工业分析课件-第2章 煤质分析

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固定碳含量,一般不直接测定,而是通过计算得到


• FCad = 100% - Mad - Aad – Vad • FCd = 100% - Ad – Vd • FCdaf = 100% - Vdaf
的灰分测定温度规定为(815±10)oC
1.仪器
灰皿
长方形灰皿
2.测定过程
• 称取分析煤样10.1g,于已经在81510℃灼烧恒 量的灰皿中,轻微振动,使样品分散为均匀的薄层 ,置温度低于 100℃的高温炉中 。在炉门留有约 15mm左右的缝隙供自然通风,控制加热速度,使 炉温在30min左右缓慢升高至500℃并保持此温度 30min。然后,升高温度至81510℃,关闭炉门, 在此温度下继续灼烧1h。取出灰皿,于干燥器中冷 至室温(约20min)称量,然后进行检查性灼烧, 每次进行20min,直到煤样的质量变化小于0.001g时 为止,取最后一次质量计算。灰分<15%的样品, 可不必进行检查性灼烧。
1.仪器
1.1 磨口坩埚 1.2 高温炉 1.3 坩埚架
2.测定过程
称取分析煤样10.01g,于已在90010℃ 灼烧恒量的专用坩锅内,轻敲坩埚使试样摊 平,然后盖上坩埚盖,置于坩埚架上,迅速 将坩埚架推至已预先加热至90010℃的高温 炉的稳定温度区内,并立即开动秒表,关闭 炉门。准确灼烧恰好7min,迅速取出坩埚架 ,在空气中放置5~6min,再将坩锅置于干燥 器中冷却至室温,称量。计算挥发分产率。
(二)煤中全水分(Mt或Mar )的测定
煤中全水分的测定有三种方法: A 、B、 C按测定
的速度来说:
方法A为常规测定法,方法B、C为快速测定法。
方法A仅适用于烟煤和无烟煤,并作为测定烟煤和无
烟煤水分的仲裁测定方法; 方法B和方法C适用于褐煤、烟煤和无烟煤,但 以方法B作为测定褐煤全水分的仲裁方法。

氢是煤中第二个重要的组成元素,它占 煤的质量分数为1~6%,越是年轻的煤,其 含量也越高。

氧元素是组成煤有机质的十分重要的元 素,越是年轻的煤,氧元素的比例也越大, 发热量常随氧元素含量的增高而降低,其含 量从1~30%均有。

氮元素在煤中的比例较少,一般为0.5~ 3%。

硫元素也是组成煤的有机质的一种常见 元素,它在煤中含量的多少,与煤化程度的 高低无明显关系,其含量从最低的0.1到最 高的10%均有。
1.工业分析
煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,是评价煤的
基本依据。
半工业分析:煤的半工业分析测定项目主要是水分
、灰分、挥发分和固定碳含量等4项。
全工业分析:水分、灰分、挥发分和固定碳、发热
量和硫的测定。
元素分析仪
2.煤的元素分析:
主要是测定煤中的碳、氢、氧、氮和硫等元素的
含量,为煤的科学分类、合理利用和加工工艺设计 等提供必要的数据。 伴生元素分析。煤中的伴生元素很多,但一般 是指有提取价值的锗、镓、铀、钒、铝、钽等常见
3.


m1 Vad M ad m
式中 m——试料的质量,g; m1——样品加热后减少的质量,g。
4.注意事项
4.1当打开炉门,推入坩埚架时,炉温可能 下 降 , 但 是 在 3 min 内 必 须 使 炉 温 达 到 90010℃,否则试验作废。 4.2从加热至称量都不能揭开坩埚盖,以防 焦渣被氧化,造成测定误差。 4.3每次测定后,坩埚内常附着一层黑色碳 烟,应灼烧除去后再使用。
2.煤的分类
按煤的成因分类:
按成煤的原始植物进行分类的方法:
可分为:腐殖煤和腐泥煤
由高等植物形成的煤称为腐殖煤.
腐殖煤又可分为陆殖煤和残殖煤。 陆殖煤又可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。 煤产品:原煤、精煤、商品煤等。
二、煤的分析项目
• 煤的分析检验,根据目的不同,一般可 分为: • 1.工业分析 • 2.元素分析 • 3.其它分析(物理性质、工艺性质和煤 灰成分分析等)
5
回收曲线
回收水质量
4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6
加入水质量
三 灰分的测定
煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留 物,称为灰分。 煤的灰分来自煤中的矿物质,包括:
1、原生矿物质பைடு நூலகம்
2、次生矿物质
3、外来矿物质 以高温灼烧法测定煤中灰分含量时,主要反应:
(1)当温度在400oC左右时,主要反应:
的稀有元素
有害元素分析。煤中的有害元素种类很多,如
硫,磷、氯、砷、氟、铬、镉、汞等。硫、磷、氯
主要是指工业利用中对生产有害,后几种则是对人 体和环境有害,根据特殊的需要进行检测。
3 煤的工艺性质
• (1)煤的粘结性和结焦性指数
• 煤的粘结性:是煤粒在隔绝空气受热后能否粘结其本身或
惰性物质成焦块的性质。
A
称取样品 10-12g
105-110℃ 烟煤干燥1.5h 无烟煤干燥2h 145±5℃ 烟煤干燥30min 无烟煤干燥1h 褐煤干燥1.5h 145±5℃ 烟煤干燥30min 无烟煤干燥1h 褐煤干燥45h
检查性试 验至恒重
称取样品 B 10-12g
检查性试 验至恒重
C
称取样品 10-12g
检查性试 验至恒重
air
dry
干燥无灰基(daf)
dry
ash-free
3.1
收到基(ar)
就其含义而言,是从收到的一批煤样中取 出具有代表性的煤样,以此种状态的煤样测 定的结果并以此基表示的值,称为收到基。
3.2

空气干燥基(ad )
是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的 煤样。在新标准中规定:煤样若在空气中连 续干燥1小时后质量变化不超过0.10%,则认 为达到空气干燥状态。
fixed carbon
发热 量 Q
quantity of produced heat
矿物 质 MM
mineral matter
C、H、O、N、S及煤灰中化学成分等仍以元素名称为代 表符号。
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 目 符 号 外在 或 游离 内 全 在 高 位 低 位 恒 容 恒 压
5.测定挥发分产率的允许误差
表5
挥发分 产率 (%) <10 10~45 >45
挥发分产率测定的允许误差
平行测定结果 的允许误差 (%) 0.3 0.5 1.0 不同化验室同一煤 样的测定结果的允 许误差(%) 0.5 1.0 1.5
五、固定碳含量的计算
固定碳 —是指除去水分、灰分和挥发分后 的残留物,用符号FCad表示。 固定碳的化学组分,主要是C元素,另外还 有一定数量的H、O、N、S等其它元素。
挥发分方法原理及要点
煤在温度为(900±10)oC下隔绝空气加热 7min,以减少的煤的质量占煤样质量的百分数 ,减去该煤样的水分含量(Mad)作为挥发分产 率。
Vad
m1 100 Mad m
煤的挥发分产率大致反映了煤的成煤程度 三、挥发分的测定 ,是我国和各国对煤进行分类的一项重要指标 。
CaSO4 2 H 2O CaSO4 2 H 2O
AI 2O3 2SiO 2 2 H 2O AI 2O3 2SiO 2 2 H 2O
(2)当温度在500oC左右时的主要反应:
灰分的测定(二)
CaCO3 CaO CO 2 FeCO3 FeO CO 2
• • • • • 一、常用的符号和基准 二、水分的测定 三、灰分的测定 四、挥发分产率的测定 五、固定碳含量的计算
一、常用的符号和基准
1.分析项目的名称及表示符号
表1 分析试验项目及符号
项 目 符 号 水分 M
moisture
灰分 A
ash
挥发 分 V
volatile compound
固定 碳 FC

结焦性:煤粒在隔绝空气受热后能否生成焦炭的性质。
• (2)煤的发热量和燃点 • 煤的发热量:是指单位质量的煤完全燃烧后所产生的热量。( J/g)

燃点:煤加热到开始燃烧时的温度。也称着火点。
• (3)煤的反应性
• 煤
• (4)煤灰熔融和结渣性
•4
•5
煤的物理性质
煤灰成分分析
§2.2 煤的工业分析
f
free
inh
t
gr
net
nether
v
p
inherence total
3.各种基准的表示符号
• 基准是指煤样所处的状态。用不同状态 的煤样分析试验,将得出不同的结果,所以 基准又是用以计算和表达测定值的主要依据 之一。 收到基(ar) as received
空气干燥基(ad)
干基(d) dry
3. 计 算
式中
m A m
ad
1
m——试料的质量,g; m1——灼烧后残渣质量,g。
4.灰分测定的允许误差
表4 灰分测定的允许误差(%)
同一实验室
0.2 0.3 0.5
灰分(%)
<15 15~30 >30
不同实验室
0.3 0.5 0.7
四、挥发分产率的测定
• 将煤放在与空气隔绝的容器内,在高温下经一 定时间加热后,煤中的有机质和部分矿物质分解为 气体释出,由减小的质量再减去水的质量即为煤的 挥发分(V) 。 因为煤中可燃性挥发分不是煤的固有物质,而 是在特定条件下,煤受热的分解产物,因此所测 的结果应称为挥发分产率。
(一)煤中水分的存在形态
• 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的水,即通 常所说的结晶水,例如硫酸钙(CaSO42H2O)、 高岭土(Al2O32SiO42H2O)中的结晶水。结晶 水要在200℃以上才能分解析出。
2.游离水:
以物理状态(如附着、吸附等形式)和煤结合的水。 根据存在的不同结构状态,分为外在水分和内在水分。
(3)当温度在600oC左右时:
4 FeS 2 11O 2 2 Fe2O 3 8SO 2 2CaO 2 SO 2 O 2 2CaSO 4 4 FeO O 2 2 Fe2O 3
(3)当温度高于700oC时:
煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解, 待温度达到800oC时分解反应基本完成,因此煤
第四章 煤质分析
内 容
4.1 概述 4.3 煤中全硫量的测定
4.2
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
煤的工业分析
水份的测定 灰分的测定 挥发分的测定 固定碳的测定
4.4 煤发热量的测定
4.5由工业分析结果计 算煤的发热量
§2.1
◎ 煤的定义
概述
煤是植物遗体覆盖在地层下,经复杂的生物化 学和物理化学作用,转化而成的固体有机可燃沉积 岩。
一、煤的组成和分类
1.煤的组成
煤的成分主要有各种复杂的高 分子有机化合物、水和无机物。 它包含有很多种元素,由可燃物 和不可燃物两部分组成。
可燃物主要包括有机质和少量 的矿物质,不可燃物包括水和大 部分矿物质,象碱金属、碱土金 属、铁、铝等的盐类。
煤的元素组分
即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.

碳是组成煤大分子的骨架,在各元素中 最高,一般大于70%。随着煤化程度的不断 增高,煤中碳元素的含量也越高,如某些超 无烟煤,碳含量可超过97%。
m——分析煤样的质量,g。
1.常规测定法(适用于烟煤和无烟煤)
称取样品 1±0.1g 105-110℃ 烟煤干燥1h 无烟煤干燥1-1.5h 检查性试 验至恒重
冷却
2.快速测定法
称取样品 1±0.1g 145±5℃ 烟煤、无烟煤干燥 10min 褐煤干燥1h 冷却 检查性试 验至恒重
3.蒸馏法(适合褐煤) 水的回收曲线如何绘制 ?
2.1外在水分(Mf)
是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外 表及大毛细孔(直径>10-5cm)中的水分。此水分在空气 中风干1-2天就能蒸发而失去。
2.2内在水分(Minh)
内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔(直径< 10-5cm)中的水分。这部分水分较难蒸发,需要在高于正 常沸点的温度下才能除去。
3.3
干基(d)
以无水状态的煤样为标准的分析结果表示 方法。
3.4

干燥无灰基(daf)
它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分 析结果表示方法。
二、水分的测定

煤中的水分属杂质组分。 在煤的燃烧过程中,水分受热逸出除降低热值 外还能与 燃烧气中的一些组分互相作用,产生对 设备、管道、触媒(催化剂)等造成损害的物质, 如SO2与H2O作用生成H2SO3等。 ●因此煤中水分的含量将影响煤质的质量,是 经常要进行检验的项目之一。
结果计算
式中
m M m
t
1
Mt——煤样的全水分; m——煤样的质量,g;
m1——煤样干燥后减轻的质量,g。
(三)分析煤样(空气干燥基)的水分测定
分析煤样的水分就是空气干燥基水分Mad ,测定 方法分为常规方法、快速方法和蒸馏方法三种。
m M m
ad
1
Mad——分析煤样水分

m1——分析煤样干燥后失去的质量,g;
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