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1 煤炭基础知识培训 采样 制样与检测 主讲 乔laoshi 2 第一章煤炭采样 采样即按规定的方法 GB475 GB T19494等 采取有代表性煤样的过程 其目的是通过采取少量煤样的质量来判定整批煤质量是否达到要求 采样是采样 制样与检测三个环节中的基础和关键 采样不准确 则其他都无从谈起 又由于煤炭本身就是一种质地极不均匀的混合物 因此 更加体现出采样工作的重要性 采样的基本要求是被采样批煤的所有颗粒都可能进入采样设备 每一个颗粒都有相等的机率被采入试样中 3 第一章煤炭采样 术语和定义批需要进行整体性质测定的一个独立煤量 采样单元从一批煤中采取一个总样的煤量 一批煤可以是一个或多个采样单元 子样采样器具操作一次或截取一次煤流全横截断所采取的一份样 总样从一采样单元取出的全部子样合并成的煤样 标称最大粒度与筛上物累计质量分数最接近 但不大于 5 的筛子相应的筛孔尺寸 精密度在规定条件下所得独立试验结果间的符合程度 4 第一章煤炭采样 采样方案选择采样原则上按GB475规定的基本采样方案进行 在下列情况下应另行设计专用采样方案 专用采样方案在取得有关方同意后方可实施 1 采样精密度用灰分以外的煤质特性参数表示时 2 要求的灰分精密度值小于表1所列值时 3 经有关方同意需另行设计采样方案时 无论基本采样方案或专用采样方案 都应按GB475附录c规定进行采样精密度核验和偏倚试验 确认符合要求后方可实施 5 第一章煤炭采样 基本采样方案采样精密度原煤 筛选煤 精煤和其他洗煤 包括中煤 的采样 制样和化验总精密度 灰分 Ad 如表1规定 影响采样精密度的因数 1 煤的变异性 一般以初级子样方差量度 2 从该批煤中采取的总样 采样单元 的数目 3 每个总样的子样数目 最关键 4 与标称最大粒度相应的样品质量 6 第一章煤炭采样 例如 Ad 20 原煤采取60个子样点数的精密度是 2 如果将采样点提高90个 则采样精密度是多少 7 第一章煤炭采样 基本采样单元子样数原煤 筛选煤 精煤及其他洗煤 包括中煤 的基本采样单元子样数列于表2 8 第一章煤炭采样 采样单元煤量少于1000t时的子样数采样单元煤量少于1000t时子样数根据表2规定子样数按比例递减 但最少不应少于表3规定数 9 第一章煤炭采样 例如 原煤 采样单元600吨 船舶采样 则子样数目同比例减少为600 1000 60 36 30 因此按36个子样采取 原煤 采样单元200吨 船舶采样 则子样数目同比例减少为200 1000 60 12 30 因此按30个子样采取 采样单元煤量大于1000t时的子样数采样单元煤量大于1000t时的子样数按下式计算 10 第一章煤炭采样 批煤采样单元数的确定一批煤可作为一个采样单元 也可按下式划分为m个采样单元 11 第一章煤炭采样 试样质量总样的最小质量 12 第一章煤炭采样 子样最小质量子样最小质量按下式计算 但最少为0 5kg 部分粒度的初级子样最小质量 13 第一章煤炭采样 注意 为保证采样精密度符合要求 当按公式计算的子样质量和表2和表3给出的子样数采样但总样质量达不到表4规定值时 应增加子样数或子样质量直至总样质量符合要求 否则 采样精密度很可能会下降 14 第一章煤炭采样 人工采样工具人工采样工具的基本要求为 1 采样器具的开口宽度应满足下式的要求且不小于30mm 2 器具的容量应至少能容纳1个子样的煤量 且不被试样充满 煤不会从器具中溢出或泄漏 3 如果用于落流采样 采样器开口的长度大于截取煤流的全宽度 前后移动截取时 或全厚度 左右移动截取时 4 子样抽取过程中 不会将大块的煤或矸石等推到一旁 5 粘附在器具上的湿煤应尽量少且易除去 15 第一章煤炭采样 人工采样工具图例 16 第一章煤炭采样 静止煤采样方法静止煤采样应首选在装 堆或者卸船过程中进行 如不具备装煤或卸船过程中采择的条件 也可对静止煤直接采样 直接从静止煤中采样时 应采取全深度试样或不同浓度 上 中 下或上 下 的试样 在能够保证运输工具中的煤的品质均匀且无不同品质的煤分层装载时 也可从运输工具顶部采取 在从火车 汽车和驳船顶部煤采取的情况下 在装车 船 后应立即采样 在经过运输后采样时 应挖坑至0 4米以下采取 取样前应将滚落在坑底的煤块和矸石清除干净 1 系统采样法将采样车厢 船舶表面划分成若干小块并编号 然后一次轮流从各车 船的各个小块中部采取1个子样 第一个车 船的小块中随机采取 其余子样顺序从后续编号位置从后续车 船中轮流采取 本法仅适用于每车采取的子样相等的情况 将车厢分成若干个边长为1m 2m的小块并编上号 在每车子样数超过2个时 还要将相继的 数量与欲采子样数相等的号编成一组并编号 如每车采3个子样时 则将1 2 3号编为第一组 4 5 6号编为第二组 依此类推 先用随机方法决定第一个车箱采样点位置或组位置 然后顺着与其相继的点或组的数字顺序 从后继的车箱中依次轮流采取子样 17 第一章煤炭采样 2 随机采样法将采样车厢 船舶表面划分成若干小块并编号 制作数量与小块数量相等的号牌且编号 一个号牌对应一个小块 将号牌放入一个不透明的袋子中 决定第一个车 船的子样位置时 从袋中取出数量与需采取子样数量相同的号牌 并从与号牌对应的小块中采取子样 然后将抽出的号牌放入另外一个袋子 决定第2个车 船的子样位置时 从原袋剩余的牌子中抽取数量与要从该车 船采取子样数相同的号牌 并从于号牌相应的小块中采取于样 如此交替 直到采取完毕 18 第一章煤炭采样 火车 汽车和其他小型运载工具 驳船采样可以按照以上方法进行子样分布 由于技术和安全的原因 不推荐直接从轮船的船舱采样 轮船采样应在装船或卸船时 在其装 卸 的煤流中或小型运输工具如汽车上进行 煤堆的采样应当在堆堆或卸堆过程中 或在迁移煤堆过程中 以下列方式采取子样 于皮带输送煤流上 小型运输工具如汽车上 堆 卸过程中的各层新工作表面上 斗式装载机卸下的煤上以及刚卸下并未与主堆合并的小煤堆上采取子样 不耍直接在静止的 高度超过2m的大煤堆上采样 当必须从静止大煤堆表面采样时 也可以使用以下所述程序 但其结果极可能存在较大的偏倚 且精密度较差 从静止大煤堆上 不能采取仲裁煤样 19 第一章煤炭采样 在堆 卸煤新工作面 刚卸下的小煤堆采样时 根据煤堆的形状和大小 将工作面或煤堆表面划分成若干区 再将区分成若干面积相等的小块 根据煤堆的不同锥度和及子样数目 均匀分布在煤堆的顶 腰 底的部位上 煤堆底部的小块应距地面0 5m 然后用系统采样法或随机采样法决定采样区和每区采样点 小块 的位置 从每一小块采取1个全深度或深部或顶部煤样 在非新工作面情况下 采样时应先除去0 2m的表面层 需挖坑采样时 取样前应将滚落在坑底的煤块和矸石清除干净 采样时 采样器应不被试样充满或从中溢出 而且子样应一次采出 多不扔 少不补 20 第一章煤炭采样 21 第一章煤炭采样 采样注意事项 1 采样点位及均匀布置 不人为避开2 子样数量 子样重量及均匀度 3 煤炭质量的差异对子样数量的影响4 煤炭标称最大粒度对子样重量影响5 车运煤注意上下煤质基本一致6 煤堆要关注质量差异大的分堆7 水分样采取密封保管 22 第一章煤炭采样 章末复习1 采样的技术要点是什么 答 要有足够的子样数 以保证采样精密度符合要求 每个子样要有一定的数量 采样点要正确定位 要有适当的采样工具或机械 差 这样可避免采样产生系统无误 2 国标对采样工具有何要求 答 采样铲 用于煤流和静止煤中采样 铲的长和宽不小于被采煤最大粒度的2 5 3倍 不大于150mm的块煤用长X宽为300X250mm的尖铲 接斗 用于落煤流处 接斗的开口尺寸不小于被采煤的2 5 3倍 接斗的容量能容纳输送机最大运量时煤流全断断面的全部煤量 静止煤采样的其它机械 满足以下全部采样的人工或机械采样都可运用 A 采样器开口尺寸为被采煤最大粒度的2 5 3倍 B 能在国标规定的采样点上采样 C 采取的子样能满足国标要求 不损失煤样 D 性能可靠 不发生影响采样和煤炭正常生产运输的故障 E 经权威部门鉴定无系统偏差 精密度达到国标要求 23 第一章煤炭采样 3 一堆原煤的筛分试验结果如下 150mm粒度占1 2 150 100mm粒度占1 2 100 50mm粒度占1 8 50 25mm粒度占4 8 25 0mm占91 则这堆原煤的标称最大粒度 C A 150mmB 100mmC 50mmD 25mm4 如何设计煤堆采样方案 答 首先估算被采煤堆的大致煤量 根据算出应采的最少子样数目 子样点布置 1 依据煤堆形状将子样点分布在煤堆的顶 腰 和底 距地面0 5米 上 采样时应先除去0 2米的表面层 2 按比例分配子样数在顶 腰 底部 按已确定的子样数依据 均匀布点 的原则 按等距离或等弧度布置子样点 煤堆坡度大时 上方的大块煤或研石滚落下落 应彻底清除掉 采取的煤样应立刻放入密闭且不受污染的容器内 采样结束拴好标签 5 1000t原煤 当采集60个子样时 采样精密度达到 2 问只采集10个子样 采样精密度为多少 答 P1 P2 n2 n1P2 4 60 10 24P2 4 94 24 第二章煤样制备 制样总则制样的目的是将采集的煤样 经过破碎 混合和缩分等程序制备成能代表原来煤样的分析 试验 用煤样 制样方案的设计 以获得足够小的制样方差和不过大的留样量为准 煤样制备和分析的总精度为0 05A2 并无系统偏差 对需要检验与煤样制备精密度有关的设备和制备程序要及时进行试验加以确认 25 第二章煤样制备 设施 设备和工具煤样室 包括制样 贮样 干燥 减灰等房间 应宽大敞亮 不受风雨及外来灰尘的影响 要有防尘设备 制样室应为水泥地面 堆掺缩分区 还需要在水泥地面上铺以厚度6mm以上的钢板 贮存煤样的房间不应有热源 不受强光照射 无任何化学药品 26 第二章煤样制备 适用制样的破碎机为颗式破碎机 锤式破碎机 对辊破碎机 钢制棒 球 磨机 其他密封式研磨机以及无系统偏差 精密度符合要求的各种缩分机和联合破碎缩分机等 手工磨碎煤样的钢板和钢辊 不同规格的二分器 如图1 二分器的格槽宽度为煤样最大粒度的2 5 3倍 但不小于5mm 格槽数目两侧应相等 各格槽的宽度应该相同 格槽等斜面的坡度不小于600 27 第二章煤样制备 十字分样板 平板铁锹 铁铲 镀锌铁盘或搪瓷盘 毛刷 台秤 托盘天平 增花磅称 清扫设备和磁铁 贮存全水分煤样和分析试验煤样的严密容器 振筛机和孔径为25 13 6 3 1和0 2mm及其他孔径的方孔筛 3mm的圆孔筛 可控制温度在45 50 的鼓风干燥箱 28 第二章煤样制备 29 第二章煤样制备 破碎 在制样过程中 用机械或人工方法减小煤样粒度的过程 混合 按规定方法把煤样混合均匀的过程 缩分 按规定方法把煤样分成具有代表性的几部分 将其中一份或多份留下 故它是质量减少的过程 筛分 分离出不符合要求的颗粒的操作过程 30 第二章煤样制备 缩分后留样质量与粒度的对应关系 31 第二章煤样制备 堆锥四分法缩分煤样 是把已破碎 过筛的煤样用平板铁锹铲起堆成圆锥体 再交互地从煤样堆两边对角贴底逐锹铲起堆成另一个圆锥 每锹铲起的煤样 不应过多 并分两三次撒落在新锥顶端 使之均匀地落在新锥的四周 如此反复堆掺三次 再由煤样堆顶端 从中心向周围均匀地将煤样摊平 煤样较多时 或压平 煤样较少时 成厚度适当的扁平体 将十字分样板放在扁平体的正中 向下压至底部 煤样被分成四个相等的扇形体 将相对的两个扇形体弃去 留下的两个扇形体按图2程序规定的粒度和质量限度 制备成一般分析煤样或适当粒度的其他煤样 煤样经过逐步破碎和缩分 粒度与质量逐渐变小 混合煤样用的铁锹 应相应地适当改小或相应地减少每次铲起的煤样数量 32 第二章煤样制备 全水分煤样的制备测定全水分的煤样既可由水分专用煤样制备 也可在制备一般分析煤样过程中分取 除使用一次能缩分出足够数量的全水分煤样的缩分机外 煤样破碎到规定粒度后 稍加混合 摊平后立即用九点法 布点如图3 缩取 装入煤样瓶中封严 装样量不得超过煤样瓶容积的3 4 称出质量 贴好标签 速送化验室测定全水分 全水分煤样的粒度和质量详见GB211 全水分煤样的制备要迅速 33 第二章煤样制备 34 第二章煤样制备 章末复习1 制样技术要点制样技术要点制样技术要点制样技术要点 进入制样室更换专用鞋 戴口罩 制样时要详细登记矿别 煤种 品种 粒度 采样地点 样品数量 子样数及子样质量等 制样前要清扫设备 钢板及工具钢板 制样要严格按照制样流程规定的不同粒度下保留最少重量的关系 粒度大于25 的煤样未经破碎不允许缩分 煤样通过13 筛子后要快速 稍加掺合用九点法缩取不少于2kg全水分煤样并尽快测定全水分 每次掺合 缩分前钢板必须清理干净 煤样通过6 筛子后必须用二分器缩分煤样 煤样通过3 圆孔筛后用二分器直接缩分出 100g分析煤样和 500g备查煤样 备查煤样瓶内 外放 贴内容一致的标签 分析煤样在过0 2mm筛前一定要用磁铁吸去煤中铁屑 0 2mm分析煤样一定要确保达到空气干燥状态后才可装瓶 35 第二章煤样制备 2 制样过程的五个工序和作用 工序 破碎 筛分 混合 缩分 干躁 作用 破碎 在于增加煤样的颗粒数目 以减少后续缩分步骤产生的误差 提高制样精密度 减小粒度 筛分 把未破碎到规定粒度的煤粒分离出来再破碎 使煤样全部达到所需要的粒度 增加分散程度 以减少制样误差 混合 把不均匀的煤样均匀化 为下步缩分做好准备 以减少缩分误差 缩分 在保证煤样具有代表性的前提下 逐步减少煤样的数量 以最终获得满足要求的一定量的化验用试样 干燥 使煤样畅通地通过破碎机 二分器和过筛不粘筛孔 最好在取完全水分煤样后再进行干燥 36 第二章煤样制备 3 缩分方法有哪些 堆锥四分法 用于煤量大 粒度大 水分大的煤 九点法缩分 A 适用于全水分煤样的缩分 B 操作迅速 C 在弃样中取 D 必须堆锥一次 E 半径指底圆半径 F 每点取样量应一致 G 13mm 2kg 6mm 500g 二分器缩分 机械缩分 A 经检验合格后方可使用 B 无须预先混合煤样 人工缩分方法有堆锥四分法和二分器缩分法两种 其中二分器缩分精密度高 因为二分器在缩分过程中同时起到了充分掺合的作用 37 第二章煤样制备 4 有250kg原煤样 要制取粒度小于13mm的测定全水分的煤样2kg 问在此过程中 总共缩分多少次 缩分比为多少 答 缩分4次 缩分比为 250 15 6 16 1 38 第二章煤样制备 5 二分器的使用技术要点有哪些 使用前检查格槽宽度 平行 等距 与粒度一致 检查是否有煤粒搭桥 入料时要往复摆动 幅度不能超过二分器的两端 入料时二分器上不允许有煤样堆积 振荡入料 缩分后 任取一边作留样 多次缩分交替留 弃样 水分较高的煤样应干燥后再缩分 缩分完毕 检查是否有煤堵塞二分器 39 第二章煤样制备 6 国标对二分器结构有什么要求 槽式二分器由许多斜底左右交错的分样格槽组成 二分器的格槽宽为煤样最大粒度的2 5 3倍 但不小于5mm 格槽数目两侧应相等 各格槽的宽度应相同 格槽等斜面的坡度不小于60 有两个等容量的接样斗 40 第三章煤样检测 煤的组成 1 工业分析组成 水分 M 灰分 A 挥发分 V 固定碳 Fc 其中水分和灰分为不可燃成分 2 元素分析组成 碳 C 氢 H 氧 0 氮 N 硫 S 煤的工业分析与元素分析是煤质分析的基本内容 通过工业分析 可以初步判断煤的性质 种类和工业用途 元素分析主要用于了解煤的元素组成 由于工业分析方法较为简便 故应用较广泛 41 第三章煤样检测 工业分析 煤的工业分析也称为煤的实用分析或技术分析 包括煤的水分 灰分 挥发分的测定和固定炭的计算四项内容 水分和灰分可反映出煤中无机质的数量 而挥发分和固定炭则初步表明了煤中有机质的数量与性质 42 第三章煤样检测 煤中的水分煤中的水分 按其在煤中存在的形态 可以为外在水分 内在水分和化合水分 简记符号M 1 外在水分 Mf 煤的外在水分是指煤在开采 运输 储存和洗选过程中 附着在煤的颗粒表面以及直径大于10 5cm的毛细孔中的水分 也就是当煤在室温下的空气中放置时 外在水分不断蒸发 直至与空气的相对湿度达到平衡时为止 此时失去的水分就是外在水分 含有外在水分的煤称为收到基 仅失去外在水分的煤则称为空气干燥基 煤质化验通常采用空气干燥煤样进行 现行国家标准规定 在制备煤样时 若在室温下连续干燥1小时后煤样质量变化 0 1g 则为达到空气干燥状态 43 第三章煤样检测 2 内在水分 Mad 煤的内在水分是指在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所保持的水分 因此 将空气干燥煤样加热至105 110 时所失去的水分即为内在水分 失去内在水分的煤称为干燥煤 当环境的相对湿度为96 温度为30 且煤样内部毛细孔吸附的水分达到平衡 饱和 状态时 内在水分达到最大值 此时的内在水分即称为最高内在水分 全水分 Mt 是指煤的内在水分和外在水分的和 44 第三章煤样检测 3 化合水煤中的化合水是指以化学方式与矿物质结合的 除去全水分后仍保留下来的水分 即通常所说的结晶水和结合水 化合水含量不大 在工业分析中一般不考虑 此外 煤的有机质中的氢和氧在干馏或燃烧时生成的水称为热结水 亦不在工业分析的考虑之列 水分对煤利用的影响一般说来 水分是煤中无利有害的无机物质 这是因为 1 在运输时 煤的水分增加了运输负荷 在寒冷地带水分易冻结2 对煤进行机械加一时 煤中水分过多将造成粉碎 筛分困难 降低生产效率 损坏设备3 燃烧时降低了煤的有效发热量 45 第三章煤样检测 水分检测方法 外水 Mf 在预先干燥和已称量过的浅盘内迅速称取 13mm的煤样 500 10 g 称准至0 1g 平摊在浅盘中 于环境温度或不高于40 的空气干燥箱中干燥到质量恒定 连续干燥1h 质量变化不超过0 5g 记录恒定后的质量 称准至0 1g 对于使用空气干燥箱干燥的情况 称量前需使煤样在试验室环境中重新达到湿度平衡 46 第三章煤样检测 式中 Mf 煤样的外在水分 用质量分数表示 m 称取的 13mm煤样质量 单位为克 g m1 煤样干燥后的质量损失 单位为克 g 47 第三章煤样检测 内在水分 Mad 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 式中 Mad 空气干燥煤样的水分 单位为百分数 m 称取的空气干燥煤样的质量 单位为克 g m1 煤样干燥后失去的质量 单位为克 g 48 第三章煤样检测 煤中全水分 式中 Mt 煤样的全水分 用质量分数表示 Mf 煤样的外在水分 用质量分数表示 Mad 煤样的内在水分 用质量分数表示 49 第三章煤样检测 灰分 煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧时 煤中矿物质在规定条件下完全燃烧后所得的残留物 因此称为灰分产率更确切 简记符号A 灰分不是煤中固有的组成之一 与温度和燃烧条件有关 煤中矿物质是指除水分外所有无机质的总称 不包括游离水 但包括化合水 主要成分一般有黏土 高岭土 黄铁矿和方解石等 矿物类型属硅酸盐 碳酸盐 硫酸盐 金属硫化物和硫酸亚铁等 50 第三章煤样检测 煤中矿物质和灰分对煤利用的影响煤在作为燃料或加工转化的资源时 几乎都是利用煤中的有机质 因此煤中矿物质或灰分一向被认为是有害的废物 但是煤中矿物质对煤的某些利用过程是有益的 即使是煤灰也得到了越来越广泛的利用 不利影响主要表现在增加运输负荷 增加煤炭消耗煤灰外排带走显热及夹带一部分未燃煤 动力煤的灰每增加1 大约要多消耗2 0 2 5 的煤炭 影响操作条件 煤中的某些低熔点灰分易造成锅炉的结渣和堵塞 腐蚀设备和装置 造成环境污染 利用途径主要表现在作为煤转化过程的催化剂 生产建筑材料 制成环保制剂与材料 回收稀有金属和其他有用成分 用作化肥和土壤改良剂 51 第三章煤样检测 灰分的测定 缓慢灰化法 称取一定量的空气干燥煤样 放人马弗炉中 以一定的速度加热到 815 10 灰化并灼烧到质量恒定 以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤样的灰分 式中 Aad 空气干燥煤样的灰分 单位为百分数 m 称取的空气干燥煤样的质量 单位为克 g m1 灼烧后残留物的质量 单位为克 g 52 第三章煤样检测 挥发分 煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发出有机物质的产率称为挥发分 简记符号V 事实上 煤在该条件下产生的挥发物既包括了煤的有机质热解气态产物 还包括煤中水分产生的水蒸气以及碳酸盐矿物质分解出的二氧化碳等 因此 挥发分属于煤挥发物的一部分 但并不等同于挥发物 因此称为挥发分产率更确切 53 第三章煤样检测 挥发分对电厂生产运行的影响挥发分是发电厂用煤的重要指标 挥发分的高低对煤的着火和燃烧有较大影响 挥发分高的煤易着火 火焰大 燃烧稳定 但火焰温度较低 相反 挥发分低的煤 不易点燃 燃烧不稳定 化学和机械不完全燃烧热损失增加 严重时还能引起熄火 煤粉细度 送风方式都与挥发分有关 挥发分高的煤易燃烧完全 煤粉可以磨的粗些 挥发分低的煤不易燃烧完全 煤粉要磨的细些 煤的挥发分对煤粉锅炉燃烧器的结构形式和一 二次风的选择 炉膛形状及大小燃烧带的铺设 制粉系统的选型和防爆措施的设计等都与挥发分有密切关系 所以 在供应煤时 应尽可能根据原设计煤种的挥发分供给 54 第三章煤样检测 除此之外 煤的挥发分还与煤的存放及制粉系统的安全运行有密切关系 煤粉引燃的温度随煤的挥发分含量增高而降低 如Vdaf为15 30 的煤的引燃温度为270 300 Vdaf为40 的煤的引燃温度为210 因此当挥发分高时 制粉系统积集时容易使煤粉着火自燃 挥发分高的煤在储存时易发生氧化与自燃 因此 高挥发分煤存放时间不易过长 通常以1 2个月为宜 组堆不易过高 挥发分高的煤加速了煤的氧化和变质 使发热量降低 灰分增加 由于煤的挥发分与煤的煤化程度关系密切 随着煤化程度加深而降低的规律性十分明显 中国以及国际上都以挥发分为煤分类的主要依据 55 第三章煤样检测 挥发分的测定 称取一定量的空气干燥煤样 放在带盖的瓷坩埚中 在 900 10 下 隔绝空气加热7min 以减少的质量占煤样质量的百分数 减去该煤样的水分含量作为煤样的挥发分 式中 Vad 空气干燥煤样的挥发分 单位为百分数 m 空气干燥煤样的质量 单位为克 g m1 煤样加热后减少的质量 单位为克 g Mad 空气干燥煤样的水分 单位为百分数 56 第三章煤样检测 固定碳 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定炭 简记符号FC 固定炭实际上是煤中的有机质在一定加热制度下产生的热解固体产物 属于焦渣的一部分 在元素组成上 固定炭不仅含有炭元素 还含有氢 氧 氮等元素 因此 固定炭含量与煤中有机质的碳元素含量是不相同的两个概念 一般说来 煤中固定炭含量小于煤中有机质的碳含量 只有在高煤化度的煤中两者才接近 57 第三章煤样检测 固定碳的计算 按照固定炭的概念和煤的工业分析的基本思想 煤的固定炭应为除去水分 挥发分和灰分后的残余物 其产率可采用减量法计算 即 式中 FCad 空气干燥基固定碳 单位为百分数 Mad 空气干燥煤样的水分 单位为百分数 Aad 空气干燥煤样的灰分 单位为百分数 Vad 空气干燥煤样的挥发分 单位为百分数 58 第三章煤样检测 焦渣特征测定挥发分时 增祸中残留下来的固体物称为焦渣 从焦渣的形状 强度和光泽的特征 可以初步判断煤的粘结性 熔融性和膨胀性 焦渣特征可分为以下八大类 a 粉状 1型 全部是粉末 没有相互粘着的颗粒 b 粘着 2型 用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末 其中较大的团块轻轻一碰即成粉末 c 弱粘结 3型 用手指轻压即成小块 d 不熔融粘结 4型 以手指用力压才裂成小块 焦渣上表面无光泽 下表面稍有银白色光泽 e 不膨胀熔融粘结 5型 焦渣形成扁平的块 煤粒的界线不易分清 焦渣上表面有明显银白色金属光泽 一卜表面银自色光泽更明显 f 微膨胀熔融粘结 6型 用手指压不碎 焦渣的上 下表面均有银白色金属光泽 但焦渣表面具有较小的膨胀泡 或小气泡 g 膨胀熔融枯结 7型 焦渣上 下表面有银白色金属光泽 明显膨胀 但高度不超过15mm h 强膨胀熔融粘结 8型 焦浓上 下表面有银白色金属光泽 焦渣高度大于15mm 为了简便起见 通常用上列序号作为各种焦渣特征的代号 根据挥发分产率和焦渣特征 可以初步评价各种煤的加工工艺适宜性 59 第三章煤样检测 焦渣特征对电力用煤的意义挥发分逸出后的焦渣特征系表示煤在骤热下的粘结结焦性能 它对锅炉用煤的选择有积极的参考意义 对于链条炉 燃用粉状焦渣特征的煤 则容易被空气吹走 造成燃烧不完全 燃用粘结性强的煤 焦渣粘附在炉栅上 增加煤层阻力 妨碍通风 对于煤粉炉 粘结性强的煤 则在喷入炉膛吸热后立即粘结在一起 形成空心的粒子团 未燃尽就被烟气带出炉膛 增加飞灰可燃物 上述这些情况 都会导致锅炉效率降低 增加一次能源消耗 降低电厂经济效益 因此 焦渣特征类型对锅炉燃烧用煤的选择和指导都有着实际应用价值 60 第三章煤样检测 煤的元素分析煤的组成以有机质为主体 煤的工艺用途主要是煤中有机质的性质决定 煤中有机质主要由碳 氢 氮和硫等元素组成 其他种类繁多但含量很少的元素一般不作为煤的元素组成 而只当作煤中伴生元素 通常 碳 氢 氧元素之和占煤中有机质的95 以上 碳碳是煤中有机质的主要组成元素 在煤燃烧时 它是发热量的主要来源 碳含量随着煤化度升高而有规律的增加 在我国齐种煤中 泥炭的干燥无灰基碳含量为55 62 褐煤为60 77 烟煤为77 93 无烟煤为88 98 煤中的碳一部分与氢 氧 硫等结合成具有挥发性的有机物 其余成分则呈游离状态存在 称之为固定炭 含碳量愈高 其着火及燃烧就愈困难 1千克碳完全燃烧是生成二氧化碳 可放出32783千焦的热量 1千克碳不完全燃烧是生成一氧化碳 仅放出9270千焦的热量 61 第三章煤样检测 氢氢在煤中的重要性仅次于碳 氢元素占腐殖煤有机质的质量一般小于7 但因其相对原子量最小 故原子百分数与碳在同一数量级 甚至可能比碳还多 与碳相比 氢元素具有较大的反应能力 单位质量的燃烧热更大 1千克氢完全燃烧时可放出120370千焦的热量 氢含量与煤的煤化度也密切相关 随着煤化度增高 氢含量逐渐下降 在气煤 气肥煤阶段 氢含量能高达6 5 到高变质烟煤阶段 氢含量甚至可下降到1 以下 因次 氢的含量多少 直接影响煤的发热量 着火温度以及燃烧的难易程度 62 第三章煤样检测 氧氧是煤中第三个重要组成元素反应能力最强 燃烧时不能产生热量 并能与氢生成水 使燃烧热量降低 是燃烧不利因素 氧含量与煤的煤化度也密切相关 随着煤化度增高 氧含量逐渐下降 氮煤中氮含量很少一般约为0 5 3 0 燃烧时不能产生热量 63 第三章煤样检测 硫燃料中的硫一般以三种形式存在 即含于硫化铁中的硫化铁硫 含于有机物中的有机硫以及含于硫酸根中的硫酸盐硫 前两种硫均能燃烧放出热量 称为可燃硫 但硫发热量很低 每公斤硫燃烧后仅产生9040千焦热量 硫酸盐硫不能燃烧是灰分的一部分 硫是一种有害元素 应采取脱硫措施 64 第三章煤样检测 煤质指标及基准表示方法 为了统一名称 便于使用 煤质分析项目的术语名称与符号规范如下 水分M灰分A挥发分V固定炭FC发热量Q 65 第三章煤样检测 基准名称与符号由于煤中水分和灰分变化很大 同一不煤在不同条件下会表现出不同的状态 在这些不同状态下 同一个分析项目的结果将出现很大的差异 为了使不同来源的分析数据具有可比性 在报告分析结果时 不仅要用标准规定的统一符号来表示这些分析项目 而且还必须给出实际分析煤样或理论换算煤样的基本状态 用以表征煤样基本状态的统一尺度 即为基准 66 第三章煤样检测 基准名称与符号如下 收到基ar空气干燥基ad干燥基d干燥无灰基daf干燥无矿物质基dmmf书写方法 在我国现行国家标准中 采用英文字母表示将其标注在项目符号的右下角 当该处有项目细划分符号时 则将基准的符号标注在项目细划分符号的后面 并用逗号分开 例如Mad Ad Vdaf St ad等等 67 第三章煤样检测 分析基准概念及换算收到基 以收到状态的煤为基准 空气干燥基 理解为分析基 与空气湿度的达到平衡状态的煤为基准 干燥基 以假想无水状态的煤为基准 干燥无灰基 以假想无水 无灰状态的煤为基准 干燥无矿物质基 以假想无水 无矿物质状态的煤为基准 68 第三章煤样检测 各基准相互关系图 69 第三章煤样检测 在各种基准下元素和工业分析组成分述如下 在收到基基准下 Var FCar Aar Mar 100在空气干燥基基准下 Vad FCad Aad Mad 100在干燥无灰基基准下 Vdaf FCdaf 100在干燥基基准下 Vd FCd Ad 100一般说来 上述四种基准试验室用空气干燥基 热力计算用收到基 灰分用干燥基 挥发分用干燥无灰基 由于不同基准之间存在如此关系 因此可以对煤质分析数据进行常用基准的换算 这些公式列于下表中 应用表中的公式 可以对工业分析 元素分析的组分和低位发热量等进行换基计算 70 第三章煤样检测 基的换算 将有关数值代入下表所列的相应公式中 再乘以用已知基表示的某一分析值 即可求得用所要求的基表示的分析值 低位发热量的换算例外 71 第三章煤样检测 例 已知某煤样Mad 3 0 Aad 11 0 Vad 24 0 求其FCad和FCd 解 FCad 100