煤的工业分析

返回

实验1 煤的工业分析

一、实验目的

1．掌握煤的工业分析方法。

2．了解煤的使用性能及煤种的判断方法。

3．学会用经验公式计算煤的低发热量。

二、实验原理

固体燃料煤是由极其复杂的有机化合物组成的，通常包含碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五种元素及部分矿物杂质(灰分A)和水分M。对煤进行成分分析，常采用元素分析和工业分析两种方法。其中元素分析可参照GB476—79《煤的元素分析方法》进行；而工业分析则是我国工矿企业中采用的一种简易分析方法，即通过对实验室中的空气干燥基煤样所含挥发分V、固定碳FC、灰分A和水分M进行测定以得到煤的工业分析成分的方法。若分别以Vad、FCad、Aad和Mad，表示空气干燥基下煤样中挥发分、固定碳、灰分和水分的重量百分含量，则有：

Vad＋Fcad＋Aad＋Mad＝100

工业分析方法由于比较简单，一般工厂都可进行，且对于了解固体燃料的使用性能已能满足要求，因而得到广泛应用。

实验中所遵循的原理为热解重量法，即根据煤样中各组分的不同物理化学性质控制不同的温度和时间，使其中的某种组分发生分解或完全燃烧，并以失去的重量占原试样重量的百分比作为该组分的重量百分含量。其中对水分的分析采用常规测定的方法进行。鉴于空气干燥基下煤样中的水分为内在水分较难蒸发，故置于105～110℃的鼓风干燥箱中干燥，并进行检查，直至重量变化小于±0．001g为止；对煤的灰分的，分析采用快速灰化法，即将煤样置于815℃的马弗炉中灼烧40分钟，并检查其燃烧完全程度，直至重量变化小于±0．001g为止；而对于挥发分，由于它是煤炭分类的重要指标之一，且是煤样在特定的条件下受热分解的产物，故采取将煤样放入带盖的瓷坩埚中，置于900±10℃的马弗炉中隔绝空气加热7分钟，冷却后称重，以失重减去水分即为挥发分重量。

上述各组分的计算式为：

水分：Mad＝(失重／样品重)×100

灰分：Aad＝(灰重／样品重)×100

挥发分：Vad＝(失重／样品重)×100－Mad

各组分的测定允许误差列于附录中。

三、实验设备

本实验中用到的主要设备有：马弗炉、鼓风干燥箱、1／10000天平、玻璃干燥器及称量瓶、瓷坩埚等。

四、实验步骤

1．准备工作

将鼓风干燥箱、马弗炉升温至实验要求的温度并制备实验煤样。

2．水分的测定

在分析天平上称出预先烘干的带盖称量瓶的空重，然后加入粒度小于0．2mm的煤样1±0．1g，称量时读数精确到小数点后4位。打开瓶盖，将称量瓶置入预先加热到105～110℃的鼓风干燥箱中，烟煤干燥1小时，无烟煤干燥1～1．5小时。取出称量瓶并加盖，在空气中冷却2～3分钟后，放入干燥器中冷却到室温(约20分钟)，称重。

3．灰分的测定

在预先灼烧并称出空重的矩形坩埚中加入粒度为0．2mm以下的煤样1±0．1g，称量时准确至小数点后4位。将坩埚置入已预热到850℃的马弗炉中，在815±10℃的温度下灼烧40分钟，取出坩埚在空气中冷却5分钟后，放入干燥器内冷却到室温(约20分钟)，称重。称重后的样品再进行每次20分钟的检查性灼烧，直至重量变化＜0．001g为止(当灰分＜15％时可不进行检查性灼烧)，并取最后一次测定重量进行计算。

4．挥发分的测定

在分析天平上称出预先在900℃下烧至恒重的带盖坩埚的空重，加入粒度＜0．2mm的煤样1±0．1g，称准至小数点后4位，轻轻振动坩埚待煤样铺平后加盖(若为褐煤或长焰煤则应预先压块，并切成约3mm的小块备用)。将坩埚迅速置入预先升温至920℃的马弗炉中，并在900±10℃的温度下继续加热7分钟(若3分钟内炉温不能恢复到900±10℃并保持到实验结束，则该实验作废)。取出坩埚在空气中冷却5～6分钟后，放入干燥器中冷

却到室温(约20分钟)，称重。根据煤样的焦渣特征及Vdaf 值进行煤种类判断及其低发热量ad net Q 的计算。

焦渣特征，即测定挥发分时所残留的焦渣外形特征，共分为八类，即： (1)粉态：全部是粉末，没有互相粘连的颗粒； (2)粘着：以手指轻压即成粉末； (3)弱粘结：以手指轻压即成碎块； (4)不熔融粘结：以手指用力压才成碎块；

(5)不膨胀熔融粘结：焦渣呈扁平饼状，煤粒界限不易分清，表面有银白色光泽； (6)微膨胀熔融粘结：焦渣用手指不能压碎，表面有银白色光泽和较小的膨胀泡； (7)膨胀熔融粘结：焦渣表面有银白色光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm ； (8)强膨胀熔融粘结：同(7)，但高度超过15mm 。

由于焦渣特性对系数K 1有较明显的影响，因此在实验中一定要根据以上特征对焦渣进行正确分类。

五、实验报告

1．测定数据的记录及处理 2．煤的种类的判断

鉴于我国对煤的种类的划分是以无灰干燥基挥发分含量Vdaf 为根据，而Vdaf 与Vad 之间存在以下的换算关系：

）

（ad ad ad

daf ＋A M －100V 100＝

V

则根据Vdaf 可进行煤的种类判断。 3．低发热量ad net Q 的计算

根据测定的Mad 、Aad 和Vad 数据，结合不同的煤种，可按下列公式进行ad net Q 的近似计算：

无烟煤：ad net Q ＝K 0－360Mad －385Aad －100Vad (kJ ／kg)

烟 煤：ad net Q ＝100K 1－(K l ＋25．12)(Mad ＋Aad)－12．56Vad (kJ ／kg)

式中：K 0、K 1为系数。其中K 0可根据Vdaf 查附录得，K 1则随Vdaf 及焦渣特征改变，可由附录查得。

4．计算被测定煤样的标准燃料值。

测定数据记录 表1

六、思考题

1．固体燃料的组成有哪几种基准表示?各适用于哪些场合?

2．实验中怎样实现煤的水分、灰分和挥发分的测定?

3．煤的工业分析在工程实际中有何作用?

4．水泥工业中，立窑、回转窑生产对煤的种类有什么要求?为什么? 5．将实验煤样折合成标准燃料的意义是什么?

返回