元素分析推算工业分析计算过程(不需水分)
煤质分析
煤的元素分析与工业分析通过元素分析方法得出的煤的主要组成成分，称元素分析成分它包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）。
其中碳、氢、硫是可燃成分。
硫燃烧后要生成SO2，及少量SO3，故它是有害成分。
煤中的水分和灰分也都是有害成分。
通过元素分析成分可以了解煤的特性及实用价值，燃烧计算也都使用元素分析数据。
但元素分析方法较为复杂。
发电厂常用较为简便的分析方法得到分析成分，用它可以基本了解煤的燃烧特性。
煤的分析是把煤加热到不同温度和保持不同的时间而获得水分、挥发分、固定碳、灰分的百分组成。
一、煤的元素分析煤的元素分析是测定煤中碳（C）、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、磷（P）等元素的含量。
碳是煤中最主要的可燃元素，也是煤中最基本的成分，其含量约占40%~85%。
1KG碳完全燃烧生成二氧化碳，能放出约32825.56KJ热量。
1KG碳不完全燃烧生成一氧化碳，只能放出约9258.06KG的热量。
碳的燃烧特点是不易着火，燃烧缓慢，火焰短。
煤的碳化程度越深，即含碳量越多，则着火和燃烧越困难。
氢是煤中单位发热量最高的元素，但含量不多，约占3%~6%。
氢极容易燃烧，且燃烧速度快。
煤中的硫由有机硫、硫化铁和硫酸盐中的硫三部分组成。
前两种硫可以燃烧，构成所谓的挥发硫或可燃硫；后一种硫不能燃烧，将其并入灰分。
硫是煤中的有害元素。
氧是煤中的杂质，不能产生热量。
由于氧的存在，使得煤中可燃元素的含量相对降低。
煤中的氧有两部分，一部分是游离的氧，它能助燃；另一部分以化合物状态存在，不能助燃。
氮、磷是煤中的杂质，其含量很小，对煤的燃烧影响不大。
二、煤的工业分析煤的工业分析是对煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。
通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。
广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。
（一）煤的水分煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。
煤的分类及工业分析
煤的分类及工业分析一、煤的种类(具体分类详见附录)按国标《煤的分类标准》煤可分为14类。
水泥厂用煤一般是:1.无烟煤：干燥无灰基挥发份小于10%的煤，含碳高，着火温度在600～700℃，燃烧火焰短，是水泥立窑的主要燃料。
2.烟煤：干燥无灰基挥发份15%～40%的煤，着火温度在400～500℃，燃烧火焰长，是水泥回转窑的主要燃料。
二、煤的分析方法1.元素分析法：按照煤的主要元素（包括碳、氢、氧、氮、硫等）的百分含量来表达。
这种方法主要是用做科研分析或十分精确的计算。
2.工业分析法：测量煤的挥发份、灰份、水份、固定碳四组份，四组份合量为100%。
其精度比元素分析法稍差，但工业分析能很好的反应窑、炉中煤的燃烧状况，所以企业一般只做工业分析。
三、煤工业分析的基准（前提条件）：1.收到基（应用基）：代号ar(y)，工厂实际收到煤的组成。
2.空气干燥基（分析基）：代号ad(f),煤样在分析室按规定条件先空气干燥再进行分析的结果。
3.干燥基（干燥基）：代号d(g)，不含任何水分的煤的分析结果。
4.干燥无灰基（可燃基）：代号daf(r)，不含水份和灰份的煤的分析结果。
四、煤的工业分析1.工业分析依据国标：GB/T212－20012.工业分析的内容：1）挥发份（V）：煤在干馏时分馏出可以燃烧的气体，如甲烷、乙烯、一氧化碳等。
挥发份高的煤容易燃烧，燃烧速度快，形成的火焰长。
2）固定碳（Fc）：挥发份挥发后剩下的可燃固体。
3）灰份（A）：固定碳燃烧后剩下的灰渣，灰份越高，发热量越低。
4）水份（M）：煤中水的含量。
水份含量高会降低煤的发热量。
3.工业分析过程（空气干燥基）：1）水份：①称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样1±0.1g（精确至0.0002g），平摊在预先干燥并已称量过的称量瓶中；②打开瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的烘干箱内，烘干1小时；③从烘干箱中取出称量瓶立即盖上盖，放至干燥器中冷却至室温（约20分钟）后称量。
元素分析推算工业分析计算过程（需水分）
元素分析推算工业分析经验总结一、总体思路本模型的主要思路是：1、 首先由已知的空气干燥基元素百分含量计算出高位发热量，通过公式将干燥无灰基高位发热量,daf gr Q 转换成空气干燥基高位发热量,ad gr Q ；2、 然后利用实现假设的收到基水分ar M 和空气干燥基水分ad M 代入，计算出收到基灰分ad A ；3、 将ad A 代入由工业分析计算,ad gr Q 的经验公式中，反推算出'ad M ，将'ad M 与实现假设的ad M 相比较，如果'2||10ad ad M M --≤，则继续往下计算出ad V 和ad FC ,得出最后结果；如果'2||10ad ad M M -->，则将'()/2ad ad M M +代替ad M ，重复1、2步；流程图如下：二、具体计算步骤1、 已知空气干燥基元素百分含量ad C 、ad H 、ad O 、ad N 、ad S ，经过假设的ar M 和ad M 计算出不同基准间的换算系数K 列表如下：因为100ad ad ad ad ad ad ad A C H O N S M =------ 通过换算系数计算出daf C 、daf H 、daf O 、daf N 、daf S 和d A2、 通过中国煤炭科学院提出按煤种不同分别进行计算，已经推导出的利用元素分析值计算我国各种煤的干燥无灰基高位发热量的半经验公式如下： 无烟煤、贫煤 ,335134092()33(10)daf gr daf daf daf daf d Q C H S O A =++--- 烟煤,33512989210529(10)daf gr daf daf daf daf d Q C H S O A =++---3、 通过干燥无灰基高位发热量,daf gr Q 计算空气干燥基高位发热量,ad gr Q 的公式如下：,,100100ad adad gr daf grM A Q Q --=同时通过工业分析计算,ad gr Q 的公式如下：无烟煤,0335377ad gr ad ad Q K M A =-- 烟煤 （包括贫煤）,1[100()]25ad gr ad ad ad Q K M A A =-+-其中的0K 、1K 由下表查出：通过上式求出'ad M表2 无烟煤daf H 与0K 、'0K 的对应关系表3 烟煤的daf V 与1K 的对应关系因为对焦渣特性未知，所以在计算过程中将该表1～8焦渣特性的1K 值取平均，将上表简化如下：表4 烟煤的daf V 与1K 的简化对应关系4、 通过空气干燥基高位发热量,ad gr Q 计算空气干燥基低位发热量,ad net Q 公式如下：,,25(9)ad net ad gr ad ad Q Q H M =-+同时通过工业分析计算,ad net Q 的公式如下： 无烟煤',0360385100ad net ad ad ad Q K M A V =---烟煤（包括贫煤）'',11100(25)()13ad net ad ad ad Q K K M A V =-++-其中的0K 查表2得出，'1K 由下表查得：通过上式求出ad V表5 烟煤的daf V 与'1K 的对应关系因为对焦渣特性未知，所以在计算过程中将该表1～8焦渣特性的'1K 值取平均，将上表简化如下：表6 烟煤的daf V 与'1K 的简化对应关系5、 根据之前计算得到的'ad M 、ad V 、ad A 可计算得出ad FC'100ad ad ad ad FC M V A =---然后根据不同基准间的换算关系，计算得出ar FC 、ar V 、ar A ，再反推出'ar M'100ar ar ar ar M FC V A =---然后将'()/2ar ar M M +、'()/2ad ad M M +代替表1，计算出新的不同基准间的换算系数K 。
工业分析与元素分析
实验二煤的国标法工业分析在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分（M ）、灰分（A ）、挥发分（V ）和固定碳（FC) 四个分析项目指标的测定的总称。
煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。
通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。
煤中分析水分的测定一、实验目的○1学习和掌握煤中水分的测定方法及原理。
○2了解水分测定的用途。
二、实验原理称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。
然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
三、实验试剂和仪器设备（１）鼓风干燥箱：带有自动控温装置，能保持温度在105～110℃范围内。
（２）玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖。
（３）干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
（４）分析天平：感量0.1mg。
四、实验前的准备事先经过鼓风干燥箱充分干燥过的玻璃称量瓶。
五、实验步骤本实验使用空气干燥法：（实验是对烟煤进行测试）（１）在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1±0.1）ｇ，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。
（２）打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中。
在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1～1.5h。
（注：预先鼓风是为了使温度均匀。
将装有煤样的称量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风。
）（３）从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。
（４）进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.0010g或质量增加时为止。
在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。
水分在2.00％以下时，不必进行检查性干燥。
六、实验记录和结果计算空气干燥煤样的水分＝煤样干燥后失去的重量÷称取的煤样重量七、注意事项进行检查性干燥过程，每次30min，直到两次连续的干燥煤样质量减少不超过0.0010g,或质量增加是为止在后一种情况下，以质量增加前一次的质量为准，水分在2.00%以下时不必进行干燥性检查。
煤的工业分析和元素分析
号
C、H、O、N、S及煤灰中化学成份等仍以元素 名称为代表符号。
moisture ash
volatile compound
fixed carbon
quantity of produced heat
mineral matter
2．存在形态或操作情况指标及符号
表2 常用指标及符号
项 外在 内 全 高 低 恒 恒
（一）煤中水分旳存在形态
（二）煤中全水分（Mt）旳测定 （三）分析煤样旳水分测定
（一）煤中水分旳存在形态
分为两类 :化合水、游离水
1．化合水：
以化合方式和煤中矿物质结合旳水，即一般所说旳结 晶水，例如硫酸钙（CaSO42H2O）、高岭土 （Al2O32SiO42H2O）中旳结晶水。结晶水要在200℃ 以上才干分解析出。
100 (M ad
Aad )
8.59%
100
11.44%
100 (1.76 23.17)
§3.2 煤旳元素分析
一、煤旳元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
碳
碳是构成煤大分子旳骨架，在各元素 中最高，一般不小于70%。伴随煤化程 度旳不断增高，煤中碳元素旳含量也越 高，如某些超无烟煤，碳含量可超出 97%。
§3.2 煤旳元素分析
一、煤旳元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氢
氢是煤中第二个主要旳构成元素，它占 煤旳质量分数为1～6%，越是年轻旳煤， 其含量也越高。
§3.2 煤旳元素分析
一、煤旳元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氧
氧元素是构成煤有机质旳十分主要旳元素， 越是年轻旳煤，氧元素旳百分比也越大， 发烧量常随氧元素含量旳增高而降低，其 含量从1～30%都有。
煤化学课件——第2章 煤工业分析与元素分析
在煤中存在形式复杂，有硫醇、硫醚、双硫醚以及呈杂环状 态的硫醌和噻吩等
有机硫与煤中有机质共生，结为一体，分布均匀，不易清除
‹#›
2）无机硫
无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物。主要有硫化物硫
和少量硫酸盐硫，偶尔也有元素硫存在。
‹#›
2.2.1 煤的元素组成
假定：C+H+O+N+S+M+A=100
有机质 无机质
A 碳 主要元素
表现在：含量较多，构成了稠环芳烃的骨架，形成焦炭的主要 物质基础，发热量的主要来源
1）随煤化度升高而有规律地增加
泥炭
褐煤
烟煤
无烟煤
Cdaf 55%～62% 60%～77% 77%～93% 88%～98%
‹#›
2.1.1.3 水分对煤利用的影响 一般说来，水分是煤中无利有害的无机物质。 （1）增加运输负荷； （2）寒冷冬季易冻结； （3）加速了煤的氧化； （4）粉碎、筛分困难，降低生产效率； （5）增加焦炉能耗，降低了焦炉生产能力； （6）增大了焦化废水处理的负荷； （7）降低了煤的发热量。
‹#›
煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为 挥发分，简记符号V。
挥发物=挥发分+水分 挥发分＜挥发物
有机 无机
焦渣=固定炭+灰分
有机 无机
固定炭＜焦渣
‹#›
2.1.3.1 挥发分(volatile mattar)
B 测定(干馏法) 空气干燥煤(0.2mm) 900℃±10℃干馏,7min 称重 失重占煤样的百分数再减去水分,即为V(%) C 焦渣特征
煤的工业分析和元素分析
CHENLI
41
1．仪器
磨口坩埚 高温炉
坩埚盖外缘 槽形，此槽 正好盖在坩 埚口的外缘 上，在盖内 边有凹处， 以备挥发释 出。
坩埚架
CHENLI
42
高温炉
带热电偶和调温器，炉壁留有一个排气孔。炉 膛内必须有一个温度稳定的恒温区，以保证炉 内温度能恒定在90010℃范围内。
CHENLI
43
用镍铬丝制成， 其规格以能放 置6个坩埚为好， 大小应与炉内 90010℃稳定 温度区相适应， 放在架上的坩 埚底部应与炉 堂底距离20～ 30mm。
工业分析方法测定每一分层煤样的真相对密度 和灰分。根据测定结果，分别计算全部分层煤 样、应开采部分分层煤样和煤分层煤样的加权 平均灰分，其计算公式如下：
CHENLI
7
§3.1 煤样的采集
d——煤样的加权平均灰分（干燥基），%； Ad1、Ad2、……Adn——第1、2……n个煤分层或夹石层的灰分
（干燥基），%； t1、t2、……tn——第1、2……n个煤分层或夹石层的厚度，m；
1. 破碎 2. 筛分 3. 混合
CHENLI
12
§3.2 煤样的制备
4. 缩分 5. 干燥
CHENLI
13
§3.2 煤样的制备
二、煤样的减灰
1. 减灰重液的相对密度
（1）烟煤、褐煤一般用相对密度为1.4的重液减灰， 如用该重液减灰后灰分仍大于10%，应另取煤样用相 对密度为1.35的重液减灰，如灰分仍大于10%，则不 再减灰。
1. 采样中常用的基本概念 （1）批 （2）采样单元 （3）子样 （4）总样 （5）分样
CHENLI
2
§3.1 煤样的采集
2．采样的基本原理 采样的基本原理就是在一批煤的各规定位置上
煤化学 第05章 煤的工业分析和元素分析
Mf,ar 简写 Mf
简写
Minh，ar
Minh
煤中的全水分计算举例
[例5-1]某收到基煤样重1000.0 g， 风干后重900.0 g。用两份风干煤 样各10.000 g测定内在水分，即在 105℃干燥后得到的两份煤样分别 重9.512 g和9.484 g。问该煤样的
M inh,ad
M M inh,ad1
级别名称
1 特低全水分煤
代号 SLM
分级范围（Mt,%） ≤6.0
2 低全水分煤
LM
>6.0~8.0
3 中等全水分煤
MLM
>8.0~12.0
4 中高全水分煤 5 高全水分煤 6 特高全水分煤
MHM HM SHM
>12.0~20.0 >20.0~40.0
>40.0
试验方法 GB/T 211
（六）煤中水分对煤利用的影响
inh,ad 2
2
4.88 5.16 5.02% 2
全水分？ 解：（1）计算该煤样的外在水分
（3）计算该煤样的全水分 按式（5-6）：
M
f
,ar
1000.0 900.0 1000.0
100%
10.0%
M t,ar
M f ,ar
M inh,ad
100 M 100
f ,ar
试验室条件下测定的煤质分析项 目通常是以空气干燥基为基准测得 的。但在表示煤质分析报出的结果 时，国家标准通常规定将空气干燥 煤样基准的各个指标换算成收到基、 干燥基煤样、干燥无灰基煤样为基 准的指标；在实际工作中，有时也 需要把一些指标换算成其它基准 （例如：工业上计算物料平衡或热 平衡时，就需将有关指标换算成收 到基，以求得每吨原料煤能产生多 少热量、多少煤灰、含多少碳等）。 为此，必须了解各种指标、各种基 准之间的关系和换算。
煤的工业分析与元素分析
1.3 挥发分和固定炭
（2）干燥无灰基挥发分的换算
干燥无灰基的挥发分指的是有机质挥发物的质量占煤中干燥无灰物质质量的百分数
。 挥发分的基准均是干燥无灰基
换算公式:
Vdaf10 0M VaaddAad100
（3）挥发分的校正
从挥发分的测定值中扣除CO2、H2S和矿物结晶水的量。
当碳酸盐的CO2含量≥2%时，
工业分析和元素分析的结果与煤的成因、煤化度以及岩相组成有密切的关系。其中有些参数被 用作煤分类指标，但是为了对煤质做出更全面更科学的评价，还需要对煤的岩相性质、工艺性 质、物理性质和化学性质等进行综合性的分析研究。
第二页，共36页。
1．煤的工业分析 Proximate analysis of coal
。根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
结果计算：
第七页，共36页。
1.2 煤的灰分
煤的灰分是煤在规定条件下完全燃
煤中的矿物质
烧后的残留物，即煤中矿物质在一 定温度下经过一系列分解、化合等 复杂反应后剩下的残渣。用A（%
）表示 。
原生矿物质 次生矿物质 外来矿物质
灰分全部来自矿物质，但组成和质量 又不同于矿物质 。
Vad校正= Vad -(CO2)ad ，%
用于挥发分测定的煤样灰分应小于15%，最好小于10%。
第十四页，共36页。
（4）挥发分与煤质的关系
Ⅰ. 煤化程度 煤的挥发分随煤化程度的提高而下降。一般用挥发分作为表示煤化程度的指标。
Ⅱ. 煤的成因 腐植煤的挥发分低于腐泥煤。
Ⅲ. 煤岩组分 壳质组的挥发分最高，镜质组次之，惰质组最低。
1.2 煤的灰分
1.2.2 煤的灰分 Ⅰ、成因
煤的工业分析和元素分析
④ 氮元素
氮也是组成煤有机质元素之一。主要存在于杂环和氨基 上。煤中氮元素含量一般为0.5-1.8％。煤中氮在煤燃烧时不 放热，通常以N2的形式进入废气，也可转化为氮氧化物。煤 炼焦时，煤中氮部分形成NH3，HCN及其它含氮化合物，其 余则留在焦炭中。
官能团上，在有机质中的含量为2.0%～6.5％。与碳相比， 氢原子具有更强活性，单位质量燃烧热是碳的4倍。
2）影响氢含量的主要因素
煤化程度。随煤化程度的提高而呈下降趋势。从低煤化 度到中等煤化程度阶段，氢元素含量变化不明显，但在高 变质的无烟煤阶段，氢元素降低较明显，从年轻无烟煤的4 ％下降到年老无烟煤的2%左右。 煤岩组成。在煤化程度相同的煤中，煤岩组成中的氢含 量也有区别。如：壳质组＞镜质组＞惰质组。 成因类型。腐泥煤氢含量＞腐植煤。2. 元素分析1）内涵及特点
煤的元素组成也就是指煤有机质的元素组成。大量的研究表 明，煤的有机质主要是由碳、氢、氧、氮和硫等五种元素组 成，占总有机质的95%以上。
2）煤的元素组成及特点 ① 碳元素
1）碳元素在煤分子上的位置 碳是构成煤分子骨架最重要的元素之一，主要存在于缩
合芳香核上，部分分布在脂肪侧链上。碳是炼焦产品的主要 物质基础，发热量的主要来源。
⑥ 煤中水分对煤炭利用的影响
1）不利影响 煤炭燃烧、气化、炼焦中，水分蒸发要额外吸收热量，
使过程热效率降低。 煤炭运输过程中，水分高将导致动力的浪费，并且会降
低煤价。 2）有利影响
适量水分有利于减少运输和储存过程中煤粉尘的扬尘， 减少煤的损失和对环境的污染。
3）煤的灰分
① 定义
煤的灰分(ash) 煤样完全燃烧后所得的残渣。该残渣的质量 占测定煤样质量的百分数称为灰分产率，简称为灰分。
煤的工业分析与元素分析
目录
• 煤的工业分析 • 煤的元素分析 • 煤的工业分析的应用 • 煤的元素分析的应用 • 煤的工业分析与元素分析的对比与联系
01
煤的工业分析
水分分析
总结词
水分是煤中含有的以物理状态存在的 化合物，其含量会随着煤的变质程度 和开采条件的变化而变化。
详细描述
水分分析通常采用干燥法，即将煤样 在一定温度下加热干燥，然后测定失 去的水分质量。根据失去的水分质量 与煤样的质量之比，可以计算出煤样 的水分含量。
在气化中的应用
选择气化原料
通过工业分析，可以了解煤中各种组分的含量，选择适合气 化的原料，提高气化效率和产气质量。
优化气化工艺
根据工业分析结果，可以调整气化工艺参数，如温度、压力 和停留时间等，以提高煤气化效率和降低能耗。
在液化中的应用
要点一
选择液化原料
工业分析可以帮助液化工程师了解煤的性质，选择适合煤 液化的原料，提高液化效率和产油质量。
硫分分析
总结词
硫是煤中的有害元素之一，其含量过高会对环境造成污染。硫分分析是评估煤质量的重要指标之一。
详细描述
硫分分析通常采用燃烧中和法或高温燃烧法，即将煤样在氧气中燃烧生成二氧化硫和三氧化硫气体， 然后通过化学反应测定硫的含量。根据测定的硫的含量与煤样的质量之比，可以计算出煤样的硫分含 量。
02
、气化或燃烧后脱硫等。
03
煤的工业分析的应用
在燃烧中的应用
确定煤的发热量
通过煤的工业分析，可以了解煤中水 分、挥发分和固定碳的含量，从而计 算出煤的发热量，为燃烧设备的设计 和运行提供依据。
优化燃烧过程
工业分析结果可以帮助燃烧工程师了 解煤的物理和化学性质，从而优化燃 烧过程，提高燃烧效率，减少污染物 排放。
煤的工业分析和元素分析
煤的工业分析及其应用 煤的元素分析 煤质分析中的基准及其相互换算
5.1 概述
煤是由无机组分和有机组分组成。 煤是由无机组分和有机组分组成。有机组分是煤炭利用 无机组分 组成 和加工的主要对象。为指导煤炭综合利用和进行煤质分析， 和加工的主要对象。为指导煤炭综合利用和进行煤质分析， 通常采用工业分析和元素分析方法。 通常采用工业分析和元素分析方法。 工业分析——初步判断煤的性质、种类和工业用途。该 初步判断煤的性质、种类和工业用途。 工业分析 初步判断煤的性质 分析方法简便，应用较广，对煤炭贸易有直接指导作用。 分析方法简便，应用较广，对煤炭贸易有直接指导作用。 元素分析——了解煤的主要元素组成。 了解煤的主要元素组成。 元素分析 了解煤的主要元素组成
煤样在30℃ 煤的最高内在水分 煤样在 ℃时，相对湿度达到 96%的条 的条 件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号 件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号MHC (moisture holding capacity) 表示。这一指标反映了年青煤的 表示。 煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。 煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。其值高于空气干 燥基水分。 燥基水分。
③ 煤的水分测定中的几个重要概念
外在水分 内在水分 煤的全水分 应用基煤样 收到基煤样 风干状态或空气干燥状态 风干煤样或空气干燥煤样 空气干燥基水分 煤的最高内在水分
外在水分
在常温下易于失去的游离水， 在常温下易于失去的游离水，以机械方式吸附在煤
粒的外表面和较大毛细孔隙内（直径大于 ）。严格来讲 粒的外表面和较大毛细孔隙内（直径大于10-5cm）。严格来讲， ）。严格来讲， 是指煤放置在室温大气中，水分不断蒸发， 是指煤放置在室温大气中，水分不断蒸发，当煤中水的蒸气压与 大气中水蒸气分压达到平衡时， 大气中水蒸气分压达到平衡时，这时所失去的水分占煤样质量的 百分数称为外在水分， 表示。 百分数称为外在水分，用Mf 表示。
第2章煤的工业分析与元素分析
饰材料，还可生产耐火材料。 （3）制成环保制剂与材料。粉煤灰可制成废水处理剂等、气化煤灰可用作脱硫剂。 （4）回收稀有金属和其他有用成分。从煤可回收的金属有锗、镓、钼、钒、铀等；提取 煤灰中的 Al2O3 可制成无水氯化铝、硫酸铝及高铝水泥；回收煤灰中的 SiO2 可以制成白炭 黑和水玻璃。 （5）用作化肥和土壤改良剂。
不同煤种的挥发分产率 煤种 泥炭 褐煤 长焰煤 气煤 烟煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤 挥发分产率 近 70.0 41.0～67.0 大于 42 44～35 35～26 26～18 18～12 小于 17 10～2
2.1.3
煤的挥发分（volitile matter）和固定碳（fixed carbon）
a.挥发分（V）:煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为挥发分。挥 发分属于煤挥发物的一部分， 并不等同于挥发物 （有机质热解气态产物、 水蒸气以及 CO2 等） 。 b.挥发分测定：称取一定量的空气干燥煤样，在 900±10℃的温度下，隔绝空气加热 7min。
第2章
煤的工业分析与元素分析
煤的工业分析与元素分析是煤质分析的基本内容。通过工分，可以初步判断煤的性质、 种类和工业用途。元素分析主要用于了解煤的元素组成。
2.1
煤的工业分析
煤的工业分析也称为煤的实用分析或技术分析，包括煤的水分、灰分、挥发分的测定和 固定炭的计算四项内容。
2.1.1
煤中的水分
煤中的水分，按其在煤中存在的状态，可以分为外在水分、内在水分和化合水三种。 外在水分（free moisture;surface moisture）是指煤在开采、运输、储存和洗选过程 -5 中，附着在煤颗粒表面以及直径大于 10 cm 的毛细孔中的水分（简记符号 MF） 。含有外在水 分的煤称为收到基，仅失去外在水分的煤称为空气干燥煤。 内在水分（inherent moisture）是指煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水 分（简记符号 Minh） ，失去内在水分的煤称为干燥煤。 外在水分+内在水分=全水分（total moisture） 化合水(water of constitution)是指以化学方式与矿物质结合的，在全水分测定后仍 保留下来的水分，即通常所说的结晶水和结合水。工业分析不考虑化合水。 煤中有机质中的氢与氧在干馏或燃烧时生成的水称为热解水。 煤的水分含量对其应用有何影响 煤中水分含量高时对煤的应用是一种有害的影响。主要体现在以下几个方面： （1） 增大运输量和运输费用的消耗； （2） 在冬季天气寒冷时易于冻结，使装卸或加工都需要先解冻，势必增加消耗，加 大劳动强度。 （3） 在燃烧或低温干馏时，如果煤中水分过大，则要消耗大量的热量；在高温干馏 时， 配合煤水分每增 1％， 结焦时间将延长 10min 左右， 炼焦耗热量将增加 60～ 80kJ。同时水分含量高对装煤操作及炉墙都有一定的危害。 （4） 由于煤中水分的存在，在煤贮存时会加大煤的风化和自然。 只有在粉煤作为锅炉燃料时，才加入适当的水分，降低气流阻力，以利于燃烧。可见， 当煤中水分含量过高时， 害多利少， 降低煤的含水量是一举多得的提高社会经济效益的 重要措施，应当引起充分的注意。 煤中水分的测定： A 全水分的测定采用空气干燥法，将一定粒度和质量的煤样在 105-110℃（方法 A）或 145±5℃鼓风干燥箱中干燥至质量恒定，以煤样的失重计算全水分。 计算公式为：Mt=M1+[G1/G](100-M1)或 Mt=Mf+Minh*(100-Mf)/100 Mt-煤样的全水分，% M1-煤样在运送过程中的水分损失量，% G1-煤样干燥后减轻的质量，g G-煤样的质量，g B 空气干燥基水分 试验煤样均为空气干燥煤样，粒度小于 0.2mm。 方法 A（氮气）与方法 C（空气）采用气流干燥法，将一定量的煤样置于 105-110℃干 燥箱中，在干燥气体流中干燥到质量恒定，然后按下式计算出水分的含量。
利用工业分析快速计算元素分析
M--------水分 A--------灰分 V-------挥发分 FC------固体碳 C-------碳 H-------氢 O------氧 N-------氮 S-------硫
Qgr,d ------干燥基高位发热量
Qgr,ad ------分析基高位发热量
Qnet,ar ------收到基低位发热量
Aad
100 100 − M ad
Hd
=
448( 100Qgr,ad 4.18(100 − M ad )
+ 26(100 −
Ad
−
N
d
)
−
52Sd
)
−
107(100(Qnet ,ar 100 −
+ 25M Mt
t
)
448*326 −1137 *107
+109(100 −
Ad
− Nd ) − 218Sd )
根据湛江电站的工业分析的测试项目，结合发热量的相应计算公式以及氮与挥发分的函 数关系[2]可以从理论上把元素成分推导出来。利用 Excel 工具，可以开发适合电站的煤质快 速计算的的自动化。
2 模型建立
2．1 确定模型输入输出
模型建立首先要确定网络的输入与输出。煤的工业分析数据包括全水分、分析基水分、 分析基灰分、分析基挥发份和固体碳的测定，煤的元素成分包括碳、氢、氧、氮、硫（干燥 基）。由于电厂一般在工业分析中测定硫（分析基）的含量以及高位分析基发热量和低位收 到基发热量。所以，此处把碳、氢、氧、氮、硫（干燥基）作为模型的输出。
利用工业分析快速计算元素分析
范杜平
（华中科技大学煤燃烧重点实验室 武汉 430074） Email:fandp217@
工业分析实验报告
一、实验目的1. 熟悉工业分析的原理和方法，掌握常用的工业分析方法。
2. 学会运用实验设备，对工业产品进行定量和定性分析。
3. 培养实验操作技能，提高实验数据处理和结果分析能力。
4. 了解工业生产过程中的常见问题及解决方法。
二、实验原理工业分析是通过对工业原料、中间产品和成品进行化学、物理和生物等方面的分析，以了解其组成、性质、质量及变化规律。
本实验主要采用化学分析法对工业产品进行定量和定性分析。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：分析天平、滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶、烧杯、漏斗、滤纸等。
2. 试剂：硫酸、氢氧化钠、盐酸、氯化钠、碘化钾、淀粉溶液等。
四、实验步骤1. 样品前处理：将工业产品样品研磨、过筛，按实验要求制备成待测溶液。
2. 定量分析：（1）滴定法：以硫酸为滴定剂，测定工业产品中的酸度。
（2）重量法：测定工业产品中的水分、灰分等。
（3）容量法：测定工业产品中的溶剂、酸、碱等。
3. 定性分析：（1）火焰原子吸收光谱法：测定工业产品中的金属元素。
（2）紫外-可见分光光度法：测定工业产品中的有机物、无机物等。
（3）气相色谱法：测定工业产品中的挥发性有机物。
五、实验结果与分析1. 定量分析结果：（1）酸度：根据滴定法，测定工业产品中的酸度为X mol/L。
（2）水分：根据重量法，测定工业产品中的水分含量为Y%。
（3）灰分：根据重量法，测定工业产品中的灰分为Z%。
2. 定性分析结果：（1）金属元素：根据火焰原子吸收光谱法，测定工业产品中的金属元素含量为W mg/kg。
（2）有机物、无机物：根据紫外-可见分光光度法，测定工业产品中的有机物、无机物含量为V mg/L。
六、实验讨论1. 实验过程中，操作应严格按照实验步骤进行，注意安全操作。
2. 实验结果受多种因素影响，如仪器精度、试剂纯度、实验条件等。
3. 对实验数据进行统计分析，以评估实验结果的可靠性。
七、结论通过本次实验，掌握了工业分析的原理和方法，学会了运用实验设备对工业产品进行定量和定性分析。
工业分析与元素分析
工业分析与元素分析实验二煤的国标法工业分析在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分（M ）、灰分（A ）、挥发分（V ）和固定碳（FC) 四个分析项目指标的测定的总称。
煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。
通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。
煤中分析水分的测定一、实验目的○1学习和掌握煤中水分的测定方法及原理。
○2了解水分测定的用途。
二、实验原理称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。
然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。
三、实验试剂和仪器设备（１）鼓风干燥箱：带有自动控温装置，能保持温度在105～110℃范围内。
（２）玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖。
（３）干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
（４）分析天平：感量0.1mg。
四、实验前的准备事先经过鼓风干燥箱充分干燥过的玻璃称量瓶。
五、实验步骤本实验使用空气干燥法：（实验是对烟煤进行测试）（１）在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1±0.1）ｇ，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。
（２）打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中。
在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1～1.5h。
（注：预先鼓风是为了使温度均匀。
将装有煤样的称量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风。
）（３）从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。
（４）进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.0010g或质量增加时为止。
在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。
水分在2.00％以下时，不必进行检查性干燥。
六、实验记录和结果计算空气干燥煤样的水分＝煤样干燥后失去的重量÷称取的煤样重量七、注意事项进行检查性干燥过程，每次30min，直到两次连续的干燥煤样质量减少不超过0.0010g,或质量增加是为止在后一种情况下，以质量增加前一次的质量为准，水分在2.00%以下时不必进行干燥性检查。
元素分析方法总结
1.分析步骤：称取试料0.1g （精确至0.0001g ）置于250ml 的锥形瓶中，加入10ml(1+1)的硝酸，放在电炉上低温加热使样品完全溶解，煮沸除尽黄烟冷却至室温，加入蒸馏水至100ml ，再加入5ml 铁铵钒（20g/L ）作为指示剂，摇匀。
用KSCN 标液滴定至溶液呈淡粉色即为终点，记下消耗标液的体积V 。
2.分析流程：3.分析结果计算Ag(%)=100⨯⨯mVc 式中:C ——每毫升硫氰酸钾标准滴定溶液相当于银的量，g/ml V ——滴定试料消耗硫氰酸钾标准滴定溶液的体积，ml M ——试料的质量，g测定范围：50%～90% 1.0试剂 1、盐酸：（ρ1.19g/ml ）溶液呈稳定的淡粉色，记下消耗的KSCN 标液体积2、过氧化氢：（30%）3、氨水：（1+1）4、氟化氢铵：（固体）5、碘化钾：（10%）6、淀粉溶液：（1%）7、硫氰酸铵溶液：（10%）8、硫代硫酸钠标准溶液：称取硫代硫酸钠40g ，溶于1升新煮沸并冷却的水中，加入碳酸钠0.2g ，搅匀，放置一夜后使用。
此溶液的准确浓度可称取纯铜（99.9%以上）0.3000g ，按下述分析步骤处理进行标定，对铜的滴定度（g/ml ）按下式计算：T=Vm式中：m ——纯铜的质量，g ；V ——滴定纯铜时所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml ； 2.0分析方法1、 称取试样0.5g （精确到0.0001g ）。
2、 将试样置于500ml 锥形瓶中，加入盐酸5ml 及过氧化氢5ml ，加热溶解后煮沸，使多余的过氧化氢分解，取下冷却。
3、 滴加（1+1）氨水至开始出现沉淀，加入氟化氢铵3g ，加蒸馏水至约100ml ，摇匀。
4、 加入碘化钾溶液（10%），摇匀，放置约半分钟（25ml ）。
5、 用硫代硫酸钠标准溶液滴定至碘的棕黄色褪至淡黄色。
6、 加入淀粉溶液（1%）5ml ，继续滴定至兰色将近消失。
7、 加入KSCN 溶液（10%）10ml ，摇匀，继续滴定至兰色恰好消失即为终点，记下消耗的硫代硫酸钠的体积V 。
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已知煤中工业分析成分为水分（M）、灰分（A）、挥发份（V）、固定碳（FC）
根据煤中测量得到的全元素分析数据C、H、O、N、S、Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Ti、Si
1、计算灰分（A）：
因为灰分组成成分重要是Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、TiO2、SiO2，一般这八种成分合占灰分的96%左右，根据测得的Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Ti、Si元素浓度，同时根据Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Ti、Si八种元素与O元素的原子量比值，可以配比出灰分中的O元素所占总重量，从而得到Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、TiO2、SiO2八种成分的总重量，再除以系数0.96，得到灰分的重量。
以下为各种元素原子量：
原子量：
Mg 24.305
Ca 40.08
Na 22.98977
Si 28.0855
Al 26.98154
Fe 55.847
Ti 47.90
K 39.0983
C 12.011
H 1.0079
O 15.9994
N 14.0067
S 32.06
2、计算水分（M）和挥发分（V）：
电厂燃用煤种绝大多数为烟煤，少数为无烟煤和褐煤，将电厂燃用煤种以烟煤为准计算挥发分中的成分，《火电厂煤质检测技术》中总结出，已知烟煤中挥发分主要成分如下：
总共有C、H、O三种元素，按其原子量计算3种元素质量比值如下：
C 6.187484848484848484848484848483
H 2.476712947658402203856749311294
O 2.644528925619834710743801652891
除去相应的H2O的配比之后得到剩余C：H比值：
H2O占2.977719008264462809917355371901
C 6.187484848484848484848484848483 H 2.1435228650137741046831955922864
因为煤中O 主要存在于水分（M ）、灰分（A ）和挥发分（V ）中，在计算灰分时候除去了灰分（V ）中的O 含量，剩余的O 先假设为水分（M ）中的H 2O 中所有，则将H:O 按2:1去掉，而煤中的H 主要存在于水分（M ）和挥发分（V ）中，将H:O 按2:1除去以后，剩余的就是挥发分中C:H 的比值，如下： C 6.187484848484848484848484848483 H 2.1435228650137741046831955922864
则可根据H 、O 元素质量推算挥发分（V ）的质量：
得到挥发分（V ）质量之后根据其中H 2O 所占2.977719008264462809917355371901，将事先假设的这部分H 2O 从水分中除去，于是得到挥发分（V ）和水分（M ）的质量含量。
3、计算固定碳（FC ）含量
已知煤中C 元素主要存在形式为固定碳（FC ）中的碳单质和挥发分（V ）中的化合碳，在已经计算得到挥发分（V ）中的C 元素质量的情况下，从已经测得的C 元素总量中除去挥发分（V ）中的C 元素质量，就得到固定碳（FC ）中的C 元素质量，即固定碳（FC ）的质量含量。
4、全硫分
煤中S 元素主要存在形式为全硫分中的可燃硫，一般达到90%左右， 将S 元素的质量含量视作全硫分质量含量。
5、发热量（Q ）
我国各种煤的干燥无灰基高位发热量的半经验公式如下： 无烟煤、贫煤 ,335134092()33(10)daf gr daf daf daf daf d Q C H S O A =++---
烟煤
,33512989210529(10)daf gr daf daf daf daf d Q C H S O A =++---
以上述烟煤公式为主计算发热量，或者将两公式值平均得到。
附算例： 已知：
Al 2O 3 CaO Fe 2O 3 K 2O MgO Na 2O TiO 2 SiO 2 六盘水贫煤 22.29 7.53 12.42 0.88 0.98 0.14 1.77 49.27 焦作无烟煤 39.94 14.3 5.72 0.68 2.34 0.27 1.13 31.08 平顶山烟煤 33.46 5.01 3.91 0.82 1.09 0.69 1.48 51.26 萍乡烟煤 25.74 2.17 3.92 2.03 2.03 0.09 0.63 58.32 西山贫煤
34.1 7.94 5.06 0.51 0.98 0.3 1.23 46.62
煤种N C S H O M V A FC
六盘水贫煤 1.1962.91 2.09 4.06 2.927 1.0921.925.7351.28
焦作无烟煤 1.1377.140.52 3.035 1.933 1.8912.9414.3570.82
平顶山烟煤 1.3776.850.57 3.748 2.2020.7414.4914.5270.25
萍乡烟煤0.8144.010.43 2.984 4.931 1.3618.6645.4834.5
西山贫煤 1.1673.27 1.32 3.815 1.834 1.812.3416.80570.86
因为实验室测的数据并非H、O元素的全部含量，将水分（M）、灰分（A）中H、O换算加
入H、O中得到类似LIBS之类光学方法测得到的元素分析结果，如下：
再除去灰分（A）中氧化物中O含量得到类似LIBS之类光学方法测得到的元素分析结果，
如下：
Al Ca Fe K Mg Na Ti Si 六盘水贫煤 1.621 1.385 2.2350.1880.1520.0270.273 5.926焦作无烟煤 2.904 1.4670.5740.0810.2020.0290.097 2.085平顶山烟煤 2.4330.5200.3970.0990.0950.0740.129 3.479萍乡烟煤 1.8720.705 1.2470.7660.5570.0300.17212.398西山贫煤 2.4800.9540.595 0.0710.0990.0370.124 3.662
得到本方法计算结果：
计算结果：
煤种M V A FC
六盘水贫煤0.950113 18.6097 22.7543 57.6859
焦作无烟煤0.345024 14.645 14.0148 70.9951
平顶山烟煤-1.43566 18.2259 14.507 68.7027
萍乡烟煤8.84289 9.80112 36.4621 44.8939
西山贫煤-0.445912 18.565 15.8459 66.0351
与实验室的结果相比较：
实测结果：
煤种M V A FC
六盘水贫煤 1.0921.925.7351.28
焦作无烟煤 1.8912.9414.3570.82
平顶山烟煤0.7414.4914.5270.25
萍乡烟煤 1.3618.6645.4834.5
西山贫煤 1.812.3416.80570.86
经验总结：
因为在计算挥发分和水分的过程中，要先假设挥发分中不存在O，即将挥发分中的H、O按照2：1事先除去，同时挥发分中的成分取的都是中值百分比，其中存在误差。
导致在得到挥发分含量之后，将挥发分中H、O从实现假定的全为H2O的质量中除去时存在误差，可以看到两种煤种的水分（M）计算得到负数。
基于该种办法的计算对灰分和固定碳的计算比较准确，但对挥发分和水分的计算存在一定误差，目前正在考虑办法对该计算结果进行修正。
比方说取挥发分中成分计算时不光取中值百分比，同时取上下沿几个百分比计算，到最后将结果平均等等办法来减小偏差。