煤和焦炭分析-煤的工业分析（工业分析课件）

情境四：煤和焦炭分析任务三：煤的工业分析知识点：不同基准分析结果的换算不同基准分析结果的换算煤的各种基准不同基准分析结果的换算1、收到基以收到状态的煤为基准，用符号“ar＂表示。收到基煤中含有的水分是收到基水分（Mar），除去此水分后，即为干燥煤。2、空气干燥基以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，用符号“ad”表示。空气干燥基煤中含有的水分是空气干燥煤样水分（Mad），除去此水分后，即为干燥煤。一、煤的各种基准3、干燥基

以假想无水状态的煤为基准，用符号“d”表示。4、干燥无灰基以假想无水、无灰状态的煤为基准，用符号“daf＂表示。5、干燥无矿物质基以假想无水、无矿物质状态的煤为基准，用符号“dmf”表示。6、恒湿无灰基以假想含最高内在水分、无灰状态的煤为基准，用符号“maf“表示。一、煤的各种基准

各种基准之间的关系如下表：一、煤的各种基准

以上煤的水分、灰分、挥发分和固定碳四种煤的工业分析测定项目，在表示分析结果时，必须指明基准。例如，Aad表示以空气干燥基煤表示的灰分，FCad则表示以空气干燥基表示的固定碳。煤中某一组分含量若以不同基准的煤表示时，会有不同的数据，不能进行相互比较。若要比较不同煤的某组分含量，应先换算为同一基准。根据要求如要对空气干燥基与其他基准进行换算时，可应用下列公式计算：二、不同基准分析结果的换算1、收到基煤样的灰分与挥发分

2、干燥基煤样的灰分和挥发分

二、不同基准分析结果的换算3、干燥无灰基煤样的挥发分

而当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量大于2％时，式中：Xar一收到基煤样的灰分产率或挥发分的质量分数；Xad一一空气干燥基煤样的灰分产率或挥发分的质量分数；Mar一收到基煤样水分的质量分数；Xd一干燥基煤样的灰分产率或挥发分的质量分数；Vdaf一干燥无灰基煤样的挥发分的质量分数。

二、不同基准分析结果的换算根据各种状态煤样之间的关系，总结换算公式如表4－1所示。表4－1煤的不同基准组分含量的换算

二、不同基准分析结果的换算项目未知基已知基收到基ar空气干燥基ad干燥基d干燥无灰基daf收到基（ar）空气干燥基（ad）干燥基（d）1-Mar1-Mad干燥无灰基（daf）1-Mar-Aar1-Mad-Aad1-Ad未知基=已知基×换算式例：某一煤样，其工业分析指标按不同基准计算的百分含量如下：

二、不同基准分析结果的换算成分收到基空干基干燥基干燥无灰基水分(M)/%10.002.00————灰分(A)/%25.7128.0028.57——挥发分(V)%27.5530.0030.6142.86固定碳FC/%36.7440.0040.8257.14总和/%100100100100Mad+Aad+Vad+FCad=100%Ad+Vd+FCd=100%Vdaf+FCdaf=100%

例：已知Vdaf=41.06%，Mad=2.83%，Aad=25.02%。求：Vad及Vd。解：Vad(%)=(100-Mad-Aad)/100×Vdaf

=(100-2.83-25.02)/100×41.06=29.62Vd(%)=100/(100-Mad)×Vad

=100/(100-2.83)×29.62=30.48

二、不同基准分析结果的换算

煤的各种基准不同基准分析结果的换算小结情境四：煤和焦炭分析任务三：煤的工业分析知识点：煤的发热量的测定煤的发热量的测定煤的发热量发热量测定的意义发热量的测定测定结果的校正1、煤的发热量

煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。2、热量的单位热量的表示单位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制热量单位Btu。我国过去惯用的热量单位为20℃卡，以下简称卡(cal)。1cal(20℃)=4.1816J。一、煤的发热量

由于各国法定的计量热量等的不同，所以国际贸易和科学交往中，尤其是采用进口苯甲酸（标明其cal/g）作为热量计的热容量标定时，一定要了解是什么温度（C）或条件下的热值（cal/g）,否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。为了使热量单位在国内外统一，必须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。一、煤的发热量3、煤的发热量表示方法（1）煤的弹筒发热量

煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（25～35个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25℃）。由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。弹筒发热量是热量计实测产生的热量，包括煤炭燃烧生成二氧化碳；氢燃烧生成水汽，冷却后凝结成水；煤中硫在高压氧气下燃烧生成三氧化硫，少量氮转化为氮氧化物，它们溶于水生成硫酸和硝酸。一、煤的发热量3、煤的发热量表示方法（2）煤的高位发热量

煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸的校正热（硫酸与二氧化硫生成热之差）及硝酸的生成热。一、煤的发热量3、煤的发热量表示方法（3）煤的低位发热量

煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。即将高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中的氢燃烧生成的水）的汽化热。一、煤的发热量3、煤的发热量表示方法（4）煤的恒湿无灰基高位发热量

恒湿，是指温度30℃，相对湿度96%时，测得的煤样的水分（或叫最高内在水分）。煤的恒湿无灰基高位发热量，实际中是不存在的，是指煤在恒湿条件下测得的恒容高位发热量，除去灰分影响后算出来的发热量。恒湿无灰基高位发热量是低煤化度煤分类的一个指标。一、煤的发热量4、热容量

量热系统在试验条件下温度上升1K所需的热量称为量热计的热容量，习惯上也叫做水当量，以J/K(或cal/℃)表示。一、煤的发热量煤的发热量的测定适用于泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭、碳质页岩等固体矿物燃料及水煤浆。煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。二、发热量测定的意义

煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。二、发热量测定的意义1、热量计构造

通用的热量计有两种：恒温式和绝热式。它们的差别只在于外筒及附属的自动控温装置，其余部分无明显区别。热量计包括以下主件和附件：（1）氧弹由耐热、耐腐蚀的镍铬或镍铬钼合金钢制成，需要具备三个主要性能：A不受燃烧过程中出现的高温和腐蚀性产物的影响而产生热效应；B能承受充氧压力和燃烧过程中产生的瞬时高压；C试验过程中能保持完全气密。三、发热量的测定弹筒容积为250～350mL，弹盖上应装有供充氧和排气的阀门以及点火电源的接线电极。新氧弹和新换部件(杯体、弹盖、连接环)的氧弹应15.0MPa(150atm)的水压试验，证明无问题后方能使用。此外，应经常注意观察与氧弹强度有关的结构，如杯体和连接环的螺纹、氧气阀和电极同弹盖的连接处等，如发现显著磨损或松动，应进行修理，并经水压试验后再用。另外，还应定期对氧弹进行水压试验，每次水压试验后，氧弹的使用时间不得超过一年。三、发热量的测定（2）内筒用紫铜、黄铜或不锈钢制成，断面可为圆形、菱形或其他适当形状。筒内装水2000～3000mL，以能浸没氧弹(进、出气阀和电极除外)为准。内筒外面应电镀抛光，以减少与外筒间的辐射作用。（3）外筒为金属制成的双壁容器，并有上盖。外壁为圆形，内壁形状则依内筒的形状而定，原则上要保持两者之间有10～12mm的间距，外筒底部有绝缘支架，以便放置内筒。三、发热量的测定

①恒温式外筒：恒温式热量计配置恒温式外筒。盛满水的外筒的热容量应不小于热量计热容量的5倍，以便保持试验过程中外筒温度基本恒定。外筒外面可加绝缘保护层，以减少室温波动的影响。用于外筒的温度计应有0.1K的最小分度值。②绝热式外筒：绝热式热量计配置绝热式外筒，外筒中装有电加热器，通过自动控温装置，外筒中的水温能紧密跟踪内筒的温度。外筒中的水还应在特制的双层上盖中循环。自动控制装置的灵敏度，应能达到使点火前和终点后内筒温度保持稳定(5min内温度变化不超过0.002K)；在一次试验的升温过程中，内外筒间的热交换量应不超过20J。三、发热量的测定（4）搅拌器螺旋桨式，转速400～600rmin为宜，并应保持稳定。搅拌效率应能使热容量标定中由点火到终点的时间不超过10min，同时又要避免产生过多的搅拌热(当内、外筒温度和室温一致时，连续搅拌10min所产生的热量不应超过120J)。（5）量热温度计内筒温度测量误差是发热量测定误差的主要来源。对温度计的正确使用具有特别重要的意义。三、发热量的测定

①玻璃水银温度计常用的玻璃水银温度计有两种：一是固定测温范围的精密温度计，一是可变测温范围的贝克曼温度计。两者的最小分度值应为0.01K，使用时应校正。两种温度计应每隔0.5K检定一点，以得出刻度修正值(贝克曼温度计则称为毛细孔径修正值)。贝克曼温度计除这个修正值外还有一个称为“平均分度值”的修正值。②各种类型的数字显示精密温度计需经过检定，证明其测温准确度至少达到0.002K(经过校正后)，以保证测温的准确性。三、发热量的测定2、氧弹式量热仪测定原理

取一定量的分析煤样在充满高压氧气的弹筒（浸没在装一定质量的水的容器—俗称内筒）内完全燃烧，生成的热被水吸收，水温升高，由水升高的温度，计算样品的发热量。3、试剂与仪器

（1）试剂①氧气：不含可燃成分，因此不许使用电解氧。②苯甲酸：经计量机关检定并标明热值的苯甲酸。三、发热量的测定（2）材料点火丝：直径0.1mm左右的铂、铜、镍铬丝或其他已知热值的金属丝，如使用棉线，则应选用粗细均匀、不涂蜡的白棉线。各种点火丝点火时放出的热量如下：铁丝：6700J/g(1602cal/g)；镍铬丝：1400J/g(335cal/g)；铜丝：2500J/g(598cal/g)；棉线：17500J/g(4185cal/g)。三、发热量的测定（3）仪器

全自动量热仪及其配套设备。4、测定步骤①系统启动后初始进入发热量试验界面，点击“发热量”前的单选钮，进入系统发热量测定状态。②在燃烧皿中精确称取分析试样（粒度小于0.2nm），0.9～1.1g（称量精确到0.0002g），放入燃烧皿中。三、发热量的测定4、测定步骤取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在电极柱上，注意要与试样保持良好接触或保持微小的距离（对易飞溅和易燃的煤），并注意勿使点火丝接触燃烧皿，以免形成短路而导致点火失败，甚至烧毁燃烧皿，同时还要注意防止两电极间以及燃烧皿与另一电极之间的短接。③在点火丝的中间位置系上棉线，棉线的末端和煤样接触。三、发热量的测定4、测定步骤④往氧弹中加入10mL蒸馏水，旋紧氧弹盖，要避免燃烧皿和点火丝的位置因受震动而改变，然后用自动充氧仪往氧弹中缓缓冲入氧气，直到压力达到2.8-3.0MPa，充氧时间不少于25s，如果不小心充氧压力超过3.2MPa，应停止实验，放掉氧气，重新充氧至3.2MPa以下。当钢瓶中氧气压力降到5.0MPa以下时，充氧时间应酌量延长，压力降到4.0MPa以下时，应更换新的氧气瓶。三、发热量的测定4、测定步骤⑤将氧弹放入内筒中，如氧弹无气泡漏出，则表面气密性良好，如果有气泡漏出，则表面漏气，应找出原因，加以纠正，重新充氧。⑥确认处于发热量测试状态，按要求在工具窗口输入添加物热值、点火热和注水时间，输入一次以后保持并在主界面显示，如：热容量、点火热、添加物热值等。输入试样编号和试样质量后即可进入试验过程，自动注水、调节、测量、排水等。⑦实验结束，换算出试验结果，显示在界面下部，可存储或通过打印机打印数据结果。三、发热量的测定5、结果计算恒温式量热计结果计算：绝热式量热计：三、发热量的测定式中，Qb，ad—分析试样的弹筒发热量，J/g；E—热量计的热容量，J/K；H—贝克曼温度计的平均分度值；C—冷却校正值（对于绝热式量热计为0），K；t0—点火时内筒的温度，℃；tn—终点时内筒的温度，℃；h0—温度计刻度校正，t0刻度修正值，℃；hn—温度计刻度校正，tn刻度修正值，℃；q1—点火热，J；q2—添加物如包纸等产生的总热量，J；m—试样质量，g。三、发热量的测定1、温度计校正根据检定证书中所给的修正值(在贝克曼温度计的情况称为毛细孔径修正值)校正点火温度t0和终点温度tn，再由校正后的温度(t0+h0)和(tn+hn)求出温升，其中h0和hn分别代表t0和tn的刻度修正值。2、平均分度值的校正若使用贝克曼温度计，需进行平均分度值的校正。具体做法是：四、测定结果的校正

调定基点温度后，应根据检定证书中所给的平均分度值计算该基点温度下的对应于标准露出柱温度(根据检定证书所给的露出柱温度计算而得)的平均分度值H0。在试验中，当试验时的露出柱温度te与标准露出柱温度ts相差3℃以上时，按下式计算平均分度值H：H0—该基点温度下对应于标准露出柱温度时的平均分度值；ts—该基点温度所对应的标准露出柱温度，单位为摄氏度(℃)；te—试验中的实际露出柱温度，单位为摄氏度(℃)；四、测定结果的校正3、冷却校正绝热式热量计的热量损失可以忽略不计，因而无需冷却校正。恒温式热量计的内筒在试验过程中与外筒间始终发生热交换，对此散失的热量应予校正，办法是在温升中加以一个校正值C，这个校正值称为冷却校正值，计算方法如下：首先根据点火时和终点时的内外筒温差(t0-tj)和(tn-tj)从v-(t-tj)关系曲线①中查出相应的v0和vn。或根据预先标定出的下式计算出v0和vn：四、测定结果的校正4、点火丝校正在熔断式点火法中，应由点火丝的实际消耗量(原用量减掉残余量)和点火丝的燃烧热计算试验中点火丝放出的热量。在棉线点火法中，首先算出所用的一根棉线的燃烧热(剪下一定数量适当长度的棉线，称出它们的质量，然后算出一根棉线的质量，再乘以棉线的单位热值)，然后确定每次消耗的电能热。注：电能产生的热量=电压(V)×电流(Ａ)×时间(s)。二者放出的总热量即为点火热。四、测定结果的校正

煤的发热量发热量测定的意义发热量的测定测定结果的校正小结情境四：煤和焦炭分析任务三：煤的工业分析知识点：固定碳的计算固定碳的计算煤的固定碳固定碳的计算

煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。

固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。一、煤的固定碳

式中FCad—空气中干燥煤样的固定碳含量，％；

Mad—空气中干燥煤样的水分碳含量，％；Aad—空气中干燥煤样的灰分含量，％；Vad—空气中干燥煤样的挥发分含量，％。二、固定碳的计算FCad=100-（Mad+Aad+Vad）

煤的固定碳固定碳的计算小结情境四：煤和焦炭分析任务三：煤的工业分析知识点：煤的灰分的测定煤的灰分的测定煤的灰分煤的灰分的测定

煤的灰分：指在规定条件下煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在一定温度下产生一系列分解、化合等反应后剩余的残渣。1、灰分的来源煤的灰分来自煤中的矿物质，包括如下几部分：（1）原生矿物质煤的原生矿物质是成煤植物在生长过程中，从土壤中吸收的碱金属和碱土金属的盐类，其含量一般为2％一3％。这类盐类与煤的有机质结合紧密不易分离。一、煤的灰分（2）次生矿物质在成煤过程中，由外界混到煤层中的矿物质而形成了次生矿物质。次生矿物质在煤中分布较均匀，含量一般不高。原生矿物质和次生矿物质总称为煤的内在矿物质。以内在矿物质所形成的灰分称之为内在灰分。内在矿物质难以用洗选的方法去除。（3）外来矿物质在采煤过程中混入的矿顶、底板及夹矿层的矿石、泥、沙等称为外来矿物质。这类矿物质由于是从外界引入的，在煤中的分布很不均匀，可采用洗选的方法将其除去。一、煤的灰分

煤中矿物质燃烧后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合，有一部分变成气体逸出，留下的残渣就是灰分。灰分通常比原物质含量要少，因此根据灰分，用适当公式校正后可近似地算出矿物质含量。2、煤中灰分对工业利用的影响煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计价中，灰分是计价的基础指标；在发热量计价中，灰分是计价的辅助指标。一、煤的灰分

灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。煤用作动力燃料时，灰分增加，煤中可燃物质含量相对减少。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量，影响了锅炉操作（如易结渣、熄火），加剧了设备磨损，增加排渣量。煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。一、煤的灰分

1、高温下煤发生的反应

以高温灼烧法测定煤中灰分的含量时，将伴随发生一系列的物理和化学反应，主要的反应如下：①当温度在400℃左右时：CaSO4·2H2O=CaSO4+2H2O↑Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O↑即煤中的硫酸盐和硅酸盐发生脱水反应，失去结晶水。二、煤的灰分的测定

②当温度在500℃左右时：CaCO3=CaO+CO2↑FeCO3=FeO+CO2↑即煤中的碳酸盐在温度高于500℃时，则发生分解反应，生成氧化物和二氧化碳。二、煤的灰分的测定

③当温度在600℃左右时：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑2CaO+2SO2+O2=2CaSO44FeO+O2=2Fe2O3即在400～600℃时，由于空气中氧的作用，发生了氧化反应。但由于SO2与CaO发生反应生成了CaSO4，使测定结果偏高。为使反应完成，一般让煤样在500℃时保温一定时间，使煤中的黄铁矿硫和有机硫被完全氧化。二、煤的灰分的测定

④当温度高于700℃时：当温度高于700℃时，煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解，待温度达到800℃时分解反应基本完成，因此，煤的灰分测定温度规定为（815±10）℃。灰分的测定包括缓慢灰化法和快速灰化法两种。缓慢灰化法作为仲裁法；快速灰化法则作为例常分析方法。二、煤的灰分的测定

2、缓慢灰化法（1）方法原理

称取一定量的空气干燥煤样于灰皿中，放入马弗炉中，以一定的速度加热到（815±10）℃，灰化并灼烧到质量恒定。根据灼烧后残留物（灰分）的质量与试样质量，计算出灰分的含量。二、煤的灰分的测定（2）主要设备

灰分测定的仪器与设备有：

①马弗炉：该炉能保持温度为（815±10）℃）。炉膛具有足够的恒温区，炉后壁的上部带有直径为25～30mm的烟窗，下部离炉膛底20～30mm处有一插热电偶的小孔，炉门上有一直径为20mm的通气孔。②瓷灰皿：长方体的器皿，底面长为45mm，宽22mm，高14mm（图4-1）。二、煤的灰分的测定

③耐热瓷板或石棉板：尺寸要与炉膛相适应。二、煤的灰分的测定图4-1灰皿

（3）测定步骤①用预先灼烧至质量恒定的灰皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.1）g，精确至0.0002g，平摊在灰皿中，使每cm2的质量不超过0.15g。②将灰皿送入不超过100℃的马弗炉中，关上门并使炉门留有15mm左右的缝隙，在不少于30min时间内将炉温缓慢上升至500℃，并在此温度下保持30min，继续升到（815±10）℃，并在此温度下灼烧1h。二、煤的灰分的测定

（3）测定步骤③从炉中取出灰皿，放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却只室温（约20min)后，称量。④进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼烧的质量变化不超过0.001g为止，用最后一次灼烧后的质量为计算依据。灰分低于15％时，不必进行检查性灼烧。二、煤的灰分的测定

3、快速灰化法——马弗炉法（1）方法原理

将装有空气干燥煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热到（815±10）℃马弗炉中灰化并灼烧到质量恒定。根据灼烧后残留物（灰分）的质量占试样质量分数作为灰分产率。（2）测定步骤①用预先灼烧至质量恒定的灰皿，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.1）g，精确至0.0002g，平摊在灰皿中，使每cm2的质量不超过0.15g。二、煤的灰分的测定

（2）测定步骤②将有煤样的灰皿预先分排放在耐热瓷板或石棉板上。将马弗炉加热到850℃，打开炉门，将放有灰皿的耐热瓷板或石棉板缓慢推入马弗炉中，先使第一排灰皿中的煤样灰化。待5～10min后，煤样不再冒烟时，以每分钟不大于2mm的速度把二、三、四排灰皿顺序推入炉内炽热部分（若煤样着火爆炸试验作废）。关上门，在（815±10）℃下灼烧40min。③从炉中取出灰皿，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min)后，称量。二、煤的灰分的测定

（3）结果计算

式中：Aad—空气中干燥煤样的灰分产率，％；m1—残留物的质量，g；m—煤样的质量，g。二、煤的灰分的测定

4、快速灰化法——灰分快速测定仪测定法（1）方法原理

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（如图4-2）的传送带上，煤样被自动送入仪器内完全灰化，然后送出。（2）测定步骤①将灰分快速测定仪预先加热至（815±10）℃。②开动传送带，将传送速度调至17mm/min左右或者其它合适速度。二、煤的灰分的测定

（2）测定步骤③称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（0.1±0.01）g，置于已经恒重的灰皿中，轻轻摇动灰皿，使煤样均匀地平摊在灰皿底部。④将盛有煤样的灰皿放在灰分快速测定仪的传送带上，灰皿即自动送入炉中。⑤当灰皿从炉内送出时，取下放在耐热瓷板或者石棉板上，在空气中冷却5min左右，然后送入干燥器中冷却至室温（约20min）后，称量。二、煤的灰分的测定

图4-2灰分快速测定仪二、煤的灰分的测定

煤的灰分煤的灰分的测定高温下煤发生的反应缓慢灰化法快速灰化法马弗炉法灰分快速测定仪法小结情境四：煤和焦炭分析任务三：煤的工业分析知识点：煤的挥发分的测定煤的挥发分的测定煤的挥发分挥发分测定意义挥发分的测定

煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。产率因所用坩埚大小、形状、材料的不同以及加热的温度、时间等试验条件的不同而不同。挥发分测定是一种条件性很强的规范性试验。一、煤的挥发分

样品挥发分产率因煤的品种不同而不同。褐煤挥发分为45～50％，烟煤为10～50％，无烟煤则小于10％，是煤炭分类的重要指标，也提供了煤适用于何种工艺加工过程的信息。我国规定测定挥发分的条件是用特制的挥发分测定瓷坩埚（如图4-3、4-4），瓷坩埚在（900±10）℃的温度下，灼烧7min。一、煤的挥发分图4-3坩埚架夹

（a）坩埚（b）坩埚盖图4-4挥发分坩埚一、煤的挥发分

煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。

挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。二、挥发分测定的意义1、方法原理称取一定量的空气干燥煤样，放在带盖的瓷坩锅中，在（900±10）℃温度下，隔绝空气加热7min，以减少该煤样的水分含量（Mad）作为挥发产率。2、方法步骤①用预先在900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩锅，称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.01）g，精确至0.0002g，然后轻轻振动坩锅，使煤样摊平，盖上盖，放在坩锅架上。褐煤和长焰煤应预先压饼，并切成约3mm的小块。三、挥发分的测定2、方法步骤②将马弗炉预先加热至920℃左右，迅速将放有坩锅的架子送入恒温区内并关上门，准确加热7min，坩锅及架子刚放入后，炉温灰有下降，但必须在3min内使温度恢复，否则此试样作废，加热时间包括温度恢复时间在内。③从炉内取出坩锅，放在空气中冷却5min，移入干燥器中冷却至室温（约20min）后，称量。三、挥发分的测定3、结果计算空气干燥煤样的挥发分按下式计算：当空气干燥煤样中碳酸盐及二氧化碳含量为2％～12％时，则当空气干燥煤样中碳酸盐及二氧化碳含量大于12％时，则三、挥发分的测定3、结果计算

式中Vad－空气干燥煤样的挥发分产率，％；m1－煤样加热后减少的质量，g；m－煤样的质量，g；Mad－空气干燥煤样的水分含量，％；（CO2）ad－空气干燥煤样中碳酸盐及二氧化碳的含量，％；（CO2)ad（焦渣）－焦渣中二氧化碳对煤样量的质量分数，％。三、挥发分的测定

煤的挥发分挥发分测定的意义挥发分的测定小结情境四：煤和焦炭分析任务三：煤的工业分析知识点：煤中水分的测定煤中水分的测定煤中的水煤中水分的测定

煤中的水分属杂质组分。在煤的燃烧过程中，水分受热逸出，除降低热值外，还能与燃烧气中的一些组分互相作用，产生对设备、管道、触媒（催化剂）等造成损害的物质，如SO2与H2O作用生成H2SO3等。因此，煤中水分的含量将影响煤质的质量，是经常要进行检验的项目之一。

煤中水分按存在形态的不同分为两类，即游离水和化合水。1、游离水游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分。游离水又分为外在水分和内在水分。（1）外在水分外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。一、煤中的水（2）内在水分内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100℃以上的温度经过一定时间才能蒸发。（3）全水分煤中全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。必须指出的是，化验室里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。一、煤中的水（3）全水分化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的水分为内在水分。显然，化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试时空气的湿度和温度有关。一、煤中的水2、化合水

化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙（NaSO4.2H2O）和高岭土（Al2O3.2SiO2.2H2O）中的结晶水。游离水在105～110℃的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200℃以上才能分解析出。一、煤中的水

煤中水分的测定有三种方法：通氮干燥法、甲苯蒸馏法和空气干燥法。1、通氮干燥法（1）方法原理

称取一定量的空气干燥煤样，置于105～110℃干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出水分的含量。（2）测定步骤①用预先干燥和称量过的称量瓶称取粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样（1±0.1）g，精确至0.0002g，平摊在称量瓶中。二、煤中水分的测定（2）测定步骤②打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气（在称量瓶放入干燥箱前10分钟开始通气，氮气流量以每小时换气15次）并已加热道105－110℃的干燥箱中。烟煤干燥1.5h，褐煤和无烟煤干燥