工业分析PPT

煤的工业分析方法GB/T212-2008孔令坡国家煤炭质量监督检验中心（煤炭科学研究总院煤炭分析实验室）1标准概述1.1意义煤质特性的主要指标，评价煤质的基本依据，初步判断煤种、煤的工业用途和加工利用效果1.2内容三个测定和一个计算：水分、灰分和挥发分的测定固定碳的计算煤的工业分析是煤的水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）三个项目的测定和一个固定碳（FC）计算共四个项目的总称。根据煤的工业分析的结果可以初步判断煤的性质，特别是作为燃料的质量，利用干燥无灰基挥发分和焦渣特征可以大致判断煤的品种牌号。根据工业分析的结果可以导出计算各种烟煤低位发热量的经验公式。对于同一矿井的煤来说，这样的经验公式具有相当好的精确度，从而有很大的实用价值。对于使用单一煤源的用户如电厂来说，这一点也很有意义。2煤中水分的测定2.1水分测定包含的项目狭义：空气干燥基水分Mad水分测定空气干燥基水分Mad广义：全水分Mt最高内在水分MHC除了工业分析中测定的空气干燥基水分（Mad）以外，广义上的水分测定还包括全水分（Mt）和最高内在水分（MHC）的测定。全水分：是指煤中内在水分和外在水分之和。最高内在水分：是指煤粒内部毛细孔吸附的水分达到饱和状态时所含有的水(在环境温度为30℃，相对湿度为96%测定)。由于煤内部的毛细孔的多少与煤化程度有一定的关系，所以这一指标能在很大程度上反映尤其是低煤化程度的煤的煤化程度。2.2煤中水分测定的意义▲煤炭分析试验中校正和换算的依据；▲煤中的水分含量与煤的变质程度有一定的关系，可以从水分含量大致推断煤的变质程度；▲煤中的水分含量对煤的各种工业利用途径都有不同程度的影响，可用于指导煤炭的加工利用。▲贸易计价指标。2.3煤中水分存在形态及性质煤中水可以根据其结合状态分为化合水和游离水两大类。化合水是指以化合形式与煤中矿物质相结合的水（结晶水），如：Al2O3·2SiO2·2H2O（高岭土）特点：稳定，在200ºC以下很难失去。煤中化合水的含量多少与煤中矿物质的含量和组成有关，与煤的煤化程度无关。化合水不能直接测得，而是根据煤中矿物质的组成及其可能带有的结晶水来推算。煤中的游离水：是指以附着或吸附等物理方式与煤结合的水分，又分内在水分和外在水分两部分。内在水分：•存在于煤中毛细孔中的水；•实际测定中指煤样达到空气干燥状态时保留下来的那部分游离水。特点：需要在高于水的正常沸点的温度下才能除尽。外在水分：•表面、缝隙、非毛细孔径中的水；•实际测定中指煤样达到空气干燥状态后所失去的那部分水。特点：易散失化合水煤中水分内在水游离水外在水全水分——通常所指的是内在水分与外在水分之和，即煤中所含全部游离水。注意！：当煤样中的水与空气湿度达到平衡时，所失去的水不仅有外在水，也有毛细孔中的水。失去的多少，取决于当时空气的湿度与温度。通常测定得到的空气干燥基水分Mad是煤样与空气湿度达到平衡时所保留的水。这里所说的内在水、外在水与两步法测定煤中全水是所说的内在水、外在水不同，不能混淆。2.4水分的测定方法加热干燥法（空气干燥和通氮干法）微波加热干燥法2.4.1基本原理a、加热干燥法：1g分析煤样在105~110ºC下，在干燥氮气流或空气流中加热到质量恒定，根据煤样的质量损失计算出水分含量。b、微波加热干燥法：煤样置于微波测水仪内，仪器内磁控管发射非电离微波，使水分子超高速振动产生摩擦热而迅速蒸发，根据煤样的质量损失计算水分含量。2.4.2特点A、空气干燥法：方法简便，适用于例常分析；煤样易氧化，使结果偏低，仅适用于烟煤和无烟煤。B、通氮干燥法：需通氮气，用小空间干燥箱能有效防止煤样氧化，适用于所有煤种（仲裁检验方法）C、微波干燥法：快速、简便，能防止煤样氧化；不适用于年老无烟煤和焦炭的水分测定。2.4.3测定步骤（1）通氮干燥法升温——干燥箱控温在（105~110）ºC；通气——提前10min通氮气,流量为每小时换气15次；称样——分析煤样（1±0.10)g,称准到0.0002g，平摊在称量瓶中；干燥——打开称量瓶盖，置于干燥箱中加热：烟煤1.5h，褐煤、无烟煤2h；冷却——从烘箱中取出，立即盖上盖，放入干燥器中冷却到室温（约20min）；称量检查性干燥：——时间：30min——温度：(105~110)ºC——终止条件：△m0.0010g或有所增加——特例：Mad2.00%，不进行计算结果——质量减少时：以最后一次质量为计算依据——质量增加时：以质量增加前一次的质量为计算依据。(2)空气干燥法升温——干燥箱控温在（105~110）ºC；鼓风——提前（3~5）min；称样——分析煤样1±0.1g；称准到0.0002g，平摊在称量瓶中；干燥——打开称量瓶盖，置于干燥箱中：烟煤1h、无烟煤1.5h；冷却——从烘箱中取出，立即盖上盖，放入干燥器中冷却到室温（20min）；称量检查性干燥：——时间：30min；——温度：(105~110)ºC——终止条件：△m0.0010g或有所增加为止;——特例：Mad2.00%，不进行计算结果——质量减少时：以最后一次质量为计算依据——质量增加时：以质量增加前一次的质量为计算依据(3)微波干燥法•略•可见GB/T15334-1994•煤的水分测定方法微波干燥法2.4.4注意问题a煤的水分是部分游离水，通常称之为分析水。b水分与各实验室空气湿度直接相关——同一煤样的水分值随空气湿度发生变化——需用水分进行基的换算或校正时，需同时测定水分。c精密度中无再现性临界差。2.4.5方法精密度Mad/%重复性限/%5.000.205.00~10.000.3010.000.40例:水分测定记录样品号1#2#①称量瓶质量g17.254615.2564②煤样质量g0.99851.0023③瓶重+煤样质量g18.253116.2587④烘后瓶重+煤样质量g18.224116.2324⑤第一次检查后瓶重+煤样质量g18.222816.2311⑥第二次检查后瓶重+煤样质量g18.222016.2300⑦第三次检查后瓶重+煤样质量g16.2304⑧水的质量g0.03110.0287水含量%3.112.863灰分的测定3.1灰分的测定意义▲煤质研究中用来估算其它指标如发热量等；▲评价煤炭采、制样的偏倚和精密度；▲样品均匀性检验指标之一；▲炼焦煤分级和贸易计价指标；▲机械化采制样机鉴定（偏倚和精密度）；▲可用于推算煤中矿物质的含量；▲可用于指导煤炭产品的加工利用。3.2灰分的定义和来源3.2.1定义：煤在规定条件下完全燃烧得到的残留物质。不是煤中的固有物质是矿物质完全燃烧后的衍生物3.2.2来源：原生矿物质：成煤植物中所含的无机元素；次生矿物质：煤形成过程中混入的或与煤伴生的矿物质；外来矿物质：指煤炭开采和加工处理中混入的矿物质。原生和次生矿物质属于煤的内在矿物质，较难以洗选脱除。煤的灰分不是煤中的固有物质，而是煤在规定条件下，其中所有可燃物质完全燃烧后以及煤中矿物质在一定温度下经过一系列分解、氧化和化合等复杂反应所形成的残留物。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。因此，“灰含量”的提法不确切，应为“灰产率”。3.2.3灰的形成矿物质的主要四种反应CaOOCOHSiOOAlOHSiOOAlCSOOFeOFeSCCOCaOCaCOaC2)2222)500()800(222232)600500(22322322223（化物属元素被氧化成金属氧金属有机化合物中的金失去结晶水黄铁矿氧化碳酸盐的分解42222CaSOSOCaO3.2.4灰分测定影响因素1)黄铁矿的氧化程度2）方解石的分解程度3）灰中固定的硫量的多少为测得有可比性的灰分值，就必须：——使黄铁矿氧化完全；——方解石分解完全；——SO3和CaO间的反应降低到最低程度。煤中矿物质在煤炭燃烧过程中的反应▲固硫作用CaCO3CaO＋CO2500℃开始分解，到800℃基本分解完全FeS2＋O2Fe2O3＋SO2500℃前基本反应完全CaO＋SO2＋O2CaSO4▲固硫作用对灰分测定结果的影响——测定结果偏高——重复性和再现性较差▲避免固硫作用良好通风CaO和SO2“不见面”500℃前至少30min500℃停留30min高温815℃下烧足够时间3.2.5一般采取的措施•慢速灰化：——使煤中硫化物在碳酸盐分解前完全氧化并排出（避免硫酸钙的生成）——使硫氧化物一经生成就及时排出在足够高的温度下（800ºC)灼烧足够长的时间——保证碳酸盐完全分解及二氧化碳完全驱出煤样在灰皿中要铺平，避免局部过厚——避免燃烧不完全；——防止底部煤样中生成的SO2被上部碳酸盐分解生成的氧化钙固定3.2.6灰分的测定方法两种方法：1)缓慢灰化法（慢灰）2)快速灰化法（快灰）▲方法A：“快灰仪法”▲方法B：“马弗炉法”1）缓慢灰化法灰皿——新灰皿灼烧至恒重，保存在干燥器中；称样——分析煤样(1±0.1)g，摊平；灰化——将灰皿送入100ºC的马弗炉恒温区中；炉门留有15mm左右的缝隙；缓慢升温至500ºC(30min以上)；保持30min；继续升温到（815±10)ºC，灼烧1h；冷却——取出灰皿，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min)；称量：检查性灼烧：——时间：每次20min；——温度：（815±10)ºC——终止条件：连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g——例外：灰分15%时，不必进行检查性灼烧结果计算：以最后一次灼烧后的质量为计算依据(与水分不同)；例：灰分测定记录样品号1#2#①灰皿质量g17.254615.2564②煤样质量g0.99851.0023③灰皿+煤样质量g18.253116.2587④烧后灰皿+灰质量g17.454115.4324⑤第一次检查后灰皿+灰质量g17.452815.4310⑥第二次检查后灰皿+灰质量g17.452015.4311⑦第三次检查后灰皿+灰质量g⑧灰的质量g0.19740.1647灰产率%19.7716.432)快速灰化法▲“马弗炉法”：缓慢推样，防止爆燃▲“快灰仪法”：连续测定、时间可控、轴向倾斜(1)快灰仪法灰皿——新灰皿灼烧至恒重，保存在干燥器中；升温——快灰仪升温至（815±10)ºC或（850±10)ºC调速——传动带调节到17mm/min左右或其他合适的速度（需做与缓慢灰化法的不同煤种的对比试验，确定传送带速度）；称样——分析煤样（0.5±0.01)g，称准0.0002g,摊平；灰化——装煤样的灰皿放在传送带上；冷却——取出灰皿，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min)；检查性灼烧——不需要(2)高温炉法升温——马弗炉加热到850ºC；灰皿——新灰皿要灼烧到恒重，灰皿放在干燥器中；称样——分析煤样(1±0.1)g，称准至0.0002g，摊平；灰化——灰皿缓慢推入马弗炉,先使第一排煤样灰化，待(5~10)min后煤样不再冒烟，以不大于2cm/min的速度把其余各排灰皿顺序推入恒温区；灼烧——关上炉门，灼烧40min；冷却——取出灰皿，首先在空气中冷却5min左右，再移入干燥器中冷却至室温，约20min；检查性灼烧——同缓慢灰化法。3.2.7注意问题炉温准确——毫伏计和热电偶每年至少校准一次；恒温区——每年至少测定一次，确保煤样在恒温区内灼烧；通风良好煤样要摊平检查性灼烧3.2.8方法精密度灰分/%重复性限Aad/%再现性临界差Ad/%15.000.200.3015.00~30.000.300.5030.000.500.704挥发分的测定4.1煤的挥发分产率的含义煤在规定条件下（900℃），隔绝空气加热，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。在高温条件下，不仅煤中有机物会分解而且无机物也会有一定程度的分解放出挥发性物质来。在实际用重量法测定挥发分是无法把二者区别开来，尤其是对于高灰分的煤，后一