《煤质分析化验》PPT课件.ppt
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1、煤质分析化验煤质分析化验有机质有机质 主主要要由由碳碳、氢氢、氧氧、氮氮、硫硫等等元元素素,碳碳和和氢氢占占有有机机质质的的95%95%以上。以上。矿物质矿物质 主主要要是是碱碱金金属属、碱碱土土金金属属、铁铁、铝铝的的碳碳酸酸盐盐、硫硫酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐及及硫硫化化物物。除除硫硫化化物物外外,其其它它的的矿矿物物质质不不能能燃燃烧烧,使煤的可燃比例减小,影响煤的发热量。使煤的可燃比例减小,影响煤的发热量。1.11.1煤的组成煤的组成 由由有有机机质质、矿矿物物质质和和水水三三部部分分组组成成。有有机机质质和和部部分分矿矿物物质是可燃的,水和大部分矿物质是不可燃的。质是可燃的,水和大部分矿
2、物质是不可燃的。1.2煤煤质质化验的流程化验的流程 采样采样破碎破碎干燥干燥制样制样实验分析实验分析采样采样:是指从特定量的煤中取出一部分有:是指从特定量的煤中取出一部分有代表性的总样,以供确定该特定量煤的质代表性的总样,以供确定该特定量煤的质量的过程。量的过程。采样目的采样目的:为了采取具有代表性的样品,:为了采取具有代表性的样品,以样品的品质、特性推断整批煤的品质、以样品的品质、特性推断整批煤的品质、特性。特性。一、采样一、采样采样方法采样方法:五点取样法五点取样法。按对角线取五个点,不按对角线取五个点,不要表层,每点一铁要表层,每点一铁锹锹共取一桶。使取的煤样尽量具共取一桶。使取的煤样尽
3、量具有代表性,随机取样。将取的的煤样拌匀,分选,有代表性,随机取样。将取的的煤样拌匀,分选,最后留下一公斤左右作为待化验煤样最后留下一公斤左右作为待化验煤样。采样原则采样原则:采样方法不能有系统偏差;样品必须有一采样方法不能有系统偏差;样品必须有一定数目的定数目的子子样组成;所采样组成;所采子子样的质量必须合乎要求;样的质量必须合乎要求;采样时要注意安全。采样时要注意安全。采样头采样头二、破碎二、破碎用破碎机用破碎机将煤样将煤样破碎至破碎至6 6毫米以下毫米以下,用二分,用二分器缩分。器缩分。对锟式破碎机三、干燥三、干燥根据原煤的含水程度,用干燥箱干燥煤样根据原煤的含水程度,用干燥箱干燥煤样颗
4、粒,颗粒,并并做出全水分做出全水分析析。电热恒温鼓风干燥箱电热恒温鼓风干燥箱四、制样四、制样用密封式制样机制成用密封式制样机制成0.20.2毫米以下煤样毫米以下煤样。五、实验分析五、实验分析煤煤的的分分析析检检验验,根根据据目目的的不不同同,一一般般可可分为:分为:1 1工业分析工业分析2 2元素分析元素分析3 3其其它它分分析析(物物理理性性质质、工工艺艺性性质质和和煤煤灰灰成分分析等)成分分析等)1.1.工业分析工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,是评价煤的煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,是评价煤的基本依据。基本依据。半工业分析:半工业分析:水分、灰分、挥发分和固定碳的测定水分
5、、灰分、挥发分和固定碳的测定 全工业分析全工业分析:水分、灰分、挥发分、固定碳、发热量和水分、灰分、挥发分、固定碳、发热量和硫的测定。硫的测定。煤中主要含有碳、氢、氧、氮、硫等元素,此外,煤中还煤中主要含有碳、氢、氧、氮、硫等元素,此外,煤中还含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等。元素分析的结含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等。元素分析的结果是对煤进行科学分类的主要依据。果是对煤进行科学分类的主要依据。在工业上,是计算发热在工业上,是计算发热量、干馏产物产率、热量平衡的依据。量、干馏产物产率、热量平衡的依据。煤煤中中的的稀稀有有元元素素很很多多,但但一一般般是是指指有有提提取取价价值值的
6、的锗锗、镓镓、铀、钒、钽等元素。铀、钒、钽等元素。除除硫硫外外,煤煤中中还还含含有有一一些些有有害害元元素素,如如磷磷、氯氯、砷砷、氟氟、汞等。可以根据需要进行检测。汞等。可以根据需要进行检测。2.煤的元素分析煤的元素分析 3 3、其他分析、其他分析煤的物理性质煤的物理性质 是煤的一定化学组成和分子结构的外部表是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现,包括颜色、光泽、密度、硬度、脆度、断现,包括颜色、光泽、密度、硬度、脆度、断口及导电性等。口及导电性等。1.2 煤的工业分析煤的工业分析一、常用的符号和基准一、常用的符号和基准二、水分的测定二、水分的测定 三、灰分的测定三、灰分的测定 四、挥发分产
7、率的测定四、挥发分产率的测定 五、固定碳含量的计算五、固定碳含量的计算六、全硫的测定六、全硫的测定 七、发热量的测定七、发热量的测定一、常用的符号和基准一、常用的符号和基准1分析项目的名称及表示符号分析项目的名称及表示符号项目项目水分水分灰分灰分挥发分挥发分固定碳固定碳发热量发热量符号符号MAVFCQC、H、O、N、S及煤灰中化学成分等仍以元素名称为代表符号。及煤灰中化学成分等仍以元素名称为代表符号。ashvolatilecompoundfixedcarbonquantityofproducedheatmoisture 煤中的水分属杂质组分。煤中的水分属杂质组分。在煤的燃烧过程中,水分受热逸出
8、除降低热值外在煤的燃烧过程中,水分受热逸出除降低热值外还能与燃烧气中的一些组分互相作用,产生对设备、还能与燃烧气中的一些组分互相作用,产生对设备、管道、触媒(催化剂)等造成管道、触媒(催化剂)等造成损害损害的物质,如的物质,如SOSO2 2与与H H2 2O O作用生成作用生成H H2 2SOSO3 3等。等。因此煤中水分的含量将影响煤质的质量,是经常要因此煤中水分的含量将影响煤质的质量,是经常要进行检验的项目之一。进行检验的项目之一。二、水分的测定二、水分的测定(一)煤中水分的存在形态(一)煤中水分的存在形态分为两类分为两类:化合水、游离水。化合水、游离水。煤的工业分析中只测试游离水,不测化
9、合水。煤的工业分析中只测试游离水,不测化合水。1 1化合水:化合水:以以化化合合方方式式和和煤煤中中矿矿物物质质结结合合的的水水,即即通通常常所所说说的的结结晶晶水水,例例如如硫硫酸酸钙钙(CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O)、高高岭岭土土(AlAl2 2O O3 3 2SiO2SiO4 4 2H2H2 2O O)中中的的结结晶晶水水。结结晶晶水水要在要在200200以上才能分解析出。以上才能分解析出。2 2游离水游离水以物理状态(如附着、吸附等形式)和煤结合的水。以物理状态(如附着、吸附等形式)和煤结合的水。根据存在的不同结构状态,分为根据存在的不同结构状态,分为外在水分和内在水分
10、外在水分和内在水分。外外在在水水分分(M Mf f):是是指指煤煤在在开开采采、运运输输、储储存存和和洗洗选选过过程程中中润润湿湿在在煤煤的的外外表表及及大大毛毛细细孔孔(直直径径1010-5-5cmcm)中中的的水水分分。此水分在空气中风干此水分在空气中风干1-21-2天就能蒸发而失去。天就能蒸发而失去。内在水分(内在水分(M Minhinh):是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔(直径(直径1010-5-5cmcm)中的水分。这部分水分较难蒸发,需要中的水分。这部分水分较难蒸发,需要在高于正常沸点的温度下才能除去。在高于正常沸点的温度下才能除去。(二)全水分(二
11、)全水分M Mt t的测定的测定全水分全水分:是指煤中全部的游离水,即煤中外在水分:是指煤中全部的游离水,即煤中外在水分和内在水分之和。和内在水分之和。测定方法:测定方法:A、通氮干燥法、通氮干燥法B、空气干燥法、空气干燥法C、微波干燥法、微波干燥法操作:操作:用用预预先先干干燥燥并并称称量量过过的的称称量量瓶瓶迅迅速速称称取取10-12g10-12g粒粒度度小小于于6mm6mm的的煤煤样样,打打开开称称量量瓶瓶盖盖,放放入入预预先先通通入入干干燥燥氮氮气气并并已已加加热热到到105-110105-110的的干干燥燥箱箱中中,烟烟煤煤干干燥燥1.5h,1.5h,褐褐煤煤和和无无烟烟煤煤干干燥燥
12、2h,2h,取取出出后后盖盖上上盖盖子子,放放入入干干燥燥器器中中冷冷却却至至室室温温后后称称量量,再再干干燥燥后后称称重重,直直到到连连续续两两次次干干燥燥后后的的质质量量相相差差不不超过超过0.01g0.01g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。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)式中式中 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。将称量瓶放入预先鼓风并已加热到将称量瓶放入预先鼓风并已加热到105-110的干的干燥箱中,在燥箱中,在鼓风条件鼓风条
13、件下烟煤干燥下烟煤干燥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)方法方法C:微波干燥法微波干燥法(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。场作用,引起摩擦发热,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。炭等导电性较强的试样。(三)分析水(三)分析水Mad的测定的测定 分析水(空气干燥基水分分析水(
14、空气干燥基水分 ):):指煤在空气干燥指煤在空气干燥状态下所含的水份,也就是内在水分。状态下所含的水份,也就是内在水分。空空气气干干燥燥煤煤样样:粒粒度度小小于于0.2mm、与与周周围围空空气气湿湿度度达达到到平衡的煤样平衡的煤样。样样品品制制备备:将将粒粒度度小小于于0.2mm煤煤样样,在在20和和相相对对湿湿度度70的的空空气气下下连连续续干干燥燥1小小时时后后质质量量变变化化不不超超过过0.1%,即认为已达到空气干燥状态。即认为已达到空气干燥状态。称取样品称取样品10.1g105-110烟煤干燥烟煤干燥1h无烟煤干燥无烟煤干燥1.5h冷却冷却检查性试检查性试验至恒重验至恒重称取样品称取样
15、品10.1g1455烟煤、无烟煤干燥烟煤、无烟煤干燥10min、褐煤、褐煤1h冷却冷却检查性试检查性试验至恒重验至恒重1.常规测定法(适用于烟煤和无烟煤)常规测定法(适用于烟煤和无烟煤)2.快速测定法(适用于烟煤、无烟煤和褐煤)快速测定法(适用于烟煤、无烟煤和褐煤)Mad分析水分析水m1煤样干燥后失去的质量,煤样干燥后失去的质量,gm 煤样的质量,煤样的质量,g;三三、灰分的测定、灰分的测定煤的灰分来自煤中的矿物质,煤的灰分来自煤中的矿物质,灰分是煤中的无灰分是煤中的无用物质,灰分越低媒质越好。用物质,灰分越低媒质越好。煤的灰分煤的灰分是煤完全燃烧后剩下的残渣,是煤中矿是煤完全燃烧后剩下的残渣
16、,是煤中矿物质在煤燃烧过程中经过分解、化合反应后的物质在煤燃烧过程中经过分解、化合反应后的产物,用符号产物,用符号A A表示。表示。测定方法测定方法:缓慢灰化法缓慢灰化法(仲裁法仲裁法)快速灰化法快速灰化法(常规分析方法常规分析方法)(1)当温度在)当温度在400左右时左右时,主要反应:主要反应:1 1、化学反应、化学反应(高温灼烧法)高温灼烧法)灰分的测定(二)灰分的测定(二)(2)当温度在)当温度在500左右时的主要反应:左右时的主要反应:(3 3)当温度在)当温度在600600o oC C左右时:左右时:(3)当温度高于)当温度高于700时:时:煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解,煤
17、中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解,待温度达到待温度达到800时分解反应基本完成,时分解反应基本完成,因此煤的因此煤的灰分测定温度规定为(灰分测定温度规定为(8151081510)。2 2、缓慢灰化法、缓慢灰化法(1 1)灰皿)灰皿(2 2)测定过程)测定过程称称取取分分析析煤煤样样1 0.1g,于于已已经经在在815 10灼灼烧烧恒恒量量的的灰灰皿皿中中,轻轻微微振振动动,使使样样品品分分散散为为均均匀匀的的薄薄层层,置置温温度度低低于于100的的高高温温炉炉中中。在在炉炉门门留留有有约约15mm左左右右的的缝缝隙隙供供自自然然通通风风,控控制制加加热热速速度度,使使炉炉温温在在30min
18、左左右右缓缓慢慢升升高高至至500并并保保持持此此温温度度30min。然然后后,升升高高温温度度至至815 10,关关闭闭炉炉门门,在在此此温温度度下下继继续续灼灼烧烧1h。取取出出灰灰皿皿,于于干干燥燥器器中中冷冷至至室室温温(约约20min)称称量量,然然后后进进行行检检查查性性灼灼烧烧,每每次次进进行行20min,直直到到煤煤样样的的质质量量变变化化小小于于0.001g时时为为止止,取取最最后后一一次次质质量量计算。灰分计算。灰分15%的样品,可不必进行检查性灼烧。的样品,可不必进行检查性灼烧。(3 3)计算)计算m m 煤样的质量,煤样的质量,g g;m m1 1灼烧后残渣质量,灼烧后
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