煤中氢的测定
浅谈三节炉法测定煤中碳氢元素含量
摘要:浅谈三节炉法测定煤中碳氢元素的原理，以及在实验过程中的影响因素及注意事项。
关键词:三节炉法检测过程影响因素1煤中碳氢元素测定的意义构成煤有机质的主要元素就是碳和氢，煤有机质的95%以上是碳、氢以及氧三种元素。
碳和氢的含量随着煤的变质程度的加深呈现相反的趋势，随着煤变质程度的加深，碳的含量是增高的而氢的含量则会降低。
由于碳氢的含量与煤的变质程度有着密切的关系，因此，对煤质进行科学分类的指标之一就是碳氢的含量。
此外，煤中的碳氢含量与其他的特性也有着密切的关系，因此，为了核对其他指标测定结果的准确性，可以通过碳氢含量推算发热量来进行。
在生产中为了推算燃烧设备的理论燃烧温度以及计算锅炉燃烧中的热平衡，一般都根据煤中的碳氢元素含量进行，此外，还可以根据碳氢含量计算气化工业中气化时的物料平衡。
因此，在煤质的检测工作中不可或缺的项目之一就是测量煤中碳氢元素的含量。
2煤中碳氢测定的原理将煤在氧气中进行燃烧，煤中的碳经过燃烧生成二氧化碳，而氢则生成了水。
经过二氧化碳吸收剂与吸水剂将生成的二氧化碳和水吸收。
将吸收剂前后的质量进行对比就可以得出煤中碳和氢的含量。
各化学反应如下：①燃烧反应：煤＋O 2→CO 2↑+H 2O ↑+SO 3↑+SO 2↑+Cl 2↑+NO 2↑+N 2↑+……②二氧化碳和水的吸收反应：2NaOH+CO 2=Na 2CO 3+H 2O CaCl 2+H 2O ↔CaCl 2·2H 2O CaCl 2·2H 2O+4H 2O ↔CaCl 2·6H 2O 3干扰煤中碳氢测定的因素及其排除方法煤在燃烧的过程中除了生产二氧化碳和水以外，还会生成硫化物、氮化物以及氯等。
如果不除去这些杂质，二氧化碳的吸收装置就会将他们全部吸收而增高碳值，因此，为了保证碳值的准确性必须排除这些干扰因素。
一般情况下，在燃烧管内排除硫化物和氯化物，在管外排除氮化物。
3.1硫氧化物和氯的脱除三节炉法，用铬酸铅脱硫的氧化物，以银丝卷脱氯：4PbCrO 4+4SO 2600℃4PbSO 4+2Cr 2O 3+O 2↑4PbCrO 4+4SO 3600℃4PbSO 4+2Cr 2O 3+3O 2↑2Ag+Cl 2180℃2AgCl 3.2氮氧化物的脱除用粒状二氧化锰脱除氮氧化物：MnO 2+H 2O →MnO(OH)2MnO （OH ）2+2NO 2→Mn(NO 3)2+H 2O 3.3实验装置的气路影响实验前应该对整套装置进行气密性检测，如果气路漏气，会产生平行样误差大，实验结果偏低。
浅谈煤中碳氢测定的影响因素
３ ． ６ ２ ４ ． Ｏ ６ ４ ． １ ６ ３ ． ７ Ｏ
Ｏ． １ １ Ｏ． Ｏ１ Ｏ． Ｏ ３ Ｏ． Ｏ ３
— ０ ． Ｏ ３ Ｏ ． ０ ３ Ｏ ． １１
∑ｄ ｘ ＝ 一 ０ ． ３ ７
－ －
∑ｄ ｙ ＝ ０ ． １ ７
２ ． ４推 进 速 度 的影 响
．
测值（ 五次均 值 ） 差值
７ ６ ． ６ ３ 一 Ｏ ． ２ ０
４ ． ６ ２ 一 Ｏ ． Ｏ １
国标 对煤样 的推 进速度 有严 格 的规 定， 主 要 目的一是 防止 煤样暴燃 ，造 成煤样燃烧 不 完全，其二 防止 挥发分过 快地释 出和通过 炉 子地 氧化段而来 不及生成 二氧 化碳和水 ， １ 于中高灰分 兜 Ｕ １ 且Ｊ ｌ 、 ｒ 匪。氓１ 的煤 Ｊ Ｊ 多ｌ 平 术堪 赳讥 叛址 明，刈 推进速度 按国标进行 ，对 较低灰煤（ 灰分＜ １ ５ ％） 的情 况下 ，推进速 度应 比国标 的规定慢 一分钟左右 ，效果会更好 。
７ ８ ９ １ Ｏ
５ ８ ． ７ ８ ６ ６ ． ９ ３ ６ ９ ， ５１ ６ ３ ．５ ９
５ ８ ． ５ ４ 、 ６ ６ ． ９ ６ ６ ９ ． ４ ８ ６ ３． ４ ８
０２ ４
．
３ ． ７ ３ ４ ． Ｏ ７ ４ ．１ ９ ３ ．７ ２
试 验 与检 测
浅谈煤中碳氢测定的影响因素
秦爱萍 薛景 娇
河南 中平煤 电有限责任公司 河 南 平顶 山 ４ ６ ７ ０ ０ ０ １平顶山天安煤业股份有限公司运销公司 ； － ． － Ｉ 南 平顶山 ４ ６ ７ ０ ０ ０
摘要：本篇文章对煤炭碳 氢测定 的主要影响因素：如气流速度 、空 白测定 、药品、气密 、 煤样 推进速度 等重要环 节进行浅析 ，并结合 了实际操作 中 的部分经验 ，对保证测值准确提 出一些建议。 关键词： 煤 碳氢测定 影响 因素
元素分析仪测定煤中碳、氢、氮的方法的探讨
元素分析仪测定煤中碳、氢、氮的方法的探讨本文主要介绍5E-CHN2200元素分析仪性能，技术特点及测定方法。
它采用高温燃烧红外热导分析法，快速测定煤中的碳、氢、氮三种元素，仪器操作简单，准确快速，自动进样，计算并处理结果。
标签：5E-CHN2200元素分析仪;二节炉法;三节炉法;半微量开氏法前言：GB/T476-2008规定了煤中碳氢的测定采用三节炉法、二节炉法，GB/T19227-2008中规定了煤中氮含量的测定采用半微量开氏法。
上述经典方法操作复杂，测定周期长，影响因素多且不易掌握，难以满足快速的测定需求。
随着大量先进技术的出现，红外热导联合法逐渐发展起来，5E-CHN2200元素分析仪是长沙开元仪器股份有限公司继5E-CHN2000后的更新一代产品，采用高温燃烧红外热导分析法，快速测定固体燃料中的碳、氢、氮元素。
5E-CHN2200元素分析仪的原理：样品在高纯氧气中高温下燃烧，燃烧产物中的SOX和氯用炉内填充剂在高温下除去，而H2O（汽）、CO2和NOX进入贮气筒中混合均匀，定量抽取一份混匀后的气体进入红外测定室，分别测出CO2和H2O的含量，进而计算碳和氢的含量。
定量抽取另外一份混合气由高纯氦载气带动，经热铜把NOX还原为N2，经烧碱石棉和高氯酸镁分别除去CO2和H2O进入热导池测出N2的含量，进而计算出氮的含量。
一、技术特点1.碳、氢、氮三种元素用独立检测器测量，用定量取样装置确保单样分析时间为4-5分钟，仪器可根据软件设定单样的元素种类，如只分析碳氢或三种元素都分析。
2.自动进样装置，使操作愉快轻松。
3.对燃烧气体进行先收集后控制。
不需要对燃烧产生的气体进行分离处理，也不需要对所有燃烧气体进行全部检测，从而节约时间和成本。
4.仪器自己有多个压力传感器，配合软件的气路诊断功能和校正功能，确保用户最便捷的使用仪器。
5.优化的气路控制，设计出了一个可控的封闭系统。
用干燥氧气来吹扫系统中的空气和残余燃烧气体，测量时将系统（即分析主路）密封与外界隔绝，消除环境的影响。
重量法测定煤中碳氢的误差分析及注意事项
2021年第46卷第2期能源技术与管理Vol.46No.2Energy Technology and Management121 -oi:10.3969/j.issn.l672-9943.2021.02.046重量法测定煤中碳氢的误差分析及注意事项李建1,2（1.江苏地质矿产设计研究院，江苏徐州221006；2.中国煤炭地质总局煤系矿产资源重点实验室，江苏徐州221006）［摘要］为了在煤炭元素分析中测定出更准确的碳、氢指标，以便对煤质做出科学合理的评价，通过多年煤炭元素分析试验,总结出碳氢测定的注意事项，分析误差可能产生的原因，能够减小测定误差,使试验结果更准确。
［关键词］重量法；氢测定;二节炉；三节炉；误差分析；注意事项［中图分类号］TQ533.1［文献标识码］B%文章编号］1672-9943（2021）02-0121-030引言碳、氢都是构成煤的常量元素。
碳是构成煤大分子骨架最重要的元素，也是煤燃烧过程中放岀热能最主要的元素之一。
随着煤化程度的提高，煤中的碳元素逐渐增加，从褐煤的60%左右一直增加到年老煤的98%,腐植煤的碳含量高于腐泥煤，在不同煤岩组分中，碳含量的顺序是：惰质组〉镜质组＞壳质组。
氢元素是煤中第二重要元素，主要存在于煤分子的侧链和官能团上，在有机质中的含量在2.0%~6.5%，随着煤化程度的提高而呈下降趋势从低煤化程度到中等煤化程度阶段，氢元素的含量化不十分，在高质的煤阶，氢元素的降低而，从年煤的4%下降到年老煤的2%左右。
氢元素的热量碳元素的4，虽然含量远低于碳含量，氢元素的化对煤的热量影响很大。
煤中碳、氢的测GB/T476-2008《煤中碳和氢的测测定煤中碳、氢的有重量和量一重量2。
中重量分和二节炉法。
1原理、方法和步骤1.1测定原理重量测碳氢的是有量分煤的放入燃烧，在850C、有化存在的下于中燃烧，碳成二化碳氢成，分二化碳和，的增重煤中碳、氢的含量。
在中分不同的化和对碳测的，对碳测定的在二氧化叫1.2测定方法重量分和二，和二主要是的化和元素不同。
电量—重量法和三节炉法测定煤中碳氢的比较
70能源技术0 前言 作为煤有机质重要构成，碳、氢的测定可帮助判断煤的性质与变质程度。
尽管近年来电厂煤化验中关于碳氢测定有较多方法，但不同方法应用下有各自的利弊，如电量-重量法应用下稳定性高、操作简单，而三节炉法也有其优势，如试剂节约、可回收等，实际进行煤中碳氢测定，选择哪种方式成为电厂煤化验中需考虑的内容。
因此，本文对碳氢测定中三节炉法、电量-重量法的应用比较分析，具有十分重要的意义。
1 煤中碳氢元素测定意义 煤的有机质中，以可燃成分碳氢为主，燃烧中有大量热能释放，成为煤发热的热量来源。
从碳氢元素测定的意义看，主要表现为：第一，煤变质程度受碳含量影响明显，碳含量测定结果可用于煤煤化程度的表征。
而在氢含量方面，煤变质程度严重下，氢含量并无明显降低，所以所表现的规律特征不明显，需注意的是，假若处于无烟煤阶段，氢含量在甲烷减少下会呈规律性的增多，此时可利用氢含量进行无烟煤的划分。
第二，煤的性质可利用碳、氢含量表征，如无烟煤、无粘结性贫煤，一般表现为氢含量低、碳含量高的特点，再如结焦性较好的煤，氢含量一般为5%以上、碳含量可达84%-88%。
第三，发热量计算可结合氢的含量与碳的含量，如电厂中涉及的锅炉与其他设备，包括锅炉燃烧热平衡、设备理论燃烧温度等，都需借助碳氢含量的测定结果实现[1]。
第四，碳氢元素测定在电厂环保中有积极意义，以火电厂燃煤发电为例，燃烧中释放的大量物质极易造成空气环境污染问题，可在燃煤前做碳氢成分的测定，以测定结果作为煤质量的评估指标，对提高电厂环保效益可发挥重要作用。
由此可见，煤种碳氢元素测定中，测定结果可用于煤化程度表征、煤性质表征、发热量计算等方面，而这些结果亦可作为电厂环保控制的主要依据。
2 煤中碳氢元素测定中电量-重量法与三节炉法测定流程分析 本次研究中主要选取GB/T476-2008《煤中碳和氢的测定方法》为依据，分析两种测定方法三节炉法、电量-重量法的具体操作流程。
首先，从电量-重量法测定流程看，所选取待测煤样为破碎机破碎后的煤样，于空气环境中干燥1h后测定。
煤中氢的测定方法(一)
煤中氢的测定方法(一)
煤中氢的测定方法
简介
在煤炭分析中，测定煤中氢含量是一个重要的指标。
本文将介绍
几种常用的测定煤中氢含量的方法。
1. 傅里叶变换红外光谱法
•原理：通过将煤样暴露在红外辐射中，分析吸收光谱，确定煤中氢的含量。
•优点：
–非常快速和非破坏性方法
–可以同时分析其他组分
•缺点：
–煤中杂质可能影响结果
–仪器设备较昂贵
2. 高温气体色谱法
•原理：将煤样加热到高温，然后使用气相色谱仪测定样品中的氢。
•优点：
–快速准确的测定方法
–可以精确测定氢含量
•缺点：
–仪器设备昂贵
–需要专业技术支持
3. 氢化物挥发分析法
•原理：将煤样与含有醋酸铝的酸溶液反应，生成氢化物，然后通过气相色谱仪测定氢化物来确定氢含量。
•优点：
–非常灵敏且适用于各种煤炭类型
–结果准确可靠
•缺点：
–操作过程需要小心，避免安全风险
–对杂质和其他成分敏感
4. 核磁共振法
•原理：通过核磁共振技术测定煤样中氢原子的数量，从而确定氢含量。
•优点：
–准确性高
–对样品无破坏性
–可同时分析其他组分
•缺点：
–仪器设备昂贵
–需要专业技术支持
结论
根据煤中氢的测定方法的介绍，我们可以选择适合自身条件且经济实用的方法来测定煤中氢含量。
不同的测定方法有其优缺点，需要根据实际情况选择合适的方法来进行分析。
煤中碳和氢的测定方法
中华人民共和国国家标准GB/T 15460-2003煤中碳和氢的测定方法电量-重量法代替 GB/T 15460-1995Determination of carbon and hydrogen in coal Coulometric and gravimetric method1: 范围本标准规定了用电量法测定煤中氢、用重量法测定煤中碳的方法原理、试剂和材料、仪器设备、测定准备、测定步骤、结果计算及精密度等。
本标准适用于褐煤、烟煤和无烟煤。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然露，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB／T212 煤的工业分析方法 (GB/T212-2001 ，eqvIS011722:1999 ，eqvIS01171:1997，eqvIS0562:1998)GB／T218 煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法（GB/T218-1996 ,eqvIS0925:1997）3 方法原理一定量煤样在氧气流中燃烧，生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸，电解偏磷酸，根据电解所消耗的电量，计算煤中氢含量；生成的二氧化碳以二氧化碳吸收剂吸收，由吸收剂的增量，计算煤中碳含量。
煤样燃烧后生成的硫氧化物和氯用高锰酸银热解产物除去，氮氯化物周粒状二氧化锰除去，以消除它们对碳测定的干扰。
4 试剂和材料4.1 碱石棉：化学纯，粒度 1mm ～ 2mm; 或碱石灰 (HG3-213) ：化学纯，粒度0.5mm ～ 2mm 。
4.2 无水氯化钙 (HG3-208) ：粒度 2mm ～ 5mm 。
4.3 无水高氯酸镁：粒度 1mm ～ 3mm 。
4.4 氯化铜 (HG3-1288): 线状 ( 长约 5mm) 。
4.5 氧气 (GB3863) ：氧气钢瓶需配有可调节流量的带减压阀的压力表（可使用医用氧气吸入器）。
煤中碳和氢的测定方法
煤中碳和氢的测定方法GB/T 476—2008代替GB/T 476—2001，GB/T 5460—2003，GB/T 18856.11—20021 范围本标准规定了煤和水煤浆中碳氢分析的三节炉法、二节炉法及用电量法测定煤及水煤浆干燥煤样中的氢、用重量法测定碳的方法原理、试剂和材料、装置、试验步骤、结果计算及精密度等。
本标准适用于褐煤、烟煤、无烟煤和水煤浆。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 212 煤的工业分析方法(GB/T 212-2008, ISO 11722:1999，ISO1171:1997，ISO 562：1998，NEQ) GB/T 218 煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法(GB/T' 218-1996，eqv ISO 925:1980)GB/T 18856. 1 水煤浆试验方法第1部分：采样3 三节炉法和二节炉法3.1 方法原理一定量的煤样或水煤浆干燥煤样在氧气流中燃烧，生成的水和二氧化碳分别用吸水剂和二氧化碳吸收剂吸收，由吸收剂的增量计算煤中碳和氢的质量分数。
煤样中硫和氯对碳测定的干扰在三节炉中用铬酸铅和银丝卷消除，在二节炉中用高锰酸银热解产物消除。
氮对碳测定的干扰用粒状二氧化锰消除。
3.2 试剂和材料3.2.1 无水高氯酸镁：分析纯，粒度1 mm～3 mm；或无水氯化钙；分析纯，粒度2 mm～5 mm。
3.2.2粒状二氧化锰：化学纯，市售或用硫酸锰和高锰酸钾制备。
制法：称取25 g硫酸锰，溶于500 mL蒸馏水中，另称取16. 4 g高锰酸钾，溶于300 mL蒸馏水中。
两溶液分别加热到50℃～60℃。
在不断搅拌下将高锰酸钾溶液慢慢注入硫酸锰溶液中，并加以剧烈搅拌。
煤的元素分析
煤的元素分析煤的元素分析包括煤中碳、氢、氧、氮和硫的测定。
由于我国煤质分析标准将硫单独列为一项，所以，这里讲的元素分析，是指煤中碳、氢、氮的测定和氧的计算。
第一节煤中碳、氢、氮和氧的存在形态和测定意义煤由有机物和无机物两部分组成。
无机物主要是矿物质和水；有机物主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。
其中碳、氢、氧的总和占有机质的95%以上，其中碳元素占60%~98%，氢元素占0.8~6.6%,氧占1%~30%。
氮含量变化范围不大，一般在0.3~3%之间，而硫元素大约占0.5~3%。
一般来说随着煤化程度的加深，碳元素含量增加，氢、氧元素含量减少，表2-44是我国各种类别煤的元素组成。
表2-44 各种类别煤的元素组成煤中各种元素的赋存形式不尽一致。
煤中碳、氢、氧主要以芳香族结构，脂肪族结构以及脂环族结构存在，目前，一般认为煤是由带脂肪的侧链大芳环和杂环的核所构成，碳是构成这些环的骨架，氢和其它元素结合分布在侧链和桥链上。
少量碳以碳酸盐二氧化碳形式存在，少量氢、氧以结晶水方式存在。
煤中氮，主要由成煤植物中的蛋白质转化而来的，通常为有机氮，其中有些是杂环型。
在泥炭和褐煤中又以蛋白质氮（各种氨基酸及其衍生物）形态存在。
由于在煤的无机组分中也含有少量碳、氢、氧和硫等元素，因此，在了解煤中有机质的元素组成及进行煤炭分类时，应以重液（密度为1.4或1.35）中洗选后的精煤来测定。
煤的工艺用途主要由煤中有机质的性质所决定。
因此，了解煤中有机质的组成是必要的。
在动力工业中，煤的元素组成可用来计算煤的燃烧热，煤中的碳和氢是热量的主要来源。
1g碳完全燃烧生成二氧化碳产生34040J的热量，而1g氢产生的热量为143000J，约为碳的4倍，因此，它们的含量决定了发热量的高低。
氧在煤中以化合态存在，氧本身不燃烧，但加热时容易使有机组分分解成挥发性物质，如：烟煤和褐煤含氧量高，所以生成的挥发性物质多，使着火点降低，但氧的含量高，碳氢的含量降低，发热量降低。
煤中碳氢测定仪检定规程-报批稿-制定说明
表 1 碳测定的重复（95％置信水平）
方法
依据标准
r/%
sr/％
R/%
重量法
GB/T476
0.50
0.18
0.26
表 2 氢测定的重复性（95％置信水平）
方法
依据标准
r/%
sr/％
R/%
重量法
GB/T476
0.15
0.053
0.077
电量法
GB/T476
0.15
0.053
0.077
为了验证上述重复性标准差极限值的规定是否合理可靠（我所主要应用重量法进行碳氢测定），对不
表 5 碳测定示值误差的验证试验
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《煤中碳氢测定仪检定规程》行业标准编制说明
标物 编号
认定值
U
（Cd)/% （Cd)/%
重复性测量值
（Cad)/%
一
二
Mad 平均值
△
MPEV
/% （Cd)/% （Cd)/% （Cd)/%
备注
GBW11101g GBW11102f GBW11105b GBW11112c GBW11101n GBW11107k
标物 编号
77.40 51.97 74.83 72.87 52.61 68.35
认定值 （Hd)/%
0.36 76.11 76.04 1.89 77.55 +0.15
0.36 50.95 50.78 2.15 51.98 +0.01
0.36 73.35 73.08 1.85 74.60 -0.23
0.43 71.54 71.64 1.71 72.84 -0.03
2 标准制定原则和主要内容的确定
煤中氢含量对煤质分析结果的影响探究
煤中氢含量对煤质分析结果的影响探究发布时间：2021-09-15T07:22:08.489Z 来源：《科技新时代》2021年6期作者：刘鹏高健高飞梁军[导读] 发现煤种氢含量的高低会对挥发分和热分析结果造成影响，在煤工业分析测试项目中，氢含量测试是主要检测指标之一。
陕西神木化学工业有限公司陕西省榆林市 719319摘要：本文介绍了煤中氢的检测方法，并根据低热值、挥发性物质和煤质的热分析结果进行了氢含量试验。
这三个指标在一定程度上受含氢量的影响：低热值的显著指标、挥发分的显著指标和评价煤质的热分析指标，给含氢量的检测带来困难。
研究结果可为煤质快速评价提供参考。
关键词：氢含量煤质影响分析1引言氢是煤种重要的化学元素，存在于煤结构中的官能团和侧链基团上。
煤炭中氢含量随着煤化程度的加深而降低，另外煤中氢含量的高低还在很大程度上影响煤的燃烧热值，精准测试氢含量是评价煤质量的关键因素。
目前煤炭的交易以煤的低位发热量为参考标准，氢含量测试的精准度直接关系着煤的交易价值。
在实际试验过程中，发现煤种氢含量的高低会对挥发分和热分析结果造成影响，在煤工业分析测试项目中，氢含量测试是主要检测指标之一。
2试验方法及结果目前煤中氢含量的检测原理如下：煤在氧气中燃烧时，煤中的氢与氧气反应产生水分子，生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸，将生成的偏磷酸进行电解，电解过程中消耗的电量可以间接计算氢含量。
样品检测的过程：(1)首先调控燃烧炉和净化炉的炉内温度至要求范围，打开仪器和氧气瓶的阀门，控制燃烧炉的温度850℃，净化炉的炉内温度300℃。
同时控制氧气的进气流量为每分钟80ml，同时完成电解池涂膜电解工序。
(2)进行空白组实验，两组空白实验的测试结果低于0.05时，将空白值计为氢空白值。
(3)称取粒度小于0.2 mm的空气干燥基煤样0.07 g于磁舟内，其上覆盖一层三氧化二钨，瓷舟置于管式炉口，塞上送样杆，点击“测试”按钮进行测试，待仪器检测完毕取出送样杆，试验完成。
煤中碳和氢的测定方法
煤中碳和氢的测定方法GB/T 476-2008 煤中碳和氢的测定方法已经取代了GB/T 476-/T 5460-/T .11-2002.本标准规定了三节炉法、二节炉法和用电量法测定煤和水煤浆中碳氢分析的方法原理、试剂和材料、装置、试验步骤、结果计算及精密度等。
本标准适用于褐煤、烟煤、无烟煤和水煤浆。
本标准引用了GB/T 212煤的工业分析方法、GB/T 218煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法和GB/T .1水煤浆试验方法第1部分：采样等文件。
三节炉法和二节炉法的方法原理是将一定量的煤样或水煤浆干燥煤样在氧气流中燃烧，生成的水和二氧化碳分别用吸水剂和二氧化碳吸收剂吸收，通过吸收剂的增量计算煤中碳和氢的质量分数。
在三节炉中，煤样中硫和氯对碳测定的干扰用铬酸铅和银丝卷消除，在二节炉中用高锰酸银热解产物消除。
氮对碳测定的干扰用粒状二氧化锰消除。
试剂和材料包括无水高氯酸镁、无水氯化钙和粒状二氧化锰。
粒状二氧化锰的制备方法是先称取25克硫酸锰，溶于500毫升蒸馏水中，再称取16.4克高锰酸钾，溶于300毫升蒸馏水中。
将高锰酸钾溶液慢慢注入硫酸锰溶液中，并加以剧烈搅拌。
然后加入10毫升(1+1)硫酸，加热到70℃～80℃并继续搅拌5分钟，停止加热，静置2-3小时。
用热蒸馏水以倾泻法洗至中性，将沉淀移至漏斗过滤，除去水分，然后放入干燥箱中，在150℃左右干燥2-3小时，得到褐色、疏松状的粒状二氧化锰，小心破碎和过筛，取粒度0.5毫米～2毫米备用。
3.2.3 铜丝卷的直径约为0.5毫米，铜丝网的孔径为0.15毫米（100目）。
3.2.4 氧化铜为化学纯品，呈线状，长约5毫米。
3.2.5 铬酸铅为分析纯品，制备成粒度为1毫米至4毫米。
制备方法为将市售的铬酸铅用蒸馏水调成糊状，挤压成形，然后放入马弗炉中，在850℃下灼烧2小时，取出冷却后备用。
3.2.6 银丝卷的直径约为0.25毫米。
3.2.7 氧气为99.9%纯度，不含氢。
气相色谱法测定煤层瓦斯中低浓度氢气和氦气
文章编号 : 0254 5357 2005 04 0254 05气相色谱法测定煤层瓦斯中低浓度氢气和氦气张月琴 1 , 梁汉东 2 , 张宏刚 2 , 冉凡林 2( 1. 国家地质实验测试中心 , 北京100037;2. 煤炭资源教育部重点实验室 (中国矿业大学 ) , 北京100083 )摘要 : 利用 H P 5890 气相色谱仪热导检测器小热导池高灵敏度及大进样量的特点 ,建立了 煤层中低浓度 H e 、H 2的气相色谱测定方法 ,并可同时测定常量 CH 4 。
对气相色谱工作条件进行 了优化 ,确定的最佳工 作 条件 是 : 13X 分 子筛 填 充柱 , 热 导检 测器 ( TCD ) , 载 气流 速 为 35 ～42mL /m i n,色谱柱温度 50 ℃,汽化室温度 50 ℃,检测室温度 100 ℃, 3 mL 定量环 。
H e 、H 2的线性工作范围分别为 0. 95 ～19 μL /L 和 2. 4～48 μL /L , R S D ( n = 8 )分别为 1. 60 %和 4. 54 % ,方法的检 出限为 0. 5 μL /L 。
实验了铝箔气袋 、橡胶气球和盐水瓶不同包装的样品进样方式及测定情况 , 结果表明铝箔气袋是最佳选择 ,盐水瓶次之 ,橡胶气球对气体有一定的吸附作用 。
关键词 : 痕量分析 ; 氦气 ; 氢气 ; 甲烷 ; 气相色谱法 ; 煤层中图分类号 : O 613. 11; O 613. 2; O 657. 71 文献标识码 : A 定煤层瓦斯中 μL /L 水平的氢气和氦气的气相色谱方法 。
煤矿瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出时有发生 。
引 发这两类煤矿常见事故的根源在于矿井工作面附 近煤层的瓦斯逸出 。
习惯上认为煤层瓦斯就是甲烷 ,但实际上还包括氢气和氦气等 。
煤层瓦斯中氢 气的生成原因有多种 ,如煤层自身演化的氢地球化 学异化机理 [ 1 , 2 ] 、地球深部排 气作 用 [ 3 ] 、煤层 破碎时刻的机械化学作 用 [ 4 ]、煤 发火 过程 中 的热 解作 用 [ 4～6 ]。
电量-重量法测定煤中碳氢含量的研究
(1) 净化炉：炉温850℃，净化管内装有约200mm 的线状氧化铜(HG3-1288)二级，两端用硅酸铝棉堵住，进气端用带有进气管的橡皮塞塞好。
净化炉用来吸收氧气中的少量氢气。
经80次测试之后，氧化铜失效需要更换。
(2)干燥器：主要有盛有变色硅胶、碱石棉、无水高氯酸镁或无水氯化钙的三个干燥玻璃瓶组成，其功能是净化氧气。
变色硅胶吸水后颜色变粉，需干燥后更换。
氢氧化钠和无水高氯酸镁失效后出现局部溶化与粘结，需立即更换。
干燥器试剂更换不及时会导致碳氢测定值偏高，结果精密度不好等问题。
(3)流量计：测量范围(0～150)mL/min ，玻璃管浮子氧气流量计，用以调节氧气流速在80～120mL/min 。
若氧气流量过小，生成的氢气、氧气不能及时排出，会在电解池体复合为水，导致结果偏高；若氧气流量过大，氧气流动会使五氧化二磷涂膜层后移，使电解池效率降低、发生拖尾。
2.2 控制系统该系统由库仓积分仪、程序控制器和温度控制器等组成。
电解电流50～600mA 范围内，库仑积分仪的积分线性误差<±0.1%。
程序控制器：控制电机带动送样棒在300℃处停留30秒，在500℃处停留2min ，在850℃处停留10min 左右。
温度控制器：控制燃烧管温度在(850±10)℃，催化炉温度在(300±10)℃。
电量积分和显示系统的作用是将电解水时电量对时间的积分换算为氢的质量。
2.3 燃烧转化系统本仪器采用燃烧炉、净化炉和转化炉三炉为体的紧凑结构，其加热元件为电炉丝加热，保温材料采用成型保温棉块，以达到良好的保温性能。
燃烧转化系统在主机内由燃烧炉(850 ±10)℃、催化炉(300±10)℃等组成。
燃烧装置的主要作用是使煤样完全燃烧并除去硫氧化物和氯气。
燃烧管内充填有高锰酸银热解产物用以消除硫的氧化物和氯气的干扰。
在燃烧管内填充100mm 高锰酸银热解产物，并在其两端填充10mm 左右硅酸铝棉。
浅谈三节炉法测定煤中碳氢元素
浅谈三节炉法测定煤中碳氢元素作者：胡杰浦绍飞来源：《中国新技术新产品》2016年第10期摘要：本文介绍了三节炉法测定碳、氢元素的方法原理，检测过程中应注意的问题，以及测定碳、氢元素的重要意义。
关键词：三节炉；检测过程；注意事项中图分类号：TQ533 文献标识码：A碳和氢是煤的有机质的主要组成元素。
碳和氢是煤的可燃成分。
煤中碳、氢元素燃烧时会释放大量热能，是煤发热量的主要来源。
碳元素是组成煤的有机质大分子的骨架，是焦炭的主要物质基础。
氢元素是煤中第二个重要元素，其质量分数相对于碳元素较小，只有碳元素的1/12。
泥炭和年轻的褐煤就其碳、氢原子比例而言，可能氢元素的原子比例比碳元素的还高。
在变质程度相同的条件下，腐泥煤比腐植煤的氢含量高，而碳含量低。
不管是煤化度低的泥炭，还是煤化度高的无烟煤，它们所含碳元素的质量分数都是最高的。
煤中碳含量随其煤变质程度的加深而增高，而氢含量却随煤变质程度的加深而降低。
泥炭的干燥无灰基碳含量为55%～62%；褐煤的碳含量为60%～77%；烟煤的碳含量为77%～93%；无烟煤的碳含量为88%～98%；氢元素占烟煤和褐煤有机质的质量分数为4.0%～6.5%；无烟煤为1%～4%。
在同一种煤中，其变质程度相同的条件下，一般惰质组的干燥无灰基碳含量最高，镜质组次之，壳质组最低；壳质组的干燥无灰其氢含量最大，镜质组次之，惰质组最低。
1 测定煤中碳氢元素的意义首先，碳含量与煤的变质程度有密切关系，在一定情况下碳含量更能准确的表征煤的煤化程度。
而对于氢含量来说，氢含量随变质程度加深而降低的并不多，规律性并不明显；但在无烟煤阶段甲烷减少量逐渐增多且规律性明显，从而根据氢含量可以划分无烟煤的小类指标。
其次，煤的碳氢含量可以表征出煤性质的不同，如碳含量高而氢含量低的煤通常是一些无黏结性的贫煤或无烟煤等年老的煤；而干燥无灰基碳含量在84%-88%，氢含量在5%以上的中等变质程度的煤，是结焦性最好的煤。
影响煤中碳和氢准确测定的若干因素及解决办法
了解 煤 中碳 氢含 量 ，对 于 了解 煤 的变质 程度 和 煤 的
性 质 有着 重要 的意 义 。 ］ 该文 从碳 氢 测定 的基 本 原理 出发 ，结 合现 行 国
格 检查 系统 气 密性 ，以气 泡 计每分 钟不 差过 ２个 气
泡为 气密 。
２ ２ 试 验 装 置 的 影 响 及 解 决 办 法 ．
市售的无水氯化钙可能含有少量氧化钙等碱性物质若不处理会吸收煤燃烧生成的c02不仅导致氢的测值偏高也会使碳的测值偏低因此在使用前应先以c02和其作用使碱式盐转化为正盐并除去过剩的c0224煤中其它元素的影响及解决办法从反应式1可以看到煤燃烧时同时生成的s0zs0sn02和cl
第４ 期
煤 质 技 术
２ １ 年 ７月 ０１
煤中碳、氢、氮元素含量的测定中的一些操作要点
煤中碳、氢、氮元素含量的测定中的一些操作要点摘要:煤是当今我国最为重要的传统能源物质,关于传统煤类型指标的综合研究工作,对有效提高全国煤炭利用率、节约能源、保护环境、合理高效地利用煤炭资源具有重要的科学意义。
其中,用现代技术手段对我国煤炭类型主要指标参数进行系统分类,是综合研究我国基本煤炭类型分布及开采加工方法主要特征的最重要手段。
在此基础上,主要论述了利用元素分析仪技术准确测定煤中碳氢氮含量的方法,重点介绍了相关元素分析仪的原理和技术,以及在样品分析和测定中应注意的问题。
关键词:煤的含量测定、新型设备、操作控制要点引言:燃料气体中包含的氮、碳、氢元素是煤炭燃烧过程中产生燃烧热量的主要热能来源,其成分含量比的大小多少就决定了燃烧发热量的水平高低。
煤在煤炭锅炉系统中发生燃烧作用时,大部分碳呈半游离碳状态。
从煤炭燃烧机理的研究角度看,氮元素是煤中大量的无用燃烧成分,其中氮仅有约20%至40%左右在煤炭燃烧烟气中转后变成游离元素或随燃烧烟气一起排出,导致了环境污染。
因此,煤烟中微量碳、氢元素和游离氮含量比值的科学测定将对进一步控制煤矿锅炉有害燃烧气体和防治环境污染问题有着其十分广泛的学术意义。
一、工作原理1.1红外仪器法测定煤粉中含碳氢氮含量的基本原理一定量的固体样品,在高温状态的纯氧气体下加热会开始进行燃烧,燃烧中反应分解产物中产生出来的金属硫氧化物等气体氧化物等可由高温炉石剂直接分解并去除,之后可以将其中含有H2O的气体氧化物、CO2气体和其他固体元素氧化物等的混合物质一起放入分析仪中再进行高温处理。
1.2红外仪器法测定煤粉中含碳氢氮含量的方法①定量采样方法将抽取中的一份样品通过混合均匀干燥后分离所得的两个气体混合物,分别取样送入红外检测池内，分别通过进行取样计算测定，获得样品空气体内游离的CO2浓度和样品气体混合物体内游离的H2O气体含量的相对含量,从而可以进一步计算并测定分析出煤样内的碳、氢元素含量。
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c电解池拖尾：结果偏高，可以卸下电解池用 干毛刷擦拭电解池头部铂黑，装上继续使用，若 结果还是偏高直接清洗电解池。D涂膜过程，氧 气流量不能过大。
误差分析
1.氢值偏高可能原因：a.电解池拖尾，该清洗。b.回 流冷凝水温度偏高，导致电解后的氧气与氢气复 合重新生成水c.仪器气密性不好，致使空气进入 系统。d.净水系统中吸水剂失效 2.氢值测定偏低原因：a.氧气流量太低，燃烧不完 全。b.试样由于爆燃喷洒未能完全燃烧。C.燃烧 炉和催化炉温度不高
计算公式：Had=(m2-m3)/m×100-0.1119Mad m—煤样质量 m2—电量积分器显示的氢值，mg m3—电量积分显示的氢的空白值，mg 0.1119—将水折算成氢的因数 Mad—空气干燥煤样水分，%
空白值是什么？为什么要测空白值？
空白是指燃烧舟中只放催化剂，不放煤样而按照规定 的实验步骤操作时吸收管的增量。 由于实验环境湿度发生变化时，试验中使用的瓷舟和 三氧化钨会因吸水影响氢测定值的准确性，因此我国标准 规定要进行空白实验。它不同于质量恒定实验，在结果计 算时，要减掉空白值。 影响空白值的主要因素是空气湿度。除此之外氧气不 纯，橡皮帽受热分解都会影响空白值的稳定。
电量积分和显示系统的作用是将电解水时电量对时间的 积分算为氢的质量。操作步骤
a.在预先灼烧的燃烧舟中称取粒度小于0 . 2mm的空气干燥 煤样(0.070-0.075)克 ，称准至0 . 0002，并均匀铺平。b. 在煤样上铺一层三氧化钨。可将燃烧舟暂存入专用的磨口 玻璃管或不加干燥剂的干燥器中。 c ．接上已称量的吸收 系统，并以(80-120)ml/min 的流量通入氧气。打开橡皮塞， 迅速将燃烧舟放入燃烧管中，使其一半刚好在第一节炉炉 口，塞上橡皮塞。保持氧气流量为（80-120）ml/min 。 40s 后向净化系统方向推动燃烧舟，使燃烧舟的全部进入 炉子；2.5min 后，移舟，使燃烧舟全部进入燃烧炉：依 次输入样号和样重，（常样水分输零，标样水分按最近测 量水分输入）。
注意事项
1.实验注意事项，a称量：样品摊平。B若测定时，除了测定 键还有别的键亮时按复位键，按升温键。 2.空气净化系统和气路注意事项，a硅胶变色即更换，氢氧化 钠无水高氯酸镁结块即更换b高锰酸银热解产物变色即更 换c翻胶帽感觉到松弛应该更换。 3.瓷舟使用注意事项，新瓷舟在使用前须在800℃高温下灼 烧半小时，冷却后放在干燥器中备用，用过的瓷舟也要高 温下灼烧几分钟，放在干燥器中备用。 4.安装电解池：a安装电解池，需将其与燃烧管接触，避免水 分进入缝隙，导致电解时间长，且会加速电解池头部变黑 b清洗电解池：毛刷不能直进直出电解池。
仪器的安装使用及日常维护
1.仪器安装位置应避免强磁场或电厂干扰。 2.做实验时，应认真检查各连接管，确保不漏气，漏气应及 时更换管路。 3.开启电源时必须先接通氧气和冷却水，关机时应先关电源 再关氧气和冷却水。 4.进行氢测定时，切不可在无氧气或冷却水的状态下工作。 5.某段炉子不升温，一般是电阻丝或相应的保险丝烧断，切 断电源，检查确认后更换电阻丝或保险丝。 6.样品数量不多时，不经常使用仪器，应做好定期保养，比 如，每周一次按正常步骤开启仪器半天，开机后按空白键， 空白指示灯亮勿再按其他键，维持半天即可。
原理
电量-重量法（二节炉法）：一定量煤样在氧气流中燃烧， 生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸，电解偏磷酸，根 据电解所消耗的电量计算煤中氢的含量。
电量-重量法碳氢仪的结构
电量-重量法碳氢测定仪由氧气净化系统，燃烧装置， 测氢装置（包括电解池，电量积分和显示系统）二氧化碳 吸收系统（我们不做碳含量测定，所以，没有此系统）。 氧气净化系统的作用是除去氧气中含氢和含碳的物质。 氧气流经装有变色硅胶，氢氧化钠（烧碱石棉），和无水 高氯酸镁的净化管而被去除。
10mm处
电解池的安装：电解池清洗涂膜后应立即安装，安装时必须注 意池体应与水平方向有一个3度至5度的倾角。
五氧化二磷吸水后生成的偏磷酸为可流动的液态物质。若 电解池水平或尾部偏低，会导致涂层后移，甚至移出铂丝区， 发生点解长时间不能达到终点的拖尾现象，测定值不准确。
电解长时间不能达到终点时，应怎样分析原因？
电解池的清洗和涂膜：
先用外径约5mm的细毛刷和洗涤剂清洗电解池池内壁，然后 依次用自来水，蒸馏水或无水乙醇清洗，并用热风吹干。 此时，电解池两铂极间电阻应为无穷大。 将电解池前端向上竖起，从前端滴入涂液【（磷酸+丙酮） =（3+7）】，涂液沿池内壁流下，当涂液流到池体三分 之一处时，立即倒转电解池，使多余的涂液流出，并用滤 纸拭净池口，边转动电解池，边用冷风吹至无丙酮气味， 以同样的方法涂液三次，但第二次使涂液流到池体三分之 二处，倒出多余涂液，第三次使涂液流到距池体尾端约 10mm处时，倒出多余涂液。 涂液完成后，连接好电解池，按涂膜键涂膜即可。
煤炭中氢元素的测定
GB/T476-2008
目录
1.煤中氢测定的意义 2.测定方法和原理 3.仪器装备和操作步骤 4.电解池的清洗和涂膜 5.误差分析和注意事项 6.仪器安装使用及日常维护
氢的意义
氢是煤有机质的主要组成元素，对于了解煤 的变质程度和煤的性质有重要意义。 1.氢含量则随煤变质程度的加深而降低， 因此可作为煤炭科学分类的指标之一。 2.煤中的氢与其他特性有关，主要用来计 算收到基低位发热量。
测定方法
煤中氢含量的测定有多种方法，其中GB/T476-2008所规定的元 素炉法，即利比西法；由电力标准高温碳氢测定法；还有红外吸收法 等，每种方法各具特点。其中元素炉法为经典方法，可用在仲裁分析， 也是国内多数单位使用的方法；高温碳氢法较元素炉法快速，系统结 构计较简单，测定结果比国标法同样可靠；红外吸收法具有技术先进， 测试效率高，结果可靠的特点。 元素炉法测定煤中氢含量又分为三节炉法和二节炉法，其中二节 炉法应用最为普遍。
氧气流量为80-120的原因： 氧气流量过小，会使电解时生成的氢，氧气体 不能及时排出，发生氢氧在池体复合为水的现象， 导致测定结果偏高；氧气流量过大，有可能会使五 氧化二磷膜层后移，降低电解池工作效率以及发生 拖尾现象。
注：1如果不小心输错样号或样重，点输入键 后重新输入，如果点了测定键发现样号或样 重输错了可以点复位键再点升温键重新输入 即可。 2二节炉法只适用于褐煤，烟煤和无烟煤
注：氧气流经方向必须 是依次是硅胶，烧碱石 棉，再是无水高氯酸镁。 虽然他们都是吸水作用 但是吸水效率是逐渐增 强的
能干 力燥 干 燥 剂
25℃时空 气中剩下 的水蒸气 /mg
氢 钠氧 化 氯无 酸水 镁高
0.16
0.0005
燃烧装置的主要作用是使煤样完全燃烧并除去硫氧化物 和氯气。燃烧装置是由催化炉（400±10）和燃烧炉（850 ±10）组成。管内充填有高锰酸银热解产物。 测氢装置主要为电解池，内部镶嵌有两根平行缠绕的 铂丝。电解池体内涂有一层五氧化二磷膜，可吸收氢燃烧 生成的水，并使之电解。
⑴ ：净化系统失效，脱水效果不好，应及时更换净化系统中的 化学试剂，尤其应更换无水高氯酸镁。 ⑵：净化系统与燃烧管之间用了乳胶管连接，当空气湿度较大 时，容易发生拖尾现象，应将乳胶管用聚氯乙烯软管代替。 ⑶：电解池在安装时没有形成一定的角度，造成五氧化二磷涂 层后移。这时应取下电解池，清洗干净重新涂膜。 ⑷：由于氧气流量太高，造成五氧化二磷涂层后移并拖尾。应 取下电解池重新涂膜，正确安装，并将流量调节到80ml/min 左右，并保持这样的氧气流量进行测定。