煤炭化验基础知识培训120301

煤炭-化验基础知识
2012.03.01
煤

煤： 煤炭是古代植物 遗体在覆盖地层 下，经复杂的生 物化学和物理化 学作用，转化而 成的固体有机可 燃沉积岩。
动力煤

煤作为动力来源，在空气中燃烧，使煤的内能转化为 热能，然后再转化为动能 动力用煤常规分析项目，水分，灰分，挥发分，固定 碳，硫，氢，发热量，AFT. 水分，灰分，挥发分，固定碳称为煤的工业分析，是 了解煤特性的主要指标。 广义上说，煤的工业分析还应包括发热量和全硫的测 定。
测定意义 1、灰分是煤中的有害物质，灰分愈高煤的质量就愈差。 2、增加运输量和运输费用。 3、在燃烧和气化时造成了大量的灰渣，并且增加热能消耗。 4、在炼焦工业中，煤的灰分增加，会降低焦炭质量。

灰分
测定方法 GB/T212-2008煤的工业分析方法 此标准规定了两种测定煤中灰分的测定方法 缓慢灰化法 将<0.2mm的空气干燥煤样放入不超过100℃的马弗炉中，关上炉门， 留15mm左右的缝隙，在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃， 并在此温度下保持30min，再升温到815℃，并在此温度下灼烧1小时。
固定碳


固定碳：Fixed carbon从测定煤样的挥发分后的残渣 中减去灰分后的残留物，通常用100减水分，灰分和 挥发分得出。 符号：FC 公式：FCad=100-(Mad+Aad+Vad) 测定意义： 1、固定碳是煤炭分类、燃烧和焦化中的一项主要指 标。 2、在炼焦工业中，根据它来预计焦炭的产率。
灰分

灰分： 煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。符号：A 煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物，是煤 中矿物质在一定条件下经过一系列分解化合等复杂反应而形成的。灰分与煤中的 矿物质相关.煤中存在的矿物质主要包括粘土或页岩、方解石（碳酸钙）、黄铁 矿或白铁矿以及其它微量成分，如无机碳酸盐、氯化物和氟化物等。灰的主要成 分是SiO2、Al2O3、CaO、 MgO等氧化物
煤中的水分
一、ISO 589 （ Hard Coal-Determination of total moisture 硬煤全水分 的测定 ） 在105-110℃的温度下，干燥至质量恒定. 通氮干燥法 以上两种方法适用于各种硬煤。 空气干燥法 适用于不易氧化的煤。 二、ASTM D 2961 （ Standard Test Method for single-Stage Total Moisture Less than 15% in Coal Reduced to 2.36-mm(No.8 Sieve) Top size 煤中破碎至最大粒度2.36mm（8号筛）单步全水分少于15% 的标准测试方法） 空气干燥法 在107±3℃的温度下干燥至质量恒定
氢



1、ISO625 （ ISO 625 Solid mineral fuels-Determination of carbon and hydrogen-Liebig method ,固体矿物燃料碳和氢测 定利比西法） 三节炉法（一节：925℃；二节：800 ℃；三节：500 ℃） 2、ISO609 （ Solid mineral fuels-Determination of carbon and hydrogen-High temperature combustion method固体矿 物燃料 碳和氢含量的测定 高温燃烧法 ） 高温燃烧法 3、ASTM D 3178 （ Standard Test Methods for Carbon and Hydrogen in the Analysis Sample of Coal and Coke煤和焦 炭的分析样品中碳和氢的标准试验方法 ） 三节炉法 （一节：850-900℃；二节：850±20 ℃；三节： 500±50℃

氢
电量-重量法
原理： 此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。将煤样在氧气流中 燃烧，生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸， 电解偏磷酸，根据电解消耗的电量，计算煤中 氢含量。
氢

目前国内测碳电量法 样品在850℃、有催化剂存在的条件下在氧气流 中燃烧。样品中氢燃烧生成的水由Pt-P2O5电解池吸收 并电解；样品中碳燃烧生成的二氧化碳与氢氧化锂在 一定的温度下反应生成的水，由另一支Pt-P2O5电解池 吸收并电解。根据电解水所消耗的电量，按照法拉第 电解定律分别计算样品中氢和碳的含量。样品中硫和 氯对碳测定的干扰，在燃烧管中由高锰酸银热解产物 除去，氮氧化物对碳测定的干扰，由粒状二氧化锰除 去。
全硫
全硫：Total sulfur 煤中无机硫和有机硫的总 和。符号：St 测定煤中全硫的意义： 1、 硫是一种有害元素。 ２、燃烧后产生的二氧化硫气体，腐蚀锅炉的管 道。 ３、污染大气，不利于现在社会的倡导。

全硫

测定方法： GB/T 214-2007煤中全硫的测定方法 此标准规定了煤中全硫的艾士卡法、库仑法和高温燃烧中和法。 此三种方法均适用于褐煤、烟煤和无烟煤。

库仑滴定法：煤样在催化剂作用下，于空气流中燃烧 分解，煤中各种形态的硫均被氧化和分解为二氧化硫 和少量的三氧化硫，以电解碘化钾-溴化钾溶液生成的 碘和溴来氧化滴定二氧化硫.根据电生碘和电生溴所消 耗的电量计算煤中全硫的含量。
全硫

ISO 351 （ Solid mineral fuels-Determination of total sulfur-High temperature combustion method固体矿物燃料 全硫的测定高温燃烧法 ）
适用范围：硬煤、褐煤、焦炭 燃烧温度：1350

ASTM D 4239 (Standard Test Methods for Sulfur in the Analysis Sample of Coal and Coke Using High Temperature Tube Furnace Combustion Methods用高温管式 炉燃烧法测定煤和焦炭分析样品中 硫含量的标准试验方法)
煤中的水分
全水分： Total Moisture 煤的外在水分和内在 水分的总和。符号：Mt 检测方法：GB/T 211-2007煤中全水分的测定方法， 1 两步法 将粒度小于13mm的煤样，在温度不高于40℃的环境下干燥，测定 外在水分；再将煤样破碎到粒度小于3mm,在105-110℃下于空气流 中干燥至质量恒定,最后计算出全水分含量。 2 一步法 称取一定量粒度小于13mm、6mm的煤样，在干燥气流中、 于105-110℃下干燥到质量恒定，然后根据煤样的质量 损失计算出水分的含量。

快速灰化法 方法 将装有煤样的灰皿放在预先加热至（815±10）℃的灰分快速测定仪的 传送带上，煤样自动送入仪器内完全灰化，然后送出。使用该仪器时， 可以根据煤的特性来调节链条的传送速度，确保煤 在灰化过程中不发生 爆燃又能灰化完全。
灰分


1、ISO 1171（ Solid mineral fuels-Determination of ash content固体矿物燃料灰分测定方法 ） 1小时内加热至500℃保持30min，然后加热至815℃， 灼烧60min。 2、ASTM D 3174（ Standard Test Method for Ash in the Analysis Sample of Coal and Coke from Coal煤和焦炭分析样品中灰分的标准试验方法 ） 1小时内加热至450-500℃,再1小时加热至750℃,灼烧 2小时

挥发分
焦渣特征：characteristic of char residue 煤样在测定 挥发分后的残留物的粘结、结焦性状。符号：CRC 根据焦渣特征可以初步判出煤的粘结性，我国国 家标准规定焦渣特征分为八个类型，用数字1-8作为各 种焦渣特征的代号、号数愈大、粘结性愈强。 一般5-8号焦渣特征的煤都具有较强的粘结性，而 3、4号的是弱粘结煤。但是，如果强粘结煤的煤中矿 物质含量高时，会使其焦渣特征号数降低。有的强粘 结的肥煤，除去矿物质的精煤焦渣特征为8号，但其 原煤因含矿物质较多，焦渣特征都为4-5号

空气干燥基水分


ISO 11722(Solid mineral fuels-Hard coalDetermination of moisture in the general analysis test sample by drying in nitrogen固体矿物燃料、 硬煤、通氮干燥法测定一般分析试样的水分) 干燥失重法：在干燥箱中用105-110℃温度下烘1h,并 恒重，易氧化煤用蒸馏法或在105-110℃氮气流中加 热。 ASTM D 3173 （Standard Test Method for Moisture in the Analysis of Coal and Coke煤和焦 炭分析样品水分的标准试验方法） 在干燥箱中用104-110℃烘干1h并恒重。
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挥发分
挥发分：Volatile matter 煤样在规定条件下隔绝空气加热，并 进行水分校正后的质量损失。 符号：V 测定意义 1、根据挥发分，可以估算炼焦时焦炭、煤气、焦油和粗苯等产率。 2、在燃煤中，可根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于 特定设备的煤源。 3、挥发分产率是煤炭分类的主要指标，根据挥发分产率可以大致判 断煤的变质程度。 测定方法 GB/T 212-2008煤的工业分析方法 将<0.2mm的空气干燥煤样放入920℃ 的马弗炉中，关闭炉门， 在3min内炉温恢复到（900±10）℃，从放入到结束，准确加热 7min。
外在水分： 在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。符号： Mf 内在水分： 在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所保持的水分。符号： Minh


游离水于常压下在105-110℃的温度下，经短时间干燥即可全部 蒸发，而结晶水通常要在200℃有的甚至要在500℃以上时才能 析出。 煤的工业分析中只测定游离水
挥发分


1、ISO 562 （ Hard coal and coke-Determination of volatile matter硬煤和焦炭挥发分的测定方法 ） 测定温度900±10℃,加热时间 4min内恢复到900℃, 总加热时间：7min。 ASTM D 3175 (Standard Test Method for Volatile Matter in the Analysis Sample of Coal and Coke) 测定温度950±20℃,加热时间7min。
氢
碳氢: hydrogen 氢是煤有机质的主要组成元素 符号：H 测定意义： 1、煤中碳氢含量，对于了解煤的变质程度和煤的性质有 重要意义。 2、在工业生产中，根据煤中氢等元素的含量来推算锅炉 燃烧中的理论温度。 3、在气化工业中，根氢来计算煤炭气化时的物料平衡 4、计算地位收到基发热量的时候用到。
主要设备
煤中的水分
测定意义 1、 增加了运输量,冬季寒冷地区还会造成 煤的冻结，使装卸困难。 2、 对于燃烧来说，水分蒸发而消耗热能， 不利于热能的利用。 3、 对于炼焦用煤来说，水分过多还会延迟 出焦时间，降低焦炉生产率。
煤中的水分
按结合状态分为两大类: 1、化合水：也叫结晶水

2、游离水：
空气干燥基水分
空气干燥基水分：moisture in the general analysis sample; moisture in the air dried sample。在一定 条件下，一般分析煤样在实验室中与周围空气湿度达 到大致平衡时所含有的水分。 符号：Mad 检测方法：GB/T 212-2008煤的工业分析方法 空气干燥法 称取一定量的空气干燥煤样，置于105-110℃干 燥箱内，于空气流中干燥到质量恒定。根据煤样的质 量损失计算出水分的质量分数。