工业分析煤质分析

1、第03章煤的分析第3章煤的质量分析，4(6)小时教学内容概述煤的工业分析煤中总硫的测定煤的热值的测定煤是一种可用作燃料或工业原料的矿物。它是一种黑色固体矿物，由碳、氢、氧、氮和其他元素组成。世界上已探明的煤炭储量约为3.5万亿吨。就储量而言，世界排名是：美国、俄罗斯和中国。就生产和消费而言，是中国和美国。总体而言，中国煤炭资源丰富，分布广泛，但资源分布不平衡，相对集中在华北和西北地区。煤的组成和分类由有机物、矿物质和水组成。有机物和一些矿物质是可燃的，而水和大多数矿物质是不可燃的。有机物主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，碳和氢占有机物的95%以上。硫在燃烧过程中也会释放热量，但燃烧产物SO2

2、主要通过碱金属、碱土金属、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及铁和铝的硫化物污染设备和环境。除硫化物外，其他矿物不能燃烧，这降低了煤的可燃比，影响了煤的热值。煤的元素组成碳是煤大分子的骨架，是所有元素中含量最高的，一般超过70%。随着煤化程度的提高，煤中的碳含量也越来越高。例如，一些超级无烟煤的碳含量超过97%。氢占煤质量的1-6%。煤越年轻，含氧量越高。煤越年轻，氧气的比例就越大。热值经常随着氧含量的增加而降低。其含量一般在1-30%到0.5%之间，从0.1%到10%之间，煤的元素组成的差异不仅能反映煤化程度，而且能直接表征煤的性质差异。例如，碳含量低、氧含量高的煤大多是粘结性差或不粘结性的年轻煤，而

3、碳含量高、氧含量低的煤往往是一些不粘结性的老煤，但只有碳含量为84-88%、氢含量超过5%的中变质煤，是炼焦性好的炼焦煤。分类煤有很多种，质量也很不一样。不同类型的煤具有不同的用途，例如，具有良好焦化性或粘结性的煤、具有良好热稳定性的无烟煤块煤、具有高挥发分和热值的煤粉、以及低灰分和低硫的年轻煤，其被气化以产生气体，以及加氢液化以产生人造液体燃料。有几种不同的分类方法，如起源、工商业、使用、科学等。煤的成因分类是根据煤的原始物质和聚集环境进行分类的。腐殖煤(高等植物):陆生煤(泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤)、残煤腐泥煤(低等植物):藻类煤、粘土煤和其他腐泥煤泥炭(高等植物和低等植物):烛煤和精煤根

4、据其用途、加工方法和质量规格进行分类低质煤和其他5个类别和28个种类煤的科学分类煤的基本性质被分类为科学分类(煤的工业分类)。中国的煤炭分类(GB5751-1986)和主要工业国家的煤炭分类属于实用分类。根据煤的煤化程度，可分为褐煤、烟煤和无烟煤。根据煤化程度和工业利用的特点，褐煤分为两个小类，无烟煤分为三个小类。烟煤比较复杂，根据挥发分可分为4个等级，即VDAF: 10-20%， 20-28%，28-37%和 37%，可分为低、中、中、高挥发分烟煤。根据粘结性，可分为5级或6级，即GR.I为0-5，称为未粘结煤或弱粘结煤；GR . 1 . 5-20，称为弱粘结煤；GR.I.20-50，称为中

5、度弱粘结煤；GR.I. 50-65，称为中等强度粘结煤；Gr.i. 65，称为强粘结煤。根据GB5751-1986，褐煤和无烟煤分为14大类和17小类。有三种常见的类别：褐煤、烟煤和无烟煤。褐煤多呈块状、深褐色，有深色光泽，质地疏松；它含有约40%的挥发性物质，燃点低，容易着火，燃烧时迅速发火，火焰大，并放出黑烟；低碳含量和热值(由于产地不同，热值差异很大)和燃烧时间短。烟煤(除褐煤和无烟煤外，均为烟煤)一般呈颗粒状，小而粉状，多呈黑色，有光泽，质地细腻，含挥发分30%以上，燃点低，易着火；含碳量高，热值高，点火快，火焰长，黑烟多，燃烧时间长；大多数烟煤很粘，燃烧时容易结渣。无烟煤(WY)呈黑

6、色，有金属光泽。杂质少，组织致密，固定碳含量高，可达80%以上；低挥发分，低于10%，燃点高，不易着火；但是，它热值高，燃烧时火慢，上火大，火力强，火焰短，烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。燃烧时应加入适量的煤和土壤，以降低火势。烟煤的类型有贫煤、贫煤、贫煤、炼焦煤(JM)、肥煤(调频)、1/3炼焦煤(1/3JM)、气肥煤(QF)、气煤(QM)和1/2中煤工业分析和煤的元素分析在工业中是常见的(煤的技术分析和实际分析)。煤的工业分析，也称为技术分析或实际分析，是评价煤的性质、用途和经济性的基本依据。煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳。有时，上述四个测定项目称为半工业分析，

7、与煤的热值和总硫的测定一起称为全工业分析，其中水分、灰分和挥发分是直接测定的，而固定碳不是直接测定的，而是用差减法计算的。元素分析表明，煤主要含有碳、氢、氧、氮、硫等元素。此外，煤通常含有许多放射性和稀有元素，如铀、锗和镓。元素分析的结果是煤的科学分类的主要依据。在工业上，它是计算热值、干馏产品产量和热平衡的基础。煤中有许多稀有元素，但它们通常指锗、镓、铀、钒、钽和其他有提取价值的元素。除了硫，煤还含有一些有害元素，如磷、氯、砷、氟、汞等。根据需要，可以检测煤的工艺性能，如粘结性和结焦性指标。煤的粘结性是指煤颗粒(直径为0.2毫米)在被隔绝的空气加热后是否能自己粘结或惰性物质(无粘结力的物质)

8、能否形成焦炭块。煤的结焦性是指煤颗粒与空气隔绝并受热后能否生成优质焦炭的性质。二者都是炼焦煤的重要特征之一。煤的热值和燃点是指每单位质量煤完全燃烧产生的热量，热值煤的燃点是煤被加热开始燃烧的温度。煤的反应性，也称为燃点、临界温度或着火温度，也称为反应性，是指煤在一定温度条件下与不同气体介质(CO2、O2、H2O)相互作用的反应能力，灰熔融性，也称为灰熔点，是煤的动力和气化的重要指标。煤灰是各种矿物质的混合物，没有固定的熔点。只有一个熔化温度范围包括：变形温度、软化温度)来评价煤灰的熔融性、流动温度、煤的物理性质。它是煤的某些化学成分和分子结构的外在表现，包括颜色、光泽、密度、硬度、脆性、断裂和

9、导电性等。煤在一定条件下完全燃烧后，通过分析煤灰的组成而得到的残渣称为灰分。灰渣由二氧化硅、Fe2O3、氧化钙、氧化镁、Na2O、K2O、二氧化锰、SO3、P2O5等组成。主要成分是二氧化硅(约60%)和氧化铝(约12-20%)。在煤的工业分析中，只确定灰分产量，而不确定灰分组成。元素分析仪、煤的工业分析、通用符号和参考水分的测定、灰分挥发分的测定、固定碳含量的计算、不同参考分析结果的转换、煤的工业分析、通用符号、参考分析项目的名称和符号注：煤灰分中的碳、氢、氧、氮、硫和化学成分仍用元素名称表示。通过对不同状态的煤样进行分析和测试，会得到不同的结果。因此，基准是计算和表达测量值的主要基础之一。

10、接收基准(ar)作为接收基准(ad)空气干燥基准(d)干燥基准(daf)干燥无灰分基准(dmmf)干燥无矿物质基准，以及煤的含水量的测定是评价煤的经济价值的最基本的指标。因为煤中含水量越多，煤中无用的成分就越多。同时，这里有大量的水，这不仅减少了煤的有用成分，而且在煤燃烧并变成蒸汽蒸发时吸收了大量的热量。因此，煤的含水量越低，煤中水的存在形式越好。通过物理吸附或粘附与煤结合的水称为游离水，游离水又分为外部水和内部水。外部水(Mf)也称为自由水、地表水和风干水。Mf说，这种水分是在开采、储存等过程中带入的。覆盖在煤颗粒的表面，其蒸气压与纯水的蒸气压相同，在风干1-2天后可以蒸发并除去，也称为风干

11、水分，即在一定条件下煤样和周围空气的湿度达到平衡时损失的水分。除去外部水分的煤也称为风干样品中的水分，它是指在内径小于10-5厘米的煤颗粒的孔隙中吸附或凝结的水分，用“明”表示。这部分水的蒸汽压低于纯水的蒸汽压，因此很难通过蒸发去除，并且需要在水的正常沸点以上才能去除。在一定条件下，当煤样达到风干状态时所保留的水分称为风干煤样水分(Mad)。除去内部水分的煤称为干煤，外部水分和内部水分的总和称为总水分。Mt被用来代表水，其中化合水以化学方式与煤中的矿物质化合，即结晶水。如石膏中的水，硫酸钙。游离水可在105-110蒸发1-2小时，而结晶水只能在200以上才能除去。在煤的工业分析中，经常测量原煤

12、样品的总水分和风干的煤样品的水分，但是通常不测量组合水。国家标准GB/T211-1996规定了测定煤中总水分的四种方法现为GB/T211-2007。方法一：充氮干燥法，适用于各种煤，用预先干燥称重的称量瓶快速称量10-12g粒径小于6mm的煤样，打开称量瓶盖，放入干燥氮气加热至105，烟煤干燥1.5h，褐煤和无烟煤干燥2h。取出后，盖上盖子，放入烘干机中，冷却至室温，再次烘干后称重，直至两次连续烘干后的质量差小于0.01克，根据煤样的质量损失和煤样的总水分计算水分含量MtM 煤样质量，g；M1煤样干燥后重量减轻，g方法b:空气干燥法，适用于烟煤和无烟煤。将称量瓶放入已预吹并加热至105 -11

13、0的干燥箱中，在鼓风条件下将烟煤干燥2h，无烟煤干燥3h。其他步骤同上，方法C:微波干燥法，适用于烟煤和褐煤样品在微波炉中干燥。利用微波发生器产生的交变电场产生摩擦加热，使水快速蒸发，加热均匀，水分蒸发快；不适用于导电性强的样品，如无烟煤和焦炭。方法D:适用于外部水分高的烟煤和无烟煤。一步法：见教科书。两步法：用干燥称重的浅盘称取500克粒度小于13毫米的煤样，均匀铺开，在不高于50的温度下干燥，保持恒重(连续干燥1小时，质量变化小于1%)，称重，得到微滤；将煤样粉碎至小于6mm的粒度，在105 -110的干燥箱中干燥至恒重(两次称量之差小于0.5g)，并称重，得到总水分测定结果的允许误差Mi

14、nh。风干煤样中水分的测定GB/T212-2001风干煤样中的水分也称为风干基准水分，测定方法有方法A(氮气干燥法)和方法B。方法A和方法B适用于各种煤，方法C只适用于烟煤和无烟煤。空气干燥煤样粒径小于0.2毫米并与环境空气湿度平衡的煤样制备：粒径小于0.2毫米的煤样在相对湿度为70%的空气中于20连续干燥1小时后，质量变化小于0.1%。也就是说，认为已经达到风干状态。方法A(氮气通过干燥法)该过程类似于氮气通过干燥法测定总水分使用预先干燥并称重的风干煤样品(1 . 00 . 1克)，其称量瓶粒度小于0.2毫米，精确至0.0002克，并将其均匀分散在称量瓶中。打开称量瓶盖，放入事先用干燥氮气加

15、热到105-110的干燥箱中，将烟煤干燥1.5h，将褐煤和无烟煤干燥2h，取出，盖上盖子，放入烘干机中，冷却至室温，称量，然后每次检查烘干30分钟，直到两次连续烘干后的质量差小于0.001克，此时含水量低于2%， 无需进行检验干燥方法b(甲苯蒸馏法)GB/t212-2001删除，称取25克粒度小于0.2毫米(精确至0.001克)的风干煤样，转移至干燥圆底烧瓶中，加入80毫升甲苯和少量沸石，用分水器收集水分，直至5分钟内无细小气泡。 回收管上的水体积水密度m煤质方法C(空气干燥法)类似于总水分测定用预先干燥并称重的称量瓶和粒度小于0.2毫米的空气干燥煤样(1 . 00 . 1克)，精确至0.0002克，并将其均匀分散在称量瓶中。打开称量瓶盖，放入事先已加热至105-110的干燥箱中，将烟煤干燥1小时，无烟煤干燥1.5小时盖上盖子，放入烘干机中，冷却至室温，然后称重。灰分的