煤质分析

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。
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。
收到基（ar） as received air dry 空气干燥基（ad）
干基（d） dry
干燥无灰基（daf） dry af
干燥无矿物质基（dmmf） mineral matter tree
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。
2．测定过程
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 不同实验室
灰分（%）
<15 15~30 >30
0.2 0.3 0.5
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。 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，而 且其测定值受温度、时间和所用坩埚的大小、 形状等不同而异，测定方法为规范性试验方 法，因此所测的结果应称为挥发分产率，用 符号V表示。
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。 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。
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；
3．对工业用煤的要求
• 煤炭的主要用途是燃烧、炼焦和造气等，也可作为 化工原料。为了得到强度高，灰分、硫分低的优质 冶金用焦，对炼焦用煤有以下要求：
（1）有较强的结焦性或粘结性
（2）煤的灰分要低
（3）煤的硫分要低 （4）配合煤的挥发分要合适
建材工业用煤
• 在建材工业中，水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦、石 灰等建筑材料，都要经过各种炉窑焙烧、锻烧 甚至熔化等高温处理，而煤炭是主要的燃料， 其中水泥工业对煤质要求最高，尤其是年产水 泥20万吨以上的大、中型水泥厂的回转窑烧成 用煤。因其煤的灰分大小及其煤灰的组成成分 直接影响到水泥的配料，通常要求灰分低、煤 灰成分稳定。如灰分太高，发热量就低，达不 到熟料的烧成温度1450℃以上（要求燃料火焰 温度达1600～1700℃）。
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 • 因为煤中灰分是有害物质，所以各种用 途的煤，灰分越低也就越好。虽然煤灰 是煤中有害物，但进行综合利用后，也 会变废为宝，为国家创造财富的。
1．仪器
灰皿
长方形灰皿
• 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。
2．煤的分类
• 煤的种类繁多，质量也相 差悬殊，不同类型的煤有 不同的用途。 • 如结焦性好或粘结性好的 煤是优质的炼焦用煤，热 稳定性好的无烟块煤是合 成氨厂的主要原料，挥发 分和发热量都高的煤是较 好的动力用煤，一些低灰、 低硫的年轻煤则是加压气 化制造煤气和加氢液化制 取人造液体燃料的较好原 料。
有时也将上述四个测定项目叫做半工业分析，再加 上煤的发热量和煤中全硫的测定，则称为全工业分 析。
二、煤的分析方法分类
• 煤的工业分析是了解煤的性质和用途的重要指标。 如水分和灰分高的煤，它的有机质含量就少，发热量低， 经济价值就小。 根据煤的水分、灰分、挥发分及其焦渣特征等指标，就 可以比较可靠地算出煤的高位发热量和低位发热量。 煤中全硫分是确定炼焦用烟煤的重要指标。 对于合成氨工业，空气干燥基的固定碳含量（FCad）是 评价无烟煤用于制造合成气（半水煤气）时经济价值的 一个重要指标。
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 2. 全水分测定结果的允许误差
表3 平行测定全水分的允许误差
全水分 （Mt，%）
平行测定结果的 允许误差（%）
<10 ≥10
0.40 0.50
* 在同一化验室进行全水分测定时
（三）分析煤样的水分测定
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。
煤的外在水分和全水分，不仅影响动力用煤的低位发热量， 而且还与煤的运输与贮存等都有着十分密切的关系。
2．元素分析
• 主要测定煤中碳、氢、氧、氮、硫等元 素，了解煤的元素组成。元素分析的结 果是对煤进行科学分类的主要依据。在 工业上，是计算发热量、计算热量平衡 的依据。
3．其它分析
• 如伴生元素分析。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、钽等常见的稀有元素。 • 如煤中的锗含量在20g∙g-1以上时即可计 算储量而有一定的提取价值，镓含量在 50g∙g-1以上和铀含量在300～500g∙g-1 以上时也有提取价值，
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
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。
2．煤的分类
煤的成因分类： 按成煤的原始植物进行分类的方法； 工业分类或商业分类： 按煤的工业使用方法分类； 煤的科学分类： 按煤的组分结构进行分类。
我国的分类法是以炼焦用煤为主的工 业分类法
新的煤分类国家标准把我国的煤从褐煤到无 烟煤之间共划分为14个大类和17个小类。
常见的三类：无烟煤、褐煤、烟煤
3．其它分析
• 再如有害元素分析。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。 • 其它还有煤灰成分分析，物理性质测定 等，需根据要求来确定检测项目。
§7.2 煤的工业分析
• • • • • • 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 六、不同基准分析结果的换算
二、水分的测定
• 煤的水分是评价煤炭经济价值的最基本的 指标。因为煤中水分含量越多，煤的无用 成分也越多，同时有大量水分存在，不仅 煤的有用成分减少，而且它在煤燃烧时要 吸收大量的热成为水蒸汽蒸发掉。所以煤 的水分越低越好。
（一）煤中水分的存在形态 （二）煤中全水分（Mt）的测定
（三）分析煤样的水分测定
煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
碳
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%。
煤的元素组分
即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氢
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。
硫
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。
煤的元素组分的不同，不仅能反映出 煤化程度，而且也直接表征出煤性质 的不同。 如碳含量低、氧含量高的煤，多是粘结性 很差或是没有粘结性的年轻煤；碳含量高、 氧含量低的煤则常是一些无粘结性的年老 煤，只有碳含量在84～88%，氢含量在5%以 上的中等变质程度的煤，才是结焦性较好 的炼焦用煤。
第七章 煤质分析
主要内容 §7.1 概述 §7.2 煤的工业分析 §7.3 煤中硫的测定
§7.4 煤发热量的测定 §7.5 工业分析结果计算煤的发热量
§7.1
概述
一、煤的组成和分类 二、煤的分析方法分类
一、煤的组成和分类
1．煤的组成
2．煤的分类
3．对工业用煤的要求
1．煤的组成
煤包含有很多种元素， 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。
1．分析项目的名称及表示符号
一、常用的符号和基准
表1 分析试验项目及符号
项 目 符 号
水分
灰分
M
A
挥发 分 V
固定 碳 FC
发热 量 Q
矿物 质 MM
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。
moisture ash volatile compound fixed carbon quantity of produced heat mineral matter
m1——煤样干燥后减轻的质量，g。
全水份测定注意问题
1. 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：
m M M (1 M ) m
1 t 1 1
无烟煤
无烟煤分为三个小类：
年老无烟煤、典型无烟煤、年轻无烟 煤，主要是按照各小类工艺利用特性的 不同而划分。
褐煤
褐煤划为2个小类： 年老褐煤和年轻褐煤，也是根据其性质和 利用特征不同而划分的。
烟煤
• 贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气 肥煤、气煤、1/3焦煤、1/2中粘煤、弱 粘煤、不粘煤和长焰煤共12个煤类。
（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，分为以下两种：
煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氧
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。
煤的元素组分 பைடு நூலகம்碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
氮
氮元素在煤中的比例较少，一般为0.5～ 3%。
煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
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；
m——分析煤样的质量，g。
三、灰分的测定
• 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” 。
二、煤的分析方法分类
• 煤的分析检验，根据目的不同，一般可 分为工业分析和元素分析。 • 1．工业分析 • 2．元素分析 • 3．其它分析
二、煤的分析方法分类 • 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。它包括煤的水分、灰分、挥发分产率 和固定碳四个项目的测定。 通常，水分、灰分、挥发分产率都直接测定，固定 碳不作直接测定，而是用差减法进行计算。
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＞10cm）中的水分。
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＜10cm）中的水分。这部分水分较难蒸发。
（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