煤质分析化验讲解课件.ppt
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1、煤质分析化验煤质分析化验有机质有机质 主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素,碳和氢占有机质的主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素,碳和氢占有机质的95%95%以上。以上。矿物质矿物质 主要是碱金属、碱土金属、铁、铝的碳酸盐、硫酸盐、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,使磷酸盐及硫化物。除硫化物外,其它的矿物质不能燃烧,使煤的可燃比例减小,影响煤的发热量。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 由有机质、矿物质和水三部分组成。有机质和部分矿物由有机质、矿物质和水三部分组成。有机质和部分矿物质是可燃的,水和大部分矿物质是不可
2、燃的。质是可燃的,水和大部分矿物质是不可燃的。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,不要按对角线取五个点,不要表层,每点一铁表层,每点一铁锹锹共取一桶。使取的
3、煤样尽量具有共取一桶。使取的煤样尽量具有代表性,随机取样。将取的的煤样拌匀,分选,最代表性,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
4、煤的含水程度,用干燥箱干燥煤样颗粒,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 煤的分析检验,根据目的不同,一般可煤的分析检验,根据目的不同,一般可分为:分为:1 1工业分析工业分析2 2元素分析元素分析3 3其它分析其它分析(物理性质、工艺性质和煤灰物理性质、工艺性质和煤灰成分分析等)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
5、分析:水分、灰分、挥发分和固定碳的测定水分、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。煤中的稀有元素很多,但一般是指有提取价
6、值的锗、镓、煤中的稀有元素很多,但一般是指有提取价值的锗、镓、铀、钒、钽等元素。铀、钒、钽等元素。除硫外,煤中还含有一些有害元素,如磷、氯、砷、氟、除硫外,煤中还含有一些有害元素,如磷、氯、砷、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
7、定二、水分的测定 三、灰分的测定三、灰分的测定 四、挥发分产率的测定四、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。ashvolatile compoundfixed carbonquantity of produced heatmoisture 煤中
8、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,水分受热逸出除降低热值在煤的燃烧过程中,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,产生对设外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)等造成备、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
9、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:以化合方式和煤中矿物质结合的水,即通以化合方式和煤中矿物质结合的水,即通常所说的结晶水,例如硫酸钙(常所说的结晶水,例如硫酸钙(CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O)、)、高岭土(高岭土(AlAl2 2O O3 3 2SiO2SiO4 4 2H2H2 2O O)中的结晶水。结晶中的结晶水。结晶水要在水要在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)
10、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外在水分和内在水分。外在水分(外在水分(M Mf f):是指煤在开采、运输、储存和洗选过程是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外表及大毛细孔(直径中润湿在煤的外表及大毛细孔(直径1010-5-5cmcm)中的水分。中的水分。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
11、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)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10-12g10-12g粒度小粒度小于于6mm6mm的煤样,打开称量瓶盖,放入预先通入干燥氮气并已的煤样,打开称量瓶盖,放入预先通入干燥氮气并已加热到加热到105-11
12、0105-110的干燥箱中,烟煤干燥的干燥箱中,烟煤干燥1.5h,1.5h,褐煤和无烟褐煤和无烟煤干燥煤干燥2h,2h,取出后盖上盖子,放入干燥器中冷却至室温后取出后盖上盖子,放入干燥器中冷却至室温后称量,再干燥后称重,直到连续两次干燥后的质量相差不称量,再干燥后称重,直到连续两次干燥后的质量相差不超过超过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)mmM1t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
13、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的的干燥箱中,在干燥箱中,在鼓风条件鼓风条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;不适用于无烟煤和受热均匀,水分蒸发快;不适用于无烟煤
14、和焦炭等导电性较强的试样。焦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(空气干燥基水分 ):):指煤在空气干指煤在空气干燥状态下所含的水份,也就是内在水分。燥状态下所含的水份,也就是内在水分。空气干燥煤样空气干燥煤样:粒度小于:粒度小于0.2mm、与周围空气湿度达、与周围空气湿度达到平衡的煤样到平衡的煤样。样品制备样品制备:将粒度小于:将粒度小于0.2mm煤样煤样,在在20和相对湿度和相对湿度70的空气下连续干燥的空气下连续干燥1小时后质量变化不超过小时后质量变化不超过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
15、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)mmM1adMad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
16、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,是煤中是煤完全燃烧后剩下的残渣,是煤中矿物质在煤燃烧过程中经过分解、化合反应后矿物质在煤燃烧过程中经过分解、化合反应后的产物,用符号的产物,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:OHSiOOAIOHSiOOAIOHCaSOOHCaSO2232223224242222221 1、化学反应、化学反应(高温灼烧法)高温灼烧法)灰分的测定
17、(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:2323COFeOFeCOCOCaOCaCO(3 3)当温度在)当温度在600600o oC C左右时:左右时:322422232222422282114OFeOFeOCaSOOSOCaOSOOFeOFeS(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(8158151010)。2 2、缓慢灰化法、缓慢灰化法(1 1
18、)灰皿)灰皿(2 2)测定过程)测定过程 称取分析煤样称取分析煤样1 0.1g,于已经在于已经在815 10灼烧恒量的灰皿灼烧恒量的灰皿中,轻微振动,使样品分散为均匀的薄层,置温度低于中,轻微振动,使样品分散为均匀的薄层,置温度低于100的高温炉中。在炉门留有约的高温炉中。在炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风,控左右的缝隙供自然通风,控制加热速度,使炉温在制加热速度,使炉温在30min左右缓慢升高至左右缓慢升高至500并保持此温并保持此温度度30min。然后,升高温度至然后,升高温度至815 10,关闭炉门,在此温度,关闭炉门,在此温度下继续灼烧下继续灼烧1h。取出灰皿,于干燥器中冷至室温
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