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煤质分析讲义 一 煤炭分析实验方法一般规定 gb t483 2007 煤质分析是指从煤炭试样的采取 煤样的制备到分析实验的全过程 这三个环节中 以采样最重要 其次是制样 最后才是分析实验 在煤质分析总误差中所占比例分别为 采样 80 制样 16 分析化验 4 煤质分析讲义 因此 欲得到准确的分析结果 首先必须采样具有代表性 即采取其组成和特性能代表被测批煤的平均组成和特性的煤样 然后在不改变煤样组成和特性的条件下将之制成供实验室分析实验的分析试样 最后使用准确可靠的方法进行有关项目的测定 煤质分析讲义 煤质分析试验方法有两类 一类是煤的非固有成分和特性测定方法 如煤的有机和无机元素组成测定 煤的相对密度和发热量测定等 另一类是煤的非固有成分和特性测定方法 是在人为规定的条件下测定煤经转化生产的物质呈现的性质 通常称为规范性实验方法 如煤的灰分 挥发份产率测定 煤的结焦性 化学反应性测定等 这些项目的测定结果是随实验条件而变的 如煤的挥发份产率测定结果是随温度高低 加热时间的长短以及加热的方式 缓慢加热或是骤然加热 而变 煤质分析讲义 所以欲得到可比性的分析实验结果 就必须严格遵守实验规程所规定的各项实验条件 而对煤的固有成分和特性的测定而言 无论用什么方法 在什么条件下测定 都能得到合乎客观实际的结果的方法 煤质分析讲义 二 煤的工业分析方法1 工业分析水分 灰分 挥发份 固定碳四个煤炭分析项目的总称 煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标 也是评价煤质的基本依据 根据工业分析的各项测定结果可以初步判断煤的性质 种类和各种煤的加工利用效果极其工业用途 煤质分析讲义 2 煤中水分2 1定义 煤中水分按照结合状态可分为游离水和化合水 即结晶水 两大类 游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分 化合水以化合方式同煤中的矿物质结合的水 煤中游离水于常压下在 105 110 的温度下经过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 以上才能析出 煤质分析讲义 在煤的工业分析中测定的水分只是游离水 在实际测定中是在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分 内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水分 在实际测定中是在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时保持的水分 即空气干燥基水分 煤质分析讲义 2 2水分测定的意义水分是一项重要的煤质指标 它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用 2 2 1 根据煤中水分随煤的变质程度加深而呈现规律性变化 泥煤 褐煤 烟煤 年轻无烟煤 水分逐渐减少 年轻无烟煤 年老无烟煤 水分增加 可以从水分含量来大致推断煤的变质程度 煤质分析讲义 2 2 2 煤的水分对其加工利用 贸易和储存运输都有很多影响 一般说来水分高不是一件好事 例如锅炉燃烧中 水分会影响燃烧稳定性和热传导 在炼焦工业中会降低焦炭产率 2 2 3 在现代煤炭加工利用中 有时候水分高反而是好事 如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体 2 2 4 在煤质分析中 煤的水分是进行不同基的煤质结果换算的基础数据 2 2 5在煤炭贸易上 煤的水分是一个重要的计质和计量指标 煤质分析讲义 3 灰分3 1定义煤样在规定条件下完全燃烧后所得到的残留物 煤的灰分不是煤中的固有成分 它是煤中矿物质在一定条件下经过一系列的分解 化合等复杂反应而形成的 是煤中矿物质的衍生物 煤中矿物质 一是原生矿物质 即成煤植物中所含的无机元素 原生矿物质在煤中的含量很少 二是次生矿物质 它是在成煤过程中有外界混入或与煤伴生的矿物质 这种矿物质在煤中的含量一般也不多 三是外来矿物质 是煤炭开采和加工过程中混入的矿物质 例如煤矸石 煤质分析讲义 原生矿物质和次生矿物质总称内在矿物质 这两种矿物质通常很难靠选煤方法除去 外来矿物质可用洗选的方法除去 煤中矿物质含量与灰分有一定的关系 可以直接测定 也可根据煤的灰分产率 借助于经验公式计算的出 mm 1 10a 0 5sp 1mm 煤中矿物质含量 a 灰分产率 sp 硫化铁硫的含量 灰分 外在灰分 由煤炭生产过程中混入煤中的矿物质 外来矿物质 所形成的灰分 内在灰分 由原始成煤植物中的 原生矿物质 和由成煤过程中进入煤层矿物质 次生矿物质 所形成的灰分 灰分测定的意义 灰分是降低煤炭质量的物质 在煤炭加工利用的各种场合下都带来有害的影响 主要有以下几方面 是煤炭贸易计价的主要指标 在煤炭洗选工艺中作为评定精制煤质量和洗选效率指标 在炼焦工业中 是评价焦炭质量的重要指标 锅炉燃烧中 根据灰分计算热效率 考虑排渣量等 在煤质研究中 根据灰分可以大致计算同一矿井煤的发热量和矿物质等 煤质分析讲义 4 挥发份4 1定义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 4 2挥发份测定意义4 2 1煤的挥发份产率与煤的变质程度有比较密切的关系 随着变质程度的加深 挥发份逐渐降低 因此根据煤的挥发份产率可以估计煤的种类 煤质分析讲义 挥发份与煤的变质程度的关系 煤质分析讲义 4 2 2根据挥发份产率和测定挥发份后得焦块特征可以初步决定煤的加工利用途径 4 2 3挥发份与其他煤质特性指标 如发热量 碳和氢含量都有较好的相关关系 利用煤的挥发份可以计算煤的发热量和碳氢含量 5 焦渣特征煤样在测定挥发份后残留物的粘结 结焦形状 煤中全水分的测定方法 三 煤中全水分的测定方法1 煤中全水分的定义煤中全水分定义为煤的外在水分和内在水分的总和 外在水分 在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分 内在水分 在一定条件下煤样与周围空气似湿度达到平衡时保持的水分 煤中全水分的测定方法 2 煤中全水分的测定意义煤中全水分的测定意义可简要归纳为以下三个方面 煤中全水分是评价商品煤质量 商品煤贸易计价的主要指标之一 煤中全水分影响煤的各种工业利用 对生产工艺过程的控制十分重要 煤中全水分是煤炭分析实验中基的换算和低位发热量计算的重要依据 煤中全水分的测定方法 3 煤质全水分测定方法提要3 1方法a 两步法 3 1 1方法a1 在氮气流中干燥粒度 13mm煤样 称取500g 40 干燥至质量恒定 破碎至粒度 3mm 称取10g 于 105 110 下 氮气流中干燥至恒定 根据煤样两步干燥后的质量损失计算全水分 适用于测定褐煤 烟煤 无烟煤中全水分分 煤中全水分的测定方法 3 1 1方法a2 在空气流中干燥粒度 13mm煤样 称取500g 40 环境下干燥至质量恒定 破碎至 3mm 称取10g 于 105 110 下 空气流中干燥至恒定 根据煤样两步干燥后的质量损失计算全水分 适用于测定烟煤 无烟煤中全水分 煤中全水分的测定方法 3 2方法b 一步法 3 2 1方法b1 在氮气流中干燥粒度 6mm煤样 称取10 12g 于 105 110 下 氮气流中干燥至恒定 根据煤样干燥后的质量损失计算全水分适用于测定褐煤 烟煤 无烟煤中全水分 煤中全水分的测定方法 3 2 2方法b2 在空气流中干燥粒度 6mm煤样 称取10 12g 于 105 110 下 空气流中干燥至恒定 根据煤样干燥后的质量损失计算全水分适用于测定烟煤 无烟煤中全水分 煤中全水分的测定方法 3 3方法c 微波干燥法 称取一定量的粒度 6mm的煤样 置于微波炉内 煤中水分子在微波发生器的交变电场作用下 高速震动产生摩擦热 使水分迅速蒸发 根据煤样干燥后的质量损失计算全水分 适用于测定褐煤 烟煤中全水分 不适用于无烟煤 因为无烟煤电导率高 煤质分析讲义 四 煤中全硫的测定方法1 全硫测定的意义硫是煤中的一种有害元素 在煤炭燃烧 气化 焦化等工业利用途径中都会造成不同程度的危害 因此 当今对煤中全硫含量日益关注 是煤炭分析实验的最主要最常见的项目之一 也是煤炭质量评定及计价指标之一 煤质分析讲义 煤中硫分通常可以分为有机硫和无机硫两大类 煤中有机硫的组成很复杂 无机硫包括硫化物硫 硫酸盐硫和微量元素硫 硫化物硫中绝大部分是以黄铁矿形式存在 还有少量白铁矿 硫化锌 硫化铅等 硫酸盐硫主要存在形式是caso4 h2o 也有少部分feso4 7h2o 煤质分析讲义 2 煤中全硫的测定方法 艾士卡法 重量法 仲裁法库伦滴定法 我厂现行分析方法高温燃烧法 煤质分析讲义 六 煤的发热量测定方法 gb t213 2008 1 术语和定义1 1热量单位 热量的单位为焦耳 j 焦耳 j 是1牛顿 n 的力使其作用点在力的方向上移动1m所作的功 1j 1n m发热量测定结果以兆焦每千克 mj kg 或焦耳每克 j g 表示 煤质分析讲义 1 2弹筒发热量 单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧 其燃烧后物质组成为氧气 氮气 二氧化碳 硝酸和硫酸 液态水及固态灰时放出的热量 煤质分析讲义 1 3恒容高位发热量 单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧 其燃烧后的物质组成为氧气 氮气 二氧化碳 二氧化硫 液态水及固态灰时放出的热量 恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热后得到的发热量 煤质分析讲义 1 4恒容低位发热量 单位质量的试样在恒容条件下 在过量氧气中燃烧 其燃烧后的物质组成为氧气 氮气 二氧化碳 二氧化硫 气态水 假定压力为0 1mpa 及固态灰时放出的热量 恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热后得到的发热量 煤质分析讲义 2 原理2 1高位发热量 煤的发热量在氧弹热量计中进行测定 一定量的分析试样在氧弹热量计中 在充有过量氧气的氧弹内燃烧 热量计的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定 根据试样燃烧前后量热系统产生的温升 并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量 从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热 氧弹反应中形成的水合硫酸与气态二氧化硫的形成热之差 既得高位发热量 煤质分析讲义 2 2低位发热量 煤的恒容低位发热可以通过高位发热量计算 计算恒容低位发热量要知道煤样水分和氢的含量 煤质分析讲义 3 实验室条件进行发热量测定的实验室应满足以下条件 进行发热量测定的实验室 应为单独房间 不应在同一房间内进行其他实验项目 室温应保持相对稳定 每次实验室室温变化不应超过1 室温以在 15 30 范围为宜 室内应无强烈的空气对流 因此不应有强烈的热源 冷源和风扇等 实验过程中应避免开启门窗 实验室最好朝北 以避免阳光照射 否则热量计应放在不受阳光直射的地方 煤质分析讲义 4 仪器设备热量计 热量计是由燃烧氧弹 内筒 外筒 搅拌器 水 温度传感器 试样点火装置 温度测量和控制系统构成 分为恒温式和绝热式两种 煤质分析讲义 在物料流堆中采样 通常采用舌形铲 一次横断面采取一个子样 采样应按照左 中 右进行布点 然后采集 在横截皮带运输机采样时 采样器必须紧贴皮带 而不能悬空铲取物料 2 运输工具中的物料 当车皮容量为30t以下时 沿斜线方向 采用三点采样 当车皮容量为40t或50t时 采用四点采样 当车皮容量为50t以上时 采用五点采样 1 物料流中采样 煤质分析讲义 运煤火车中商品煤采样点图 灰分 20 或灰分 20 车皮容量 30t 灰分 2