什么是煤的元素分析与工业分析
煤的工业分析与元素分析
加强与其他领域的交叉研究与应用
与环境科学的交叉
将煤质分析技术与环境科学相结合，研究煤燃烧、煤化工等过程 中排放物的成分与污染特性。
与地球科学的交叉
将煤质分析技术应用于地质勘探、古生物研究等领域，研究煤炭 资源的形成与演化。
与信息科学的交叉
借助信息技术手段，实现煤质数据的数字化、信息化管理，提高 数据利用效率和信息共享水平。
挥发分分析是评估煤热解特性的重要 指标，对于预测煤的燃烧特性和焦炭 质量具有重要意义。挥发分含量越高， 煤的热解温度越低，燃烧效率越高。
固定碳分析
总结词
固定碳是煤中除去水分、灰分和挥发分 后的剩余部分，是煤的主要可燃成分。
VS
详细描述
固定碳是评估煤品质和利用价值的重要指 标，其含量越高，煤的发热量越大，燃烧 效率越高。固定碳的分析通常采用差减法 或元素分析仪进行测定。
灰分分析
总结词
灰分是煤燃烧后剩余的矿物质残留物，通常以百分数表示。
详细描述
灰分分析可以反映煤中矿物质的含量，对评估煤的品质和利用价值具有重要意 义。灰分含量过高会影响煤的燃烧效率，同时也会对环境造成污染。
挥发分分析
总结词
挥发分是煤在加热过程中释放出的气 体和液体的混合物，通常以百分数表 示。
详细描述
氧含量分析
总结词
氧含量是煤中另一种杂质元素，其含量越高 ，煤的质量越差。
详细描述
氧含量分析通常采用燃烧法和滴定法进行， 燃烧法是将煤样在高温下燃烧，通过测定释 放出的氧气确定氧含量；滴定法则利用酸碱
滴定或氧化还原滴定等方法测定。
硫含量分析
要点一
总结词
硫是煤中的有害元素之一，其含量对煤的燃烧特性和环境 影响具有重要影响。
煤化验专业复习题
1.什么叫煤的工业分析、煤的元素分析？它各用什么符号表示？答：在实验室中测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳，叫做工业分析；测定煤中有机物中的碳、氢、氧、氮、硫等五种主要元素，叫做元素分析；符号用C、H、O、N、S表示。
2.燃煤分析常用基准有哪几种?如何用煤中组分之和表示?答:⑴收到基ar：以收到状态的煤为基准来表示煤中各组成含量的百分比。
Mar+Aar+Var+FCar=100⑵空气干燥基ad：以空气干燥状态的煤为基准来表示煤为各组成含量的百分比。
Mad+Aad+Vad+FCad=100⑶干燥基d：以无水状态的煤为基准来表示煤中各组成含量的百分比。
Ad+Vd+FCd=100⑷干燥无灰基daf：以假想的无水无灰状态的煤为基准来表达煤中各组成含量的百分比。
Vdaf+FCdaf=1003.什么叫做子样、分样？样本和总体？答：子样：用符合采样要求的工具，地一个采样部位以一次动作采到的一定数量的煤，或者在皮带煤层上和皮带端部煤流中一次或分两次到三次所采到的综合的煤样。
分样：在一批煤中，用符合要求的采样工具按一定间隔采用的许多子样组成的部分煤样。
样本：样本也叫总样或原始试样。
它是按规定的精密度要求，从一批煤中采到的煤样。
总体：待抽样检测其品质和特性的大批燃煤。
4.怎样采取制粉系统中的煤粉样？答：对中间储仓式制粉系统可在细粉别离器下粉管或给粉机落粉管中采样。
在细粉别离器下粉管中采样时可采用煤粉活动采样管。
给粉机落粉管中的连续采样，可采用煤粉自由沉降采样器。
对直吹式制粉系统可在一次煤粉管中连续采样。
采样时可使用抽气式活动等速采样器。
6.煤中水分存在的形式有哪几种？它们各有什么特征？答：煤中水分根据存在的形式可以分成三类：内在水分、外表水分、与矿物质结合的结晶水。
它们的特征如下：外表水分，又叫游离水分或外在水分。
它存在于煤粒外表和煤粒缝隙及非毛细管的孔隙中。
煤的外表水分含量与煤的类别无关，与外界条件却密切相关。
在实际测定中，是指煤样到达空气干燥状态下所失去的水分。
煤化学复习专地的题目
第五章习题1. 煤质分析中常用的基准和符号。
煤质分析中常用的基准：收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基daf、干燥无矿物质基dmmf。
煤质分析中常用的符号2. 什么是煤的工业分析和元素分析？答：煤的工业分析：M、A、V和FC。
煤的元素分析：C、H、O、N、S。
3. 什么是M f、M inh、MHC、M t？M inh随煤化程度有何变化规律，为什么？煤中的水分对煤炭加工利用有何影响？答：外在水分M f：指附着在煤的颗粒表面的水膜或存在于直径>10-5cm的毛细孔中的水分。
内在水分M inh：指在一定条件下达到空气干燥状态时所保留的水分，即存在于煤粒内部直径<10-5cm的毛细孔中的水分。
最高内在水分MHC：指煤样在30℃，相对湿度达到96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分。
全水分M t：指刚开采出来、或使用单位刚收到或即将投入使用状态下煤中的全部水分（游离水）。
内在水分与煤化程度的关系：MHC与煤化程度的关系从褐煤开始，M inh随着煤化程度的增加而降低，到中等煤化程度的肥煤和焦煤阶段，M inh最低，此后，M inh随着煤化程度增加而增大。
这是因为：M inh吸附于煤的孔隙内表面上，内表面积越大，吸附水分的能力就越强，M inh就越高。
此外，煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的能力也越强。
低煤化程度的煤内表面发达，分子结构上含氧官能团的数量也多，因此M inh就较高。
随着煤化程度的增加，内表面积和含氧官能团减少，因此M inh降低，到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而M inh也有所提高。
煤中的水分对煤炭的加工利用过程通常是有害的或者是无利的。
⑴运力浪费煤是大宗商品，水分高，则浪费运力。
特别是在寒冷地区，水分容易冻结，造成装卸困难，解冻又需要消耗额外的能耗。
在煤炭贸易中，水分成为一项重要的计价依据，煤价随着水分含量的增加而降低。
⑵贮存负担煤中水分随空气温度而变化，易氧化变质，煤中水分含量越高，要求相应的煤场，煤仓容积越大，输煤设备的选型也随之增加，势必造成投资和管理的负担。
煤的工业分析和元素分析
采样单元
1
子样数目和质量
2
煤流中采取商品煤样
3
火车顶部采取商品煤样
4
【例题3-1】 设一节车皮容量为50t，分别画出下列要求的采样点布置情况。
5
以200t煤量的原煤为一采样单元；
6
以50t煤量的原煤为一采样单元；
7
以150t煤量的精煤为一采样单元。
8
3.1 煤样的采集
生产煤样采取方法
01
采取生产煤样的总则
式中 m——试料的质量，g；
m1——样品加热后减少的质量，g。
3.计算
当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能下降，但是在3min内必须使炉温达到90010℃，否则试验作废。
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。
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。
STEP1
STEP2
STEP3
在测定煤样的全水分以前，应仔细检查贮存煤样的容器密封情况，擦净容器表面，称量，并与容器标签上所注明的质量进行核对。
如果煤样在运送过程中水分有损失，则可按下式求出补正后的煤样全水分：
M1为煤样在运送过程中水分的损失量（%）
全水份测定注意问题
全水份测定注意问题
2. 全水分测定结果的允许误差
1
2
（三）分析煤样的水分测定
煤的灰分是煤中所有可燃物完全燃烧以及矿物质（除水分以外的所有无机质的总称）在一定温度下，经一系列复杂化学反应以后所剩下的残渣，用符号A表示。
灰分全部来自矿物质，但其组成和数量又不同于煤中原有矿物质，因此煤的灰分应称为“灰分产率” 。
三、灰分的测定
测定煤的灰分，对于鉴定煤的质量以及确定其使用价值也有重要意义
煤的工业分析原理
煤的工业分析原理
煤的工业分析原理是通过一系列的化学分析和实验方法来确定煤的化学成分和物理性质。
以下是常用的几种煤的工业分析原理：
1. 制备样品：首先需要从矿井或煤炭储存地点获取煤样，并将其分成不同的颗粒大小。
通常会使用机械粉碎或切割来获得符合要求的煤样。
2. 煤的质量分析：通过测定煤的总水分、挥发分、固定碳和灰分等质量指标来评估煤的燃烧性能。
这些指标通常使用烘干和称重法、热重分析法等来测定。
3. 煤的元素分析：通过测定煤中的元素含量来评估其化学成分，并同时分析煤中的有害物质含量。
常用的元素分析方法有光谱法、元素分析仪等。
4. 煤的热值分析：测定煤的高位发热量是评估其燃烧能力的重要参数。
煤的热值分析通常使用燃烧热量测定仪等仪器来测定。
5. 煤的物理性质分析：除了化学成分的分析外，还需要评估煤的物理性质，如粒度分布、孔隙结构等。
常用的物理性质分析方法有筛分、比表面积测定仪等。
6. 煤的矿物组分分析：通过显微镜观察和化学分析等方法，确定煤中的矿物组成和矿物相对含量。
通常使用显微镜、X射线衍射仪等仪器来进行分析。
7. 煤的燃烧特性分析：通过热学性能测试，评估煤的燃烧特性，如热解特性、燃烧反应过程等。
煤的燃烧特性分析通常使用热分析仪、差热分析仪等仪器来进行测试。
以上是常用的几种煤的工业分析原理，通过这些原理可以全面评估煤的化学成分、物理性质和燃烧特性，为煤的工业应用提供依据。
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 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。
煤的检验方法
煤的检验方法
煤的检验方法主要包括工业分析和元素分析。
工业分析是煤化验中最基本的方法，包括对煤的水分、灰分、挥发分和固定碳进行分析。
通过工业分析，可以了解煤中的水分和灰分含量，判断煤的品质和加工性能；可以了解煤的挥发分，判断煤的燃烧性能；可以了解煤的固定碳，判断煤的发热量和燃烧效率。
在进行工业分析时，需要注意样品处理、实验条件和结果计算等步骤。
元素分析是了解煤中各种元素含量的重要方法，包括对煤的碳、氢、氮、氧、硫等元素进行分析。
通过元素分析，可以了解煤中各种元素的含量，判断煤的品质和加工性能。
在进行元素分析时，同样需要注意样品处理、实验条件和结果计算等步骤。
以上信息仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
煤的工业分析及其指标关系
煤的工业分析及其指标关系煤是一种重要的能源资源，被广泛用于工业生产和生活。
煤的工业分析及其指标关系对于研究煤矿开发、利用和环境保护具有重要意义。
本文将从煤的工业分析入手，探讨煤的主要指标及其关系。
一、煤的工业分析煤的工业分析是研究煤质的一项重要方法，可以通过对煤的物化指标和能值的分析，了解煤炭的质量和利用价值。
煤的工业分析通常包括以下几个方面的内容：1. 煤的主要元素分析：煤炭是一种含碳化合物，其主要元素包括碳、氢、氧、氮、硫等。
煤的主要元素分析可以确定煤的化学成分及其含量，为燃烧和利用提供依据。
2. 煤的能值分析：煤炭是一种重要的燃料，其能值是衡量煤质优劣的重要指标之一。
煤的能值分析可以通过热值和灰分、含水量等指标来反映煤的燃烧性能和利用价值。
3. 煤的物理指标分析：煤的物理指标包括密度、孔隙度、颗粒度等指标，这些指标可以反映煤的堆积性能、透气性能以及煤与矿岩的分离性能，是研究煤炭物理特性的重要依据。
4. 煤的环境分析：煤的燃烧和利用会产生大量的废气和废渣，对环境造成严重影响。
煤的环境分析是煤炭开发、利用和环保的重要内容，可以通过对煤炭中有害元素和化合物的含量进行分析，评估其对环境的影响。
二、煤的指标关系煤的工业分析可以得到大量的指标数据，这些指标之间存在着复杂的关系，可以通过分析这些指标之间的关系，揭示煤质的内在规律和特点。
以下是煤的一些主要指标关系：1. 热值与灰分的关系：煤的热值是衡量其能值的重要指标，而煤的灰分则是煤中无机物的含量。
热值与灰分之间存在着一定的关系，一般来说，热值与灰分成反比，即热值越高，灰分越低，反之亦然。
这是因为煤炭中的灰分主要是矿物质，矿物质的存在会降低煤炭的燃烧性能，影响煤的热值。
2. 热值与含水量的关系：煤炭中的水分含量对其燃烧性能有着重要的影响，通常来说，煤的含水量越低，热值越高，因为煤中的水分不仅会降低煤的燃烧温度，还会占据煤的有效空间，影响煤的燃烧效率。
3. 硫分与氮分的关系：煤炭中的硫分和氮分是主要的有害元素，它们在燃烧过程中会产生大量的有害气体，对环境造成严重污染。
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工业分析方法得到工业分析成分，用它可以基本了解煤的燃烧特性。
煤的工业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。
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1.什么是煤的元素分析与工业分析？答：元素分析法就是研究煤的主要组成成分。
煤的主要组成成分包括碳(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。
硫燃烧后生成SO2及少量SO3，是有害成分。
煤中的水分和灰分也都是有害成分。
通过元素分析可以了解煤的特性及实用价值。
但元素分析法较复杂。
发电厂常用较用简便的工业分析法，可以基本了解煤的燃烧特性。
煤的工业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.2.链条锅炉炉拱的作用是什么？答：链条锅炉的炉拱分为前拱和后拱，与炉排一起构成燃烧空间。
前拱（辐射拱）：位于炉排的前部，主要起引燃作用。
吸收来自火焰和高温烟气的辐射热，并辐射到新煤上，使之升温、着火。
后拱: 位于炉排后部，主要作用是引导高温烟气，属对流型炉拱。
后拱具体作用如下：1）引燃：从引燃看，前拱是主要的；后拱通过前拱起作用，是辅助的。
2）混合：后拱输送富氧的烟气至前拱区，使之与那里的可燃气体相混合。
前拱一般短，后拱的输气路程较长。
后拱烟气的流动速度高，所产生的扰动混合大。
从混合上看，后拱的作用是主要的。
3）保温促燃：后拱可有效地防止炉排面向炉膛上部放热，能有效地提高炉排后部的炉温，起保温促燃作用。
3.什么是自然水循环？自然水循环是怎样形成的？答：依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之间的密度差进行的水循环，称为自然水循环。
在自然循环锅炉中，下降管一般在炉外不受热，而上升管是在炉内受热，水在上升管中吸收热量后，逐渐成为汽水混合物，其密度减小。
这样，下降管与上升管工质之间就产生了密度差，密度差所产生的压差作为推动力，推动工质在循环回路中流动。
这种循环流动，没有依靠外力，只靠工质本身状态变化后所产生的密度差，作为推动工质循环流动的动力，所以称为自然水循环。
4.简述自然水循环的工作过程。
答：自然循环回路由上升管、下降管、汽包和下集箱组成。
工作循环过程：欠热水或饱和水自汽包进入下降管，流经下集箱后进入上升管，在上升管中欠热水受热并在A点开始蒸发，上升管中的汽水混合物进入汽包中的汽水分离器进行汽水分离，分离出来的汽由汽包上部的引出管送至过热器，分离出来的饱和水与从省煤器来的给水混合后进入下降管继续循环。
5.下图为自然循环锅炉炉堂蒸发受热面回路示意图，请说明其组成和工作原理，并在图中表示流体的循环方向。
答：1）组成：汽水循环系统由上升管、下降管和汽包以及下集箱组成。
1－下降管 2－下集箱 3－上升管 4－汽包（或锅筒）2）工作原理：具有欠热的水或饱和水自汽包进入下降管，然后流经下集箱后进入上升管，在上升管中具有欠热的水受热并在A点开始蒸发。
A点前的高度为上升管的水段高度Hw，A点后的高度为上升管的含汽段高度Hg。
最后，上升管中的汽水混合物进入汽包中的汽水分离器进行汽水分离，分离出来的汽由汽包上部的引出管进至过热器，分离出来的饱和水与从省煤器来的给水混合后进入下降管，继续循环，由于上升管中汽水混合物的密度小于下降管中水的不的密度，下集箱左右两侧将产生压力差，从而驱使工质的循环流动，为此称为自然循环。
3）循环方向如图：水由锅筒沿下降管流向上升管，再进入锅筒。
6.什么是循环倍率：答：循环倍率K是循环回路中进入上升管的循环水量G与上升管出口蒸汽量D之比，即K=G/D ，自然循环锅炉的循环倍率是衡量锅炉水循环可靠性的一个主要指标。
7.什么是水冷壁？水冷壁的作用是什么？答：布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷壁.它是电站锅炉的主要蒸发受热面.水冷壁的主要作用是:1) 吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量，将水加热成饱和蒸汽；2) 降低炉墙温度，保护和减轻炉墙。
这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故；3) 吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，这对减轻炉内结渣，防止炉膛出口结渣都是有利的；4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。
8.什么是运动压头？答：沿循环回路高度，下降管和上升管系统中工质密度差所产生的压头，称为运动压头。
运动压头是自然循环回路的循推动力，用来克服下降管，上升管和汽包中汽水分离装置的流动阻力，故运动压头在数值上等于上述各项阻力之和。
运动压头的大小，取决于饱和水与饱和蒸汽的密度，上升管含汽率和循环回路的高度。
随着锅炉工作压力的升高，饱和水与饱和蒸汽密度差减小，在同样的条件下产生的运动压头减小，给自然水循环带来困难。
目前，自然循环锅炉的最高汽包工作压力为19.6MPa(200kgf/cm2)。
9.过热器的作用是什么？答：过热器是把饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽的设备.饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓降增加，从而提高了热机的循环效率。
此外，采用过热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被侵蚀，为汽轮机进一步降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。
蒸汽温度的提高，受到钢材的高温特性及造价的限制.当前，大多数电站锅炉的过热蒸汽温度在440—550℃之间。
10.水冷壁运行中常出现的问题是什么？其原因是什么？答：水冷壁运行中常出现的问题是高温积灰和高温腐蚀。
1）高温积灰水冷壁上的积灰主要是熔渣。
高温积灰形成的原因是燃料灰中的易熔碱性金属氧化物和硫酸盐，在高温下发生升华或形成易熔的共晶体，遇到较冷的受热面管壁即冷凝下来形成内灰层。
灰层外表温度随灰厚度的增加而增加，使灰层熔化而覆盖在管壁且具有粘性，并进一步捕捉飞灰而不断加厚。
高温积灰厚度随时间无限增长。
2）高温腐蚀的方式主要有以下两种：①烟气中的H2S破坏管壁的金属氧化膜保护层，并继续与金属管壁反应而发生腐蚀。
②管壁结渣中的碱金属硫酸盐具有较强的腐蚀作用，不断与金属管壁及烟气中的 S03反应，重新生成新的碱金属硫酸盐。
影响高温腐蚀的主要因素：①局部的还原性气氛；②管壁温度(超过300 ℃)防腐蚀措施：避免在水冷壁附近出现还原型气氛区、降低管壁温度以及在管子外面喷涂耐腐蚀保护层等11.省煤器的作用是什么？答：省煤器的主要作用是吸收烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉热效率. 给水温度提高后进入汽包，减小给水管与汽包壁之间的温度差，从而使汽包壁热应力下降，有利于延长汽包的使用寿命.另外，给水在进入蒸发受热面之前，先在省煤器中进行加热，减少了水在蒸发热面中的吸热量，这就相当于用省煤器取代了部分蒸发受热面。
省煤器受热面比蒸发受热面的造价低廉得多，因此，从锅炉制造经济性考虑，安装省煤器是合算的。
12.空气预热器的作用是什么？答：空气预热器是利用烟气余热来加热燃烧所需空气的设备。
作用①降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率。
②提高燃烧空气的温度，有利于燃料的着火、燃烧和燃尽，可进一步提高锅炉热效率。
③提高炉膛内烟气温度，强化炉内辐射换热。
可节省蒸发受热面，这相当于以廉价的空气预热器受热面，取代部分价格较高的蒸发受热面，这在锅炉制造的经济性上是很合算的。
13.空气预热器分为哪两大类？答：空气预热器按换热方式一般可分为间壁式和蓄热式两大类。
在间壁式空气预热器中，烟气和空气都各有自己的通路，之间存在一个壁面，热量从烟气侧连续地通过壁面传给空气，使烟气温度降低，空气温度升高。
如管式空气预热器，板式空气预热器等。
电站锅炉多用管式空气预热器。
在蓄热式空气预热器中，烟气和空气交替地通过中间载热体，当烟气流过时，热量由烟气传给受热面金属，被金属载热体蓄积起来，尔后当空气通过受热面时，金属载热体就将蓄积的热量传给空气，空气温度升高。
通过这样连续不断地循环，进行烟气与空气间的热量交换。
当前大容量电站锅炉广泛使用回转式空气预热器。
14.什么是低温腐蚀？有何危害？答：当管壁温度低于烟气露点时，烟气中含有SO3的水蒸汽在管壁上凝结，所造成的腐蚀称低温腐蚀，也称酸性腐蚀.低温腐蚀多发生在空气预热器的低温段。
发生低温腐蚀后，使受热面腐蚀穿孔而漏风；由于腐蚀表面潮湿粗糙，使积灰，堵灰加剧，结果是排烟温度升高，锅炉热效率下降；由于漏风及通风阻力增大，使厂用电增加，严重时会影响锅炉出力；被腐蚀的管子或管箱需要定期更换，增大检修维护费用。
总之，低温腐蚀对锅炉运行的经济性，安全性均带来不利影响。
15.防止或减轻低温腐蚀的基本方法有哪些？答：造成低温腐蚀的根本原因是，燃料中含硫的多少，燃烧过程中SO3的生成量，以及管壁温度低等.因此，要防止或减轻低温腐蚀，需针对上述原因采取如下基本对策:1）进行燃料脱硫或往烟气中加入添加剂进行烟气脱硫，这是有效的方法，技术上也基本成熟，只是成本太高，尚未能广泛地使用.2）控制炉内燃烧温度不要太高，如采用分级燃烧或循环流化床燃烧技术，或采用低氧燃烧，以降低SO3生成量。
3）设法提高低温空气预热器的壁温，使其高于烟气露点.如采用热风再循环，加装暖风器等。
4）预热器采用耐腐蚀材料，如玻璃管，搪瓷管，不锈钢管，陶瓷传热元件等.16.什么是烟气露点？烟气露点高低与哪些因素有关？答：燃料中的硫燃烧后，生成SO2及少量的SO3，另外，在高温或有原子氧的情况下，SO2也可氧化一部分SO3，即SO2+[O]→SO3。
SO3与烟气中的水蒸汽形成酸雾(硫酸蒸汽)，酸雾凝结时的温度，称为烟气露点。
烟气露点远高于烟气中水蒸汽的露点，其数值可用仪器测出。
燃料的含硫量高，烟气中水蒸汽分压力高，使用的过量空气系数大，都将使烟气露点升高。
烟气中飞灰多时，由于灰粒的活性作用能吸收一部分SO3，故能使烟气的露点有所降低.17.锅炉一、二、三次风各有何作用？答：(1)一次风是用来输送加热煤粉，使煤粉通过一次风管送入炉膛，同时以满足挥发分的着火燃烧。
(2)二次风一般是高温风，配合一次风搅拌混合煤粉，提供煤粉燃烧所需要的空气量。
(3) 三次风一般是由制粉系统的乏气从单独布置的喷口送入炉膛，以利用未分离掉的少量煤粉燃烧产生热量。
18.煤粉在炉膛内燃烧的三个阶段：（1）着火前的准备阶段；（2）燃烧阶段；（3）燃尽阶段。
19.煤完全燃烧的原则性条件是什么？答：煤完全燃烧的原则性条件有：（1）提供充足而合适的氧量；（2）适当高的炉温；（3）空气与煤粉的良好扰动与混合；（4）在炉内有足够的停留时间。
20.尾部受热面运行中常出现哪些问题？答：尾部受热面运行中常出现问题主要有积灰、低温腐蚀和磨损。
1) 积灰：尾部受热面的积灰包括松散灰和低温粘结灰两类。
低温粘结灰的形成的原因：由于燃料中含有燃料硫，燃料燃烧后总有一部分会形成SO3，并和烟气中的水蒸汽形成硫酸。
硫酸蒸汽能在较高的温度下冷凝，使烟气露点温度升高。
当硫酸蒸汽流经受热面时，如果金属壁温低于烟气露点，则硫酸蒸汽就在管壁上冷凝下来，当烟气流过时，硫酸溶液就吸附灰粒子与灰中钙的氧化物进行化学反应生成 CaSO4，粘在管壁上，形成了以硫酸钙为基质的低温粘结灰。