煤的工业分析方法PPT

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1.2 煤中全水分(Mt)的测定
国家标准GB/T211-2007中规定了煤中全水分测定的五 种方法。通常采用以下方法: 方法A:通氮干燥法,适用于各种煤 用预先干燥并称量过的称量瓶迅速称取10 ~12g(精确至 0.001g)粒度小于6mm的煤样,平摊。打开称量瓶盖,放入预 先通入干燥氮气并已加热到105 ~110℃的通氮干燥箱中,烟煤 干燥2h, 褐煤和无烟煤干燥3h, 取出后立即盖上盖子。在空气中 放置约5min,然后放入干燥器中冷却至室温后称量。进行检查 性干燥,每次30min,直到连续两次干燥后的质量减少或质量增 加时为止。在后一种情况下,采用质量增加前一次的质量作为 计算依据。根据煤样的质量损失计算水分的含量。
3.2 计算
m1 Vad M ad m
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式中
m——试料的质量,g;
m1——样品加热后减少的
质量,g。
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3.3 注意事项
(1)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。 (2)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。 (3)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。
煤质分析结果(基准)的表示方法
序号 1 基准 收到基 定义 以收到状态的煤为基准 符号 (小标) Ar 备注 设计时可将此作为 应用状态对待
2 3 4
空气干燥基 干燥基 干燥无灰基
与空气湿度达到平衡状态的煤为基准 以假想无水状态的煤为基准 以假想无水、无灰状态的煤为基准
Ad d daf 同义词可为干基 以往概念的可燃 基,已经禁用
2.1 煤炭分析试验常用的基及其含义
①空气干燥基( ad)
煤样的水分与空气湿度达到平衡的状态 ②干燥基(d) 假想的无水状态 ③收到基(ar) 以实际收到时的煤为准的状态 ④干燥无灰基(daf) 假想的无水无灰状态 ⑤干燥无矿物质基(dmmf) 假想的无水无矿物质的煤所处的状态
空气干燥基(下标符号为ad)
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3.1 测定过程
称取粒度小于0.2mm的一般分析实验煤样1.0±0.01g, 称准至0.0002g,于已在90010℃灼烧恒量的专用坩锅内,轻 敲坩埚使试样摊平,然后盖上坩埚盖,置于坩埚架上,迅速 将坩埚架推至已预先加热至90010℃的高温炉的稳定温度区 内,并立即开动秒表,关闭炉门。准确灼烧恰好7min,迅速 取出坩埚架,在空气中放置5~6min,再将坩锅置于干燥器 中冷却至室温,称量。计算挥发分产率。
内在水是指吸附或凝聚在煤粒内部直径小于10-5cm的毛细 孔中的水分,用Minh表示。由于毛细孔的吸附作用,这部分水 分的蒸汽压低于纯水的,所以难以蒸发除去,需要在水的正常 沸点以上才能除掉。在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所 保持的水分称为空气干燥煤样水分(Mad) 。除去内在水分的 煤称为干燥煤。
表示在不含外在水分的条件下,燃料各组成成分 的质量百分数总和, 是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
收到基(下标符号为ar)
表示燃料中全部成分的质量百分数总和 是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%
2.2计算
m A m
ad
1
式中
m——试料的质量,g;
19 m1——灼烧后残渣质量, g。 2017/2/19
2.3.2 固硫作用对灰分测定结果的影响 --测定结果偏高 --重复性和再现性较差 2.3.3 避免固硫作用 良好通风 CaO 和 SO2 “不见面” 500℃前至少30min 500℃停留30min
5
干燥无矿物 质基 恒湿无矿物 质基
以假想无水、无矿物质状态的煤为基准
dmmf
6
以假想含最高水分、无矿物质状态的煤 为基准
mmf
二. 煤的工业分析
1 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。
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1.3 空气干燥煤样水分的测定
空气干燥煤样水分又称空气干燥基水分(Mad) ,测定方法 有三种。 A 通氮干燥法(适用于所有煤种) B 空气干燥法(适用于烟煤和无烟煤) C 微波干燥法(适用于褐煤和烟煤水分的快速测定)
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2.3 煤中矿物质在煤炭燃烧过程中的反应
(1)褐煤:多为块状,呈黑褐色,光泽暗,质地疏松;含挥发分 40%左右,燃点低,容易着火,燃烧时上火快,火焰大,冒黑 烟;含碳量与发热量较低(因产地煤级不同,发热量差异很 大),燃烧时间短,需经常加煤。 (2)烟煤:一般为粒状、小块状,也有粉状的,多呈黑色而有 光泽,质地细致,含挥发分30%以上,燃点不太高,较易点燃; 含碳量与发热量较高,燃烧时上火快,火焰长,有大量黑烟, 燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性,燃烧时易结渣。 (3)无烟煤:有粉状和小块状两种,呈黑色有金属光泽而发亮。 杂质少,质地紧密,固定碳含量高,可达80%以上;挥发分含 量低,在10%以下,燃点高,不易着火;但发热量高,刚燃烧 时上火慢,火上来后比较大,火力强,火焰短,冒烟少,燃 烧时间长,粘结性弱,燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧 用,以减轻火力强度。
外在水分和内在水分的和称为全水分 用Mt表示 。 2)、化合水 以化合的方式与煤中的矿物质结合的水,即通常说的结晶 水。如石膏中的水,CaSO4· 2H2O。游离水在105 ~110℃的温 度下,经过1 ~2h即可蒸发掉,而结晶水要在200℃以上才 能除掉。 在煤的工业分析中常测定原煤样的全水分和空气干燥煤 样水分,一般不测化合水。
煤质分析
一. 二. 三. 四. 概述 煤的工业分析 煤中全硫的测定 煤发热量的测定
一 .概述
1 煤的组成和分类
1.1煤的组成 煤是由有机质、矿物质和水三部分组成。 有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成碳和氢占有机 质的95%以上。硫在燃烧时也放热,但燃烧的产物SO2不但 腐蚀设备而且污染环境 矿物质主要是碱金属、碱土金属、铁、铝的碳酸盐、硫酸盐、 磷酸盐及硫化物。除硫化物外,其它的矿物质不能燃烧,正 是由于矿物质的存在,使煤的可燃比例减小,影响煤的发热 量。 1.2煤的分类 常见的三类:褐煤、烟煤、无烟煤
Mad ——煤样的空气干燥基水分;
m——煤样的质量,g; m1—— 煤样干燥后减轻的质量, g 。
煤的灰分不是煤中固有物质,而是煤在规定条件下,其中所有 可燃物质完全燃烧后以及煤中矿物质在一定温度下经过一系列分 解、氧化和化合等复杂反应所形成的残留物。用符号A表示。 煤的灰分几乎全部来自煤中的矿物质,但它的组成和性质与煤 中的矿物质不完全相同,是煤中矿物质的衍生物。 缓慢灰化法
仪器
2.1测定过程
称取粒度小于0.2mm的一般分析实验煤样1.0±0.1g,称准 至0.0002g,于已经在81510℃灼烧恒量的灰皿中,均匀平摊,每 cm2不超过0.15g,送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中,关 上炉门并使炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风。在不少于 30mind 时间将炉温缓慢升至500℃,并在此温度下保持30min。 然后继续升温至81510℃,关闭炉门,在此温度下继续灼烧1h。 取出灰皿,放在耐热瓷板或石棉板上,在空气中冷却5min左右, 移入干燥器中冷至室温(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。
磨口坩埚 高温炉 坩埚架
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坩埚盖外缘槽形, 此槽正好盖在坩埚口 的外缘上,在盖内边 有凹处,以备挥发释 2017/2/19 出。
高温炉 带热电偶和调温器,炉壁留有一பைடு நூலகம்排气孔。炉膛内必须有一个温度稳定的 恒温区,以保证炉内温度能恒定在90010℃范围内。
坩埚架
用镍铬丝制成,其 规格以能放置6个 坩埚为好, 大小 应与炉内 90010℃稳定温 度区相适应,放 在架上的炉堂底 距离20坩埚底部 应与~30mm。
1.1煤中水分的存在形态 1)、游离水 以物理吸附或附着方式与煤结合的水分称为游离水分,又 分为外在水和内在水。 外在水又成为自由水或表面水分。用Mf表示。此类水分是 在开采、贮存等过程中带入的,覆盖在煤粒表面上,其蒸汽压 与纯水的相同,在空气中风干1~2天后,即可蒸发除去,又称 风干水分,即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。 11 2017/2/19
2.3.1固硫作用 CaCO3 CaO+CO2 500℃开始分解,到800 ℃基本分解完全 FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 500℃前基本反应完全 CaO+SO2+O2 Ca SO4
空气干燥法的测定步骤:
(1).在预先干燥并称量过的称量瓶内迅速称取粒度小于 0.2mm的一般分析实验煤样1.0±0.1g,称准至0.0002g,平摊 在称量瓶中. (2)打开称量瓶盖,放入预先通入鼓风并已加热到105 ~ 110℃的干燥箱中,烟煤干燥1h, 无烟煤干燥1.5h。 (3) 取出后盖上盖子,放入干燥器中冷却至室温后称量,直 ; 到连续两次干燥后的质量减少不超过0.0010g或质量增加时 为止.根据煤样的质量损失计算水分的含量。当水分小于 2.00%时,不必进行检查性干燥。 结果计算:
干燥无灰基(下标符号为daf)
表示在不含水分和灰分的条件下,干燥无灰 燃料各组成成分的质量百分数总和, 干燥无灰基中只包含燃料的可燃成分,各成 分不受水分和灰分变化的影响, 煤炭交易。 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
干燥基(下标符号为d)
表示在不含水分的条件下干燥燃料各组成成分的 质量百分数总和 干基中各成分不受水分变化的影响 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%
结果计算
m1 Mt m
Mt——煤样的全水分;
m——煤样的质量,g;
m1—— 煤样干燥后减轻的质量, g 。
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方法B:空气干燥法,适用于烟煤和无烟煤 将称量瓶放入预先通入鼓风并已加热到105 ~110℃的空气 干燥箱中,在鼓风条件下烟煤干燥2h, 无烟煤干燥3h。其它步骤 同上。 方法C:微波干燥法,适用于烟煤和褐煤 煤样在微波炉内,利用微波发生器产生的交变电场作用,引 起摩擦发热,使水分迅速蒸发。特点:受热均匀,水分蒸发快; 不适用于无烟煤和焦炭等导电性较强的试样。 方法D:适用于外在水分高的烟煤和无烟煤 在预先干燥并称量过的浅盘中迅速称取粒度小于13mm的煤样 500±10g(准确至0.1g),均匀摊平,放入预先通入鼓风并已加热到 105 ~110℃的干燥箱中,烟煤干燥2h, 无烟煤干燥3h。将浅盘取 出,迅速称量。进行检查性干燥,每次30min,直到连续两次干燥 后的质量减少不超过0.5g或质量增加为止。在后一种情况下,采 用质量增加前一次的质量作为计算依据.
3. 挥发分的测定
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。 仪器
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2. “基”的含义
煤炭分析试验的结果与煤样在分析试验时所处的状 态直接相关,即同一煤样在相同的试验条件下,试验 结果会因煤样的状态不同而不同。这种“状态”除粒 度以外,主要指的是煤样的水分。所以,在提到某一 项试验结果时,必须同时说明这个结果是以何种状态 的煤样为基础得到的,这样的结果才算完整科学。 煤炭分析试验中的“基”,指的就是这种“状态”。 它含有“基准”、“基础”的意思。
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