煤质化验培训课件

1、煤质化验,第一节,煤的分类和概念,煤炭,煤炭是指原煤及煤炭加工品的统称,不包括焦炭、下脚煤和石煤,煤炭的种类繁多，质量相差也悬殊，不同类型的,煤有不同的用途。为了合理利用煤炭，需把煤,炭划分不同类别，煤炭的分类方法有,1,按其,加工方法和质量规格可分为精煤、粒级煤,洗选煤、原煤、低质煤五大类,2,按其煤质构,成划分可分为烟煤、无烟煤、焦煤、成型煤和,动力配煤,3,按其用途划分可分为动力用煤,冶金用煤和化工用煤三大类,下面主要讲述褐煤、烟煤、无烟煤,注意原煤的概念,原煤是指煤矿生产出来的未经洗选,筛选加工而只经人工拣矸和杂物的产品。包括天然,焦及劣质煤，不包括低热值煤,如石煤、泥炭、油,页岩等,

2、原煤按其成因可分为腐植煤、腐泥煤和,腐植腐泥煤三大类,按其碳化程度可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤,原煤主要作动力用，也有一部分做工业原料和民用原,料,褐煤概念,褐煤,也叫柴煤，褐煤是未经过成岩,阶段，没有或很少经过变质过程的煤,外观呈褐色或褐黑色，含碳量比较低,挥发分高、不粘结、易燃烧,褐煤不,可炼焦,褐煤多作发电燃料，也可作气化原料和,锅炉燃料，有的可用来制造磺化煤或活,性碳，有的可作提取褐煤蜡的原料,烟煤概念,烟煤,褐煤进一步煤化就成烟煤，因燃烧,时有烟而得此称。烟煤的爆化程度低于无烟煤,高于褐煤，具有粘结性，燃烧时火馅较长。烟,煤包括贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤,1,3,焦煤、气肥煤、

3、气煤,1,2,中粘煤、弱粘,煤、不粘煤、长焰煤,烟煤主要用作燃料及炼焦、低温干馏、气化等,原料,无烟煤概念,无烟煤,无烟煤又称白煤或硬煤，是煤化程度,最高的一种煤，因其燃烧时无黑烟而称无烟煤,它具有挥发分低、固定碳高,含碳最高达,89,97,比重大,1.4,1.9,左右,燃点高,普遍在,380,以上,化学反映性低等特点,无烟煤主要供民用和合成氨造气原料，低灰、低,硫且可磨性好的无烟煤不仅可以作高炉喷吹和烧,结铁矿石用的燃料，而且还可以用作制造各种碳,素材料，如碳电极，阳级糊和活性碳的原料；一,些优质无烟煤制成的航空用型煤，可供飞机发动,机和车辆马达的保温用,固体燃料的组分计算基数,固体燃料的组

4、分通常用重量百分数来表示,有四种计算基数，分别称为收到基,ar,应用,基,y,空气干燥基,ad,分析基,f,干基,d,干燥基,g,和干燥无灰基,daf,可燃基,r,在能源管理中通常采用收到基（应用基,在能源利用中一般都以燃料的收到基低位发,热量为计算基准,标准煤,标准煤亦称煤当量，具有统一的,热值标准。我国规定每千克标准煤,的热值为,7000,千卡。将不同品种,不同含量的能源按各自不同的热值,换算成每千克热值为,7000,千卡的,标准煤,能源折标准煤系数,能源折标准煤系数某种能源实际热值,千卡,千克,7000,千卡,千克,在各种能源折算标准煤之前，首先直测,算各种能源的实际平均热值，再折算标,

5、准煤。平均热值也称平均发热量是指,不同种类或品种的能源实测发热量的加,权平均值。公式如下,计算公式,平均热值,千卡千克,吨,能源总量,该能源数,某种能源实测低发热,煤炭是燃料也是工业原料，主要,用于电力、冶金、化工、铁路,建材、城市煤气等国民经济各部,门。但是各种各样的用煤设备对,煤炭的质量都有不同的要求,第二节,发热量的概念,发热量则是评价煤、焦、石油,天然气等各类燃料的质量优劣,代表其能源本质特征的主要技术,指标。燃料的发热量对加强能源,生产和科学化管理，统一折标系,数,按,29.271MJ/kg,折算,实行,定额考核是必不可少的基础依据,发热量测定是燃料分析化验的主要项目,29.271M

6、J/kg,如何来,标煤的低位发热量为,7000Kcal/kg,根据,1 Cal,20,4.1816J 1J=0.2391 Cal,20,那么,7000,4.1816,29271J/g,29.271MJ/kg,燃煤发热量对企业的意义,企业能源成本的核算和经济分析,企业能源利用率的高低和节能增,效的评估，用热设备的效率测定,都必须以燃料发热量测定，都必,须以燃料发热量测定的准确数据,进行计算,燃料发热量的一般定义,单位质量的燃料在一定温度下完全燃烧时,所释放出的最大热量称为燃料的发热量,按国际,ISO,标准规定，终态产物温度为,25,发热量的单位：对固体燃料和液,体燃料是焦耳,克或兆焦,千克,J/

7、g,MJ/kg,固体燃料如何得到低位发热量,那么我们先要了解弹筒发热量,定义：单位质量的试样在充有,过量氧气的氧弹内燃烧其,燃烧产物组成为,氧气,氮气、二氧化碳、硝酸,和硫酸，液态水,以及,固,态灰,时放出的热量称为,弹筒发热量,弹筒发热量如何测定,1g,的空气干燥基试样，在充有,过量氧气,氧气压力,2.8,3.2Mpa,的氧弹内燃烧完全,所释放出来的最大热量,用符号,Q,b,表示弹筒发热量,现实生活中煤燃烧产物情况,一、会不会生成硝酸,二、会不会生成硫酸,三、有没有,CO,2,四、有没有液态水,五、有没有固态灰,六、有没有氮气,燃烧产物发生变化没有生成硝,酸、硫酸,生成的产物组成是氧气、氮气

8、,二氧化碳、二氧化硫，液态水,以及,固态灰时,测得的煤样的发热量是大还是,小,扣除硝酸生成热和硫酸校正热后,发热量如何定义,单位质量的试样在充有过量氧气,的氧弹内燃烧，其燃烧产物为,O,2,N,2,CO,2,SO,2,H,2,O,液态）和,固态灰时放出的热量,即为恒容高位发热量,用,Q,gr.v,表示,弹筒发热量和高位发热量的区别,1,弹筒发热量生成产物有硝酸和硫酸,2,高位发热量生成产物没有硝酸和硫酸,也就是说，只要把测定的弹筒发热量扣减,去硝酸生成热和硫酸校正热后，得到的,就是高位发热量,换算公式如下,Q,gr,v,ad,Q,b,ad,(94.1S,t,ad,aQ,b.ad,a,为硝酸校正

9、系数,当,Q,b,16.70MJ/kg,a=0.0010,当,16.70MJ/kg,Q,b,25.10MJ/kg,a=0.0012,当,Q,b,25.10MJ/kg,a=0.0016,公式中,94.1,怎么确定的,已知煤中的硫在充有过量的氧气内燃烧,发生的反应为,S,煤,O,2,SO,2,292712J/mol,生成的,SO,2,又进一步氧化,SO,2,0.5O,2,H,2,O,H,2,SO,4,227479J/mol,H,2,SO,4,nH,2,O,H,2,SO,4,nH,2,O+74642J/mol,煤在工业锅炉中的情况,煤在工业锅炉内燃烧，除硫酸盐外,其余形态的硫主要是按第一步反,应式进

10、行，生成的二氧化硫随着,烟气排入大气,煤在氧弹内的燃烧反应热要比工业锅炉多，多,出来的部分刚好等于第二、第三反应式的反应,热之和。见下式,SO,2,0.5O,2,(n+1)H,2,O,H,2,SO,4,nH,2,O+302121J/mol,从上式可以看出，每摩尔二氧化硫形成硫酸的,总热量为,302121J/mol,那么,1g,的硫产生的热量为,302121J/32g,9441J/g,对于硫含量为,1,的煤的系数应为,9441J/g,1,94.41,在国标中,GB/T 213,2007,中的高位发热量计,算公式中硫的系数为,94.1,是国家根据很多个,一级试验室测定结果的算术平均值,同样的煤在氧

11、弹内和在现实生,活中完全燃烧的区别,1,煤在现实生活中燃烧，其产物,为,氧气、氮气、二氧化碳、二氧化,硫、气态水以及固态灰,2,这时煤燃烧释放出来的热量称,为低位发热量，用,Q,net,表示,低位发热量和弹筒发热量的区别,在现实生活中，煤燃烧不会生成硝酸、硫,酸、也不会生成液态的水,由高位发热量换算到低位发热量公式,Q,net.M,(Q,gr.Ad,206H,ad,(100-M)/(100-M,ad,23M,低位发热量对于实际生产才有参考意义,发热量的大小关系,弹筒发热量,Q,b,ad,发热量,高位发热量,Q,gr,v,ad,低位发热量,Q,net,p,ar,Q,b,ad,Q,gr,v,ad,

12、Q,net,p,ar,发热量,燃烧产物,弹筒,O,2,N,2,CO,2,HNO,3,H,2,SO,4,液态水、固态灰,高位,O,2,N,2,CO,2,SO,2,液态水、固态灰,低位,O,2,N,2,CO,2,SO,2,汽态水、固态灰,弹筒发热量是实验室测定发热量时直接从量热仪上测,定的发热量,高位发热量时由弹筒发热量减去硝酸生成热和硫酸校,正热后得到的发热量,低位发热量是由高位发热量减去水的汽化热后得到的,发热量,注意字母表示意思,a,air,空气,d,dry,干燥,r,receive,收到,m,moisture,水分,t,total,全部,S,sulfur,硫,b,bomb,弹筒,A,ash

13、,灰分,V,volatile,挥发份,Q,发热量,FC,fixed carbon,固定碳,注意字母的合并后意思如下,ad S,t,M,ar,FC,ad,空气干燥基固定碳,第三节,发热量的测定,下面我们主要讲述从采样到化验室分析,如何从一个煤样得到燃煤的发热量,采样有机械化采样和人工采样,人工采样就是采样人员直接到煤场或车上,直接采样，缺点：劳动强度过大,在车上直接用采样头采样，然后进行缩分,采样效果比较好，缺点：成本过大,机械化采样,采样头,破碎缩分设备,电热恒温鼓风干燥箱,取采好的样品,500g,于烘,箱内烘到绝干状态，此,时样品失去的水分称之,全水分,称取,1g,的空气干燥基煤样,在烘箱内

14、，于,105,110,下烘干，失去的,重量即为空气干燥基煤,样水分,M,ad,密封式制样粉碎机,烘干后的煤样进入密封式,制样机，制样完毕后煤样,粒度达到,0.2mm,以下，此,时的煤样称之为空气干燥,基煤样（也就是以前所称,的分析基煤样,ad,煤样经量热仪（下图），测定弹筒发热量,Qb,取,1g,的分析煤样,在充氧压力为,2.8Mpa,下，充氧,40,秒，煤样经完全燃,烧释放出来的热量,称之为弹筒发热量,等温式全自动量热仪,煤样经全自动工业分析仪,空气干燥基煤样经,工业分析仪，测定,空气干燥基的水分,Mad,灰分,Aad,挥,发份,Vad,和固定碳,FCad,也可以经马,弗炉测定上述四项,马弗

15、炉见下图,马弗炉,上拉开门,下拉关门,马弗炉内部情况,煤样经定硫仪测定煤中的硫含量,此时经定硫仪,测定的煤种,硫含量为空,气干燥基硫,含量,St,ad,目的是为了,计算高位发,热量,煤样经红外测氢仪，测定样品中氢含量,测氢仪的目的就是,测定分析煤样中的,氢含量。测定样,品中氢含量主要目,的是为了计算煤样,的低位发热量。测,试得到的氢含量为,Had,煤样从采样到分析结果出来的,过程,采,样,同时采取水分样和分析样,缩分,主要是针对分析样,烘干,主要是针对分析样,制样,主要是针对分析样,发热量测定,工业分析,元素分析,全硫测定,上述过程为一个煤样完整的全分析过程,根据上述数据计算低位发热量,煤样经

16、上述过程后，知道了,Q,b,M,t,M,ad,V,ad,A,ad,FC,ad,H,ad,S,t,ad,此时只要把上述实测数据代入发热量换算,公式,Q,gr,v,ad,Q,b.ad,(94.1S,t,ad,aQ,b,ad,Q,net,M,(Q,gr,v,Ad,206H,ad,(100-M,t,(100-M,ad,23M,t,知道低位发热量换算折标系数,我们就可以得到低位发热量,Q,net,M,已知标煤的发热量,29.271MJ/kg,那么,Q,net,M,29.271MJ/kg,即为折标系数,第四节,1,不能实测的情况下如何计算发热量,现在的问题是很多企业，都没有一个完整,的化验室，从全省的整体

17、配置角度看,大多数企业有马弗炉和定硫仪，但是其,他的设备都没有，有的企业也有发热量,测定仪，但是都没有元素分析仪。也就,是说很多企业要做到固体燃料的低位发,热量是几乎不可能的,最好讲一下工,业分析方法,假如企业只有马弗炉、量热仪和,定硫仪如何计算低位发热量,现在全省的企业配置的情况，大部分是有,标题中三种设备，元素分析因为价格太,高，很多企业因为资金问题都不会购买,那么没有元素分析我们如何得到燃煤的,低位发热量呢,下面我们讲述褐煤、烟煤和无烟煤如何根,据工业分析计算出,H,ad,含量,煤中氢与挥发份的关系,煤中干燥无灰基氢含量,H,daf,与,V,daf,的变化有,规律性，即氢含量随着挥发份的

18、增高而,增加,挥发份小于,12,时，其氢含量明显增加,挥发份为,1245,时，氢含量增加缓慢,挥发份大于,45,时，氢含量又明显增加,但是需要注意的是现在所说的氢含量，全,部是干燥无灰基氢含量,对于,V,daf,24,的所有,烟煤和无,烟煤,氢含量计算公式如下,1,号公式,H,daf,1124,1,1462,0,daf,daf,V,V,对于,V,daf,24,焦渣特征为,38,号的,烟煤,计算公式,2,号公式,H,daf,2.24,V,0.114,V,daf,daf,对于,V,daf,24,焦渣特征为,12,号的,烟煤,计算公式,3,号公式,H,daf,0.074,V,daf,2.16,对于,

19、V,daf,4,的各种,褐煤,4,号公式,H,daf,0.0835,V,daf,1.205,对于上述公式中一些概念的解释,干燥无灰基就是没有水、没有灰分的状,态,H,daf,干燥无灰基氢,V,daf,干燥无,灰基挥发份,V,daf,H,ad,H,daf,FC,ad,V,ad,100,100,FCad,Vad,Vad,注意焦渣特征,焦渣特征是在工业分析过程中，当挥发份,测定过程结束，对测定结束后的残留物,进行的一种判断。分为,18,号，详细说明,见国标：工业分析方法中的挥发份,测定步骤,通过工业分析计算出氢含量,H,ad,把计算出的氢含量代入发热量计算,公式。见下式,Q,net.M,(Q,gr.

20、Ad,206H,ad,(100-M)/(100,M,ad,23M,即可算出燃煤的低位发热量,2,不能实测的情况下如何计算发热量,上面所述主要是针对企业配置有发,热量测定仪、定硫仪和工业分析仪,马弗炉）的情况，但是在全省这,些耗能企业中，有些企业只有定硫,仪和工业分析仪（马弗炉）。那么,根据这种情况将如何计算燃煤的低,位发热量？下面分别讲述灰分小于,40,的低位发热量计算公式,计算无烟煤低位发热量的经,验公式,Q,net,ad,34813.7-24.7V,ad,382.2A,ad,563.0M,ad,M,ad,空气干燥基煤样的水分含量,A,ad,空气干燥基煤样的灰分含量,下面是我们以前做的煤质分

21、析报告，大家,看一下，对照着计算一次，必须学会,计算烟煤的低位发热量公式,由于烟煤的低位发热量与煤的变质程度,和结焦性有密切关系，因此计算烟煤的,低位发热量的公式以,M,ad,A,ad,V,daf,和焦,渣特征等指标为参考,公式为,Q,net,ad,35859.9,73.7V,ad,395.7A,ad,702.0M,ad,173.6CRC,式中,CRC,为焦渣特征,下面是我们以前做的煤质分析报告，大家,看一下，对照着计算一次，必须学会,计算褐煤低位发热量的公式,褐煤的特征是水分大、挥发份高。经验公,式为,Q,net,ad,31732.9-70.5V,ad,321.6A,ad,388.4M,ad

22、,下面是我们以前做的煤质分析报告，大家,看一下，对照着计算一次，必须学会,公式说明,利用上述三个公式计算出来的煤低位发热量,与目前水泥企业应用的旧公式计算出来的低位,发热量相比，精度有较大提高，其中烟煤计算,的低位发热量标准偏差为,372J,g,精度比旧,公式提高,15,无烟煤计算的低位发热量标准,偏差为,305J,g,精度比旧公式提高,34,褐,煤计算的低位发热量标准偏差为,393J,g,精,度比旧公式提高,36,新公式的误差与灰分有,关，如灰分（干基）大于,40,误差增大，灰,分越高其误差越大。因此，使用时应注意，当,干基灰分大于,40,时，应另选公式计算,从上面三种经验公式中看出,我们只

23、要知道了煤种，测定出煤,样的,M,ad,V,ad,A,ad,FC,ad,就可,以计算出,Q,net,ad,把,M,t,代入即可,计算出,Q,net.m,从而计算出无烟煤、烟煤和褐煤的低,位发热量，从而得到其折标系数,3,不能实测的情况下如何计算发热量,假如企业内部化验室，没有马弗炉、定硫,仪等等，仅有一个鼓风干燥器，那么这,个化验室什么都做不了，出来的数据全,是蒙的,即使企业有了化验设备，企业也应该一段,时间内，取样送去有化验资质的单位,做一些比对样，一个化验室每年最少做,两次,第五节,焦炭的测定,焦炭是在高温下由煤经过于馏后所得到的固体,产品。焦炭呈黑灰色块状，有光泽、燃烧时烟气,少，具有不

24、粘结、不结块、低硫、低灰、坚硬,耐磨、耐压、富于气孔性等特点,主要用于冶金、化工、铸造等工艺的燃料，也可,作制气和化工原料,统计时包括各种生产方式生产的全部焦炭，即机,械化焦炉、简易焦炉、土焦炉、煤气发生炉生产,的焦炭和半焦炭,焦炭分类,焦炭的分类有四种,1,按炼焦的原料划分，分为煤焦、石油焦和,沥青焦。通常所说的焦炭是指煤焦炭,2,按用途划分为冶金焦、铸造焦和化工焦,3,按生产技术条件划分为机制焦与土焦,4,按炼制过程划分为低温焦炭与高温焦,炭,焦炭的由来,H,O,N,S,A,C,M,干燥无灰基,干燥基,空气干燥基,收到基,灰分,固定碳,挥发份,水分,焦炭,挥发性物质,折标系数,0.9714,如何来,折标系数,0.9714,是由焦炭的低,位发热量,6800Kcal/kg,除以标准煤,得到，见下式,9714,0,1816,4,7000,1816,4,6800,灰分,Ad,13,硫,Sd,0