量 对 于 低 灰、 高挥发分 热仪测定煤 发 热 量 的 过 程 中 ， 在弹筒中燃烧时 ， 放出的大量热和气体不能及时 煤， 释放 ， 会产生爆燃 ， 导致部分煤样飞溅黏附到氧弹内 壁或沉积到氧弹底部 ， 使检测煤样不能完全燃烧 ， 导 为了准确测出易喷溅煤的发热 致发热量测值偏低 ．
随着煤灰加入量的增高 ， 吸收的热 部分热量引起的 ． 量增多 ； 此外 ， 煤灰 加 入 量 过 高 ， 会使煤样成为高灰 因此在加入煤灰进行发热量实验时 ， 煤灰 不易燃煤 ． 加入量不宜过高 ， 后续实验无特殊说明 ， 煤灰加入量 ／ 均为 ０． １ｇ ｇ煤 ． ２． ２ 添加不同硫含量煤灰对煤发热量的影响 煤灰 中 的 硫 以 硫 酸 盐 为 主 ， 无水硫酸钙在 苯甲酸在氧 １ ２ ０ ３． ５ ℃ ～１ ４ ０ ０ ℃ 会发生部分分解 ． ［ ［］ ５］ 弹中燃烧时 ， 温度可达 １ ５ ０ ０ ℃． 邓芙蓉等 ３ 研究 硫酸盐在 １ 因此添加煤灰进 表明 ， ２ ０ ０ ℃ 分解吸热 ， 行煤发热量测定时 ， 需讨论添加煤灰中硫含量对发 热量的影响 ． ， 固定称取 １＃ 煤样质 量 １． 添加较高含硫量 ０ｇ 的煤灰与煤样混合 进 行 发 热 量 实 验 ． 煤灰中硫含量 对 １＃ 煤样发热量的影响见表 ２．
］ ２ 方式 ， 避免煤在测定发热量时喷溅 ． 刘红缨等［ 研究
煤中矿物对发热量的影响时发现 ， 煤中加入 Ｓ ｉ Ｏ ２ 后， 发热量数 值 略 有 下 降 ， 这是由于 Ｓ ｉ Ｏ ４ ０ ０ ℃左 ２ 在１ 发生晶体 类 型 的 变 化 ， 吸 收 少 量 热 量； 右， Ｆ ｅ ２Ｏ ３ 和 对 Ｃ ａ Ｏ 在８ ０ ０ ℃ ～１ ４ ０ ０ ℃ 不 发 生 吸 热 放 热 反 应， 煤灰成分主要包括 Ｓ 煤样的发热 量 没 有 影 响 ． ｉ Ｏ ２， Ａ ｌ Ｆ ｅ Ｃ ａ Ｏ， Ｃ ａ Ｓ Ｏ ２Ｏ ３， ２Ｏ ３， ４ 以 及 其 他 金 属 氧 化 物，
煤 炭 转 化 第３ ４卷 第４期 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ４ Ｎ ｏ ． ４ ２ ０ １ １年１ ０月 Ｃ ＯＡ Ｌ Ｃ ＯＮＶ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ ＯＮ Ｏ ｃ ｔ ． ２ ０ １ １
添加煤灰对低灰高挥发分煤发热量测定的影响
， ， ， 加量分别为 ： 讨论煤灰 ０． １ｇ ０． ２ｇ ０． ３ｇ 和 ０． ４ｇ 结果见表 １． 添加量对煤弹筒发热量的影响 ，
表 １ 加灰量对煤弹筒发热量的影响 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｍ ｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｍ ｂ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ
６］ ／ ， 热量差值小 于 ຫໍສະໝຸດ Baidu 符 合 国 标 规 定． 武 增 华 等［ ２ ０Ｊ ｇ
： ／ ｏ ｔ ｅ Ｂ ｏ ｍ ｂ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｌ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ２ ８ ９ ０ ０Ｊ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ． Ｎ － ｐ ｇ ｐ ｐ ｇ
： ／ ｏ ｔ ｅ Ｂ ｏ ｍ ｂ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｌ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ２ ８ ９ ０ ０Ｊ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ． Ｎ － ｐ ｇ ｐ ｐ ｇ
由表 ２ 可知 ， 煤样中添加 １＃ Ａ 或者其他高硫灰 测得的煤样发热量 与 包 纸 法 相 比 均 有 所 降 低 ， 但发
由表 １ 可 知 ， 加 入 不 同 质 量 的 １＃ Ａ， 煤样的发
２］ 热量 均 有 所 降 低 ， 此 结 果 与 刘 红 缨 等［ 的研究结论
研究氧化物添加剂对 Ｃ 结 ａ Ｓ Ｏ ４ 高温稳定性 的 影 响 ， 果表明 ， Ｍ Ｏ 能将 Ｃ ａ Ｓ Ｏ ０％ 以 上 降 ｇ ４ 的分解率从８ 到３ ０％ 左右 ； Ｓ ｉ Ｏ ａ Ｓ Ｏ ０％ 以 ２ 能将 Ｃ ４ 的分解率从８ 上降到 ４ ０％ ； Ｓ ｉ ｌ及 Ｓ ｉ Ｆ ｅ Ｃ ａ复 合 氧 化 物 添 加 剂 －Ａ － － 均对 Ｃ 以上组 ａ Ｓ Ｏ ４ 的高温分解有明显的抑制作 用 ． 分均存在 于 煤 灰 中 ， 对Ｃ ａ Ｓ Ｏ ４ 高温分解起抑制作 煤灰中硫酸盐仅有少量分解吸收热量 ， 对煤样的 用， 发热量影响较小 ， 并且添加不同煤灰对 １＃ 煤样发热 量没有明显影响 ， 因此添加煤灰进行发热量测量实 可不考虑煤灰 成 分 中 的 硫 含 量 和 煤 灰 组 成 对 验时 ， 发热量的影响 ， 使得实验方法更为简单方便 ． ２． ３ 验证实验 为进一步研究添加煤灰对低灰高挥发分煤测定 发热量的实际应用性 ， 选取 ９ 个不同地区 、 不同矿区
／ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ Ｃ ｏ ａ ｌ ａ ｓ ｈ ｑ ｙ ｇ ０． １ ０． ２ ０． ３ ０． ４ Ｂ ｏ ｍ ｂ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ －１） ／ （ ·ｇ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ Ｊ ２ ８ ８ ９ ０ ２ ８ ８ ７ ０ ２ ８ ７ ６ ０ ２ ８ ７ １ ０ Ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ －１） ／ （ ·ｇ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ Ｊ １ ０ ３ ０ １ ４ ０ １ ９ ０
２ 结果与讨论
２． １ 煤灰加入量对煤发热量的影响 选取 １＃ 煤样进 行 煤 灰 加 入 量 对 煤 弹 筒 发 热 量 的影 响 实 验 ， １＃ 煤 样 的 灰 分 和 挥 发 分 分 别 为 ：
＃ ＃ ／ 煤灰 （ 为１ 煤样按照 Ｇ ６ ． ９ ２ ％和３ ７ ． ５ ７ ％； １ Ａ） Ｂ Ｔ ， 固 定 称 取 煤 样 质 量 １． 煤灰添 ０ｇ ２ １ ２－２ ０ ０ ８ 制得 ．
表 ２ 灰中硫含量对煤样弹筒发热量的影响 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ２ Ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｓ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｍ ｂ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ