煤工业分析方法

1、 1 煤的组成和分类煤的组成和分类一一 .概述概述1.1煤的组成煤的组成 煤是由、矿物质和水三部分组成。煤是由、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有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成碳和氢占有机 质的质的95%以上。硫在燃烧时也放热，但燃烧的产物以上。硫在燃烧时也放热，但燃烧的产物SO2不但不但 腐蚀设备而且污染环境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，正是由于矿物质的及硫化物。除硫化物外，其它的矿物质不

2、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。存在，使煤的可燃比例减小，影响煤的发热量。1.2煤的分类煤的分类 常见的三类：褐煤、烟煤、无烟煤常见的三类：褐煤、烟煤、无烟煤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。2.1 煤炭分析试验常用的基及其含义

3、 空气干燥基：（ad）煤样的水分与空气湿度达到平衡的状态干燥基（d） 假想的无水状态收到基（ar） 以实际收到时的煤为准的状态干燥无灰基（daf） 假想的无水无灰状态干燥无矿物质基（dmmf） 假想的无水无矿物质的煤所处的状态2022-3-184二. 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。 1.11.1煤中水分的存在形态煤中水分的存在形态 1 1）、游离水）、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

4、分，又分为外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。在水和内在水。 外在水又成为自由水或表面水分外在水又成为自由水或表面水分。用。用Mf表示。表示。此类水分是在开采、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，在空气中风干空气中风干1 12 2天后，即可蒸发除去，又称风干水分，即在一定条件天后，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。下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。2022-3-185 内在水是指吸附或凝聚在煤粒内

5、部直径小于内在水是指吸附或凝聚在煤粒内部直径小于10-5cm的毛细孔中的水的毛细孔中的水分，用分，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。除去内在水分的煤称为干燥煤。 外在水分和内在水分的和称为全水分外在水分和内在水分的和称为全水分 用用M

6、t表示表示 。2 2）、化合水）、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。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，如石膏中的水，CaSO42H2O。游离水在。游离水在105 110110的温度下，经的温度下，经过过 h即可蒸发掉，而结晶水要在即可蒸发掉，而结晶水要在200以上才能除掉。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，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。一般不测化合水。mmMt12022-3-1861.2 煤中全水分（Mt）的测定 国家标准国家标准GB/T211-2007

7、GB/T211-2007中规定了煤中全水分测定的五种方中规定了煤中全水分测定的五种方法。法。 方法方法A：通氮干燥法，：通氮干燥法，适用于各种煤适用于各种煤 用预先干燥并称量过的称量瓶迅速称取用预先干燥并称量过的称量瓶迅速称取10 10 12g12g粒度小于粒度小于6mm6mm的煤样，打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并已加热到的煤样，打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并已加热到105 110的的干燥箱中，烟煤干燥干燥箱中，烟煤干燥1.5h, 褐煤和无烟煤干燥褐煤和无烟煤干燥2h, 取出后盖上盖子，放取出后盖上盖子，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相差入干燥器中冷却至室温

8、后称量，直到连续两次干燥后的质量相差不超过不超过0.01g为止，根据煤样的质量损失计算水分的含量。为止，根据煤样的质量损失计算水分的含量。结果计算 Mt煤样的全水分；煤样的全水分； m煤样的质量，煤样的质量，g； m1煤样干燥后减轻的质量，煤样干燥后减轻的质量，g。 2022-3-187 方法方法B：空气干燥法，：空气干燥法，适用于烟煤和无烟煤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将称量瓶放入预先通入鼓风并已加热到105 110的干燥箱中，的干燥箱中，在鼓风条件下烟煤干燥在鼓风条件下烟煤干燥2h, 无烟煤干燥无烟煤干燥3h。其它步骤同上。其它步骤同上。 方法方法C：微波干燥法，

9、：微波干燥法，适用于烟煤和褐煤适用于烟煤和褐煤 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。起摩擦发热，使水分迅速蒸发。特点特点 受热均匀，水分蒸发快；不适用于无烟煤和焦炭等导电受热均匀，水分蒸发快；不适用于无烟煤和焦炭等导电性较强的试样。性较强的试样。 方法方法D：适用于外在水分高的烟煤和无烟煤适用于外在水分高的烟煤和无烟煤 用干燥并称量过的浅盘称取用干燥并称量过的浅盘称取500g500g粒度小于粒度小于13mm13mm的煤样，均匀摊平，的煤样，均匀摊平，放入预先通入鼓风并已加热到放入预先通入鼓风并已加热

10、到105 110的干燥箱中，烟煤干燥的干燥箱中，烟煤干燥2h, 无烟煤干燥无烟煤干燥3h，直到连续两次干燥后的质量相差不超过，直到连续两次干燥后的质量相差不超过0.5g为止。为止。2022-3-188 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) 常用的空气干燥法的测定步骤： 。 (1).(1).在预先干燥并称量过的称量瓶内迅速称取粒度小于在预先干燥并称量过的称量瓶内迅速称取粒度小于0.2mm0.2mm的空气干燥的空气干燥

11、煤样1.00.1g ，平摊在称量瓶中平摊在称量瓶中. . (2)(2)打开称量瓶盖，放入预先通入鼓风并已加热到打开称量瓶盖，放入预先通入鼓风并已加热到105 110的干燥箱中，烟煤干燥的干燥箱中，烟煤干燥1h, 无烟煤干燥无烟煤干燥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不超过0.0010g或质量增加时为止或质量增加时为止.根据煤样的质量损失计算水分的含量。根据煤样的质量损失计算水分的含量。 煤的灰分煤的灰分不是煤中固有物质，而是煤在规定件下，其中所有可燃物质完全

12、不是煤中固有物质，而是煤在规定件下，其中所有可燃物质完全燃烧后以及煤中矿物质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。用符号杂反应所形成的残留物。用符号A表示。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。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mmA1ad2022-3-18102.1测定过程 称取空气干燥煤样1.00.1g，于已经在81510灼烧恒量的灰皿中，均匀平摊，每cm

13、2不超过0.15g，置温度低于100的高温炉中。在炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风，控制加热速度，使炉温在30min左右缓慢升高至500并保持此温度30min。然后，升高温度至81510，关闭炉门，在此温度下继续灼烧1h。取出灰皿，于干燥器中冷至室温（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24MJ/kg的为烟煤，24MJ/kg为褐煤。划分为褐煤后，根据透光率PM=3050%为二号褐煤，30为1号褐煤。 煤的收到基低位发热量是评价动力煤质量的最主要的指标。在对外贸易中，动力煤常已收到基低位发热量为计价依

14、据。2. 发热量测定意义3.1 何为弹筒、高位和低位发热量？ 煤炭在氧气中的燃烧是一种化学反应，煤燃烧放出的热量就是煤和氧气发生的化学反应的反应热。而化学反应的反应热不仅与参与化学反应的反应物组成与状态有关，还与产物的组成和状态有关，另外还与反应所处的压力等条件有关。所以提到所谓煤的发热量就应当说明是什么状态的煤在什么条件下与氧气怎样燃烧反应，得到什么状态的什么产物所放出的热量，才算完整。3. 弹筒、高位和低位发热量 在试验室条件下测定煤的发热量时，煤的状态和燃烧条件（煤样达到空气干燥状态、在充有过量的氧气的氧弹内完全燃烧）都是固定的，可以变化的就是产物的组成和状态。因此，根据煤炭在充有过量的

15、氧气的氧弹内完全燃烧后其产物的组成和状态不同，将煤的发热量区分为三种发热量。 弹筒发热量 Qb发热量 高位发热量 Qgr 低位发热量 Qnet发热量 燃烧产物弹 筒 O2、N2、CO2、HNO3、 H2SO4、液态水、固态灰高 位 O2、N2、CO2、 SO2、 液态水、 固态灰低 位 O2、N2、CO2、 SO2、 气态水、 固态灰 弹筒发热量是试验室测定发热量时直接从量热仪上测定的发热量； 高位发热量是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气化热后得到的发热量；2022-3-1836 取一定量的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。 2、仪器及设备 氧弹、内筒、外筒、量热温度计（精度为0.001的贝克曼温度计）、点火装置等。3、测定步骤 称取粒度小于0.2mm 的空气干燥煤样1g（精确至0.0002g），置于燃烧皿中，将氧气通入氧弹中。准确称取一定质量的水加入到内筒中，将氧弹放入内筒，安装好点火装置、搅拌器和量热温度计。点火后，间隔一定时间读一次温度，