煤的元素分析[优质PPT]

§2 煤中碳和氢的测定
煤中碳和氢的含量有多种测定方法，其中有 国标GB/T476-2001所规定的元素炉法，即利 比西法，有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，可用作仲裁分析，也是国内多 数单位实际使用的方法；高温碳氢测定法，较 元素炉法快速，系统结构也较简单，测定结果 与国标法同样可靠；红外吸收法具有技术先进， 测试效率高，结构可靠的特点。
二、煤的燃烧及其条件
煤的燃烧反应
所谓燃烧，就是物质与氧进行反应而产生 光和热的现象，一般情况下是利用其热能。
煤中所含的碳、氢、氧、氮、硫中．能够 燃烧产生热量的实际上为碳、氢、硫三种元素。 前已指出：碳与氢是产生热量的主要来源，而 硫燃烧产生的热量很少。
煤的燃烧条件
煤Байду номын сангаас燃烧反应
所谓燃烧，就是物质与氧进行应应而产生光 和热的现象，一般情况下是利用其热能。煤中 碳、氢、氧、氮、硫中，能够燃烧产生热量的 实际为碳、氢、硫三种元素。
的不同，其元素组成与其特性也就有所差异。 碳、氢、氧三元索构成煤中有机组分的主体，
通常三者含量可达90％以上； 碳含量随煤的变质程度加深而增高；而氢含量
则与此相反。
氧在煤中呈化合态存在。氧的含量随煤的变 质程度加深而减少，
煤中氮一般为有机氮，其含量在各类煤中均不 高；约为0.5～1.5％，其含量的高低大体上随 煤的变质程度加深而减少。
3 锅炉热平衡
锅炉的热平衡，一般指锅炉设备的输入热量 与输出热量及各项热损失之间的平衡。
或者用入炉热量的百分率表示：
锅炉输出热量占输入热量的百分率，就称为锅 炉热效率或简称锅炉效率，即
由（4-5）可知，欲求锅炉效率，则应通过试验，测出锅炉的输出 热量Q1，这种方法称为正平衡法，利用此法所测出的热效率称为 正平衡热效率。
煤的元素分析
Xiaolingcao
煤的元素分析，是指构成煤中有机组分的五 种元素碳、氢、氮、硫含量的测定与氧含量的 计算
1）本章主要阐述元素分析标准测定方渣的检 测技术；
2）简绍某些具有实用价值及目前最先进的测 试方法；
3）同时说叫煤的元素组成与电力生产的关系。
§1 概述
一、电力用煤的元素分析 不同煤种由于成煤的原始植物及其变质程度
根据式（4-2）热效率可由下式求出：
上述方法称为反平衡法或称热损失法，它不需要求出锅炉的输出 热量QI，利用此法测得的热效率，称为反平衡热效率。
也就是说，可燃气体及灰渣未完全燃烧损失百分 率越小，则锅炉的燃烧效率越高；反之则越低。
四 元素分析的意义
碳、氢、氧、氮、硫是煤中的可燃组分， 元素分析数据是锅炉设计、燃烧调整、燃烧特 性计算的基本参数，它们在低位发热量、硫氧 化物计算中都不可缺少。
由表可看出．随着煤的变质程度加深．其挥发份含量减少．煤中氧含 量也减少，而燃烧时所需理论空气量则相应增大。
若实际空气量少于理论空气，结果就会产生 未燃物、煤烟及应该燃烧的可燃气体排到大气 中去，另一方面，若把多于理论空气量的空气 送入燃烧室也是不经济的。
从热能经济观点来看，供给燃料燃烧的空气量 是十分重要的。
2 煤的燃烧条件
煤的燃烧，必须提烘所需的氧量，煤的燃 烧不仅需要一定量的氧气而且还要求氧气与 煤粉要有充分的接触与混合，且要保持在一 定温度。
为了计算某－定量的煤完全燃烧所必需的氧 气量，就要对煤进行元素分析根据其元素组成， 按反应式计算出必需的空气量，称为理论空气 量。
不同煤所需的理论空气量是不同的：
挥发分全部逸出，残留的碳也就是固定碳就和自 表面渗透进来的氧进行反应燃烧。这种燃烧，称为余 烬燃烧。高灰份的煤、结渣性煤等由于氧难于从表面 进入，所以燃烧时间要延长到燃烧终了为止。余烬燃 烧完成后留下来的就是残存灰渣，通常其中多少含有 一些未燃烧的固定碳，这是锅炉的热损失之一。
煤粉从着火以后到燃烧终了的时间，随煤质不同 而异，挥发分越大，燃烧时间越短。另一方面它也与 燃烧装置有关。
硫含量在元素组成中所占比例不大。通常在 0.5％～5％范围内，其中可燃硫参加燃烧，并 释放出少量的热量。
煤中硫按其存在形态划分，可分为有机硫及 无机硫两大类。而根据其燃烧特性划分，则可 分为可燃硫及不可燃硫两大类。－切有机硫化 物、无机硫化物及元素硫均属可燃硫；煤烧后 残留于灰中的硫均以硫酸盐形式存在。
m称为过剩空气系数，当然m值越小越经济，m’值的大小，可 根据煤的种类、燃烧装置及经验来确定。电厂锅炉的煤粉燃烧 过剩空气系数。一般为1.15～1.25。
三 煤在锅炉中的燃烧过程及热平衡
1 炉膛热强度
燃料的燃烧，不仅需要足够量的空气，而且需要 一定的温度。
另外，为了使一定量的燃料完全燃烧，就需要一 定的时间与空间，它们可用炉膛热强度来表示，通常 采用的单位为（MJ/m3.h），煤粉炉炉膛热强度为 4.2X102~6.3X102 （MJ/m3.h）.
2 煤在锅炉中的燃烧过程
吹入锅炉炉膛内的煤粉由于外来的辐射热等原四 而受热，温度逐渐上升，煤中水分被蒸发。这时的热 量几乎都用在水分的蒸发上而被消耗。
随着煤中水分的蒸发，表面温度继续上升，当升 到某－温度时，挥发分开始逸出，所逸出的挥发分与 其付近的氧进行反应而着火。
挥发份的燃烧即可燃气体的燃烧，由挥发份构成 的火焰在锅炉室内的燃烧，称为空间燃烧。
生成的二氧化碳和水分别用不同的吸收剂 吸收，根据吸收剂的增重，就可计算出煤中
碳和氢的含量。
为确保煤样燃烧完全．就必须满足其完全
燃烧的条件。因此，要求维持一定的燃烧温度
800度，控制一定的氧气流（120mL/min）， 称取适量的煤粉试样（小于0.2mm，称0.2g） 以及充分的燃烧时间（一般不少于20min）。 同时，为防止燃烧不完全而产生一氧化碳，要
元素炉法测定煤中碳、氢又分三节炉法和二 节炉法，其中三节炉法应用最为普遍。煤中碳、 氢测定装置相当复杂且多要试验入员自已装配， 操作要求高。碳和氢的测定被认为是煤质特性 检测中难度最大的项目。
一 元素炉法
1 测定原理
煤样置于氧气流中，于800℃以下使其完全燃 烧，碳和氢则定量地转化为二氧化碳和水，其 反应式如下：