煤的工业分析

实验1煤的工业分析一、实验目的1．掌握煤的工业分析方法。2．了解煤的使用性能及煤种的判断方法。3．学会用经验公式计算煤的低发热量。二、实验原理固体燃料煤是由极其复杂的有机化合物组成的，通常包含碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五种元素及部分矿物杂质(灰分A)和水分M。对煤进行成分分析，常采用元素分析和工业分析两种方法。其中元素分析可参照GB476—79《煤的元素分析方法》进行；而工业分析则是我国工矿企业中采用的一种简易分析方法，即通过对实验室中的空气干燥基煤样所含挥发分V、固定碳FC、灰分A和水分M进行测定以得到煤的工业分析成分的方法。若分别以Vad、FCad、Aad和Mad，表示空气干燥基下煤样中挥发分、固定碳、灰分和水分的重量百分含量，则有：Vad＋Fcad＋Aad＋Mad＝100工业分析方法由于比较简单，一般工厂都可进行，且对于了解固体燃料的使用性能已能满足要求，因而得到广泛应用。实验中所遵循的原理为热解重量法，即根据煤样中各组分的不同物理化学性质控制不同的温度和时间，使其中的某种组分发生分解或完全燃烧，并以失去的重量占原试样重量的百分比作为该组分的重量百分含量。其中对水分的分析采用常规测定的方法进行。鉴于空气干燥基下煤样中的水分为内在水分较难蒸发，故置于105～110℃的鼓风干燥箱中干燥，并进行检查，直至重量变化小于±0．001g为止；对煤的灰分的，分析采用快速灰化法，即将煤样置于815℃的马弗炉中灼烧40分钟，并检查其燃烧完全程度，直至重量变化小于±0．001g为止；而对于挥发分，由于它是煤炭分类的重要指标之一，且是煤样在特定的条件下受热分解的产物，故采取将煤样放入带盖的瓷坩埚中，置于900±10℃的马弗炉中隔绝空气加热7分钟，冷却后称重，以失重减去水分即为挥发分重量。上述各组分的计算式为：水分：Mad＝(失重／样品重)×100灰分：Aad＝(灰重／样品重)×100挥发分：Vad＝(失重／样品重)×100－Mad各组分的测定允许误差列于附录中。返回三、实验设备本实验中用到的主要设备有：马弗炉、鼓风干燥箱、1／10000天平、玻璃干燥器及称量瓶、瓷坩埚等。四、实验步骤1．准备工作将鼓风干燥箱、马弗炉升温至实验要求的温度并制备实验煤样。2．水分的测定在分析天平上称出预先烘干的带盖称量瓶的空重，然后加入粒度小于0．2mm的煤样1±0．1g，称量时读数精确到小数点后4位。打开瓶盖，将称量瓶置入预先加热到105～110℃的鼓风干燥箱中，烟煤干燥1小时，无烟煤干燥1～1．5小时。取出称量瓶并加盖，在空气中冷却2～3分钟后，放入干燥器中冷却到室温(约20分钟)，称重。3．灰分的测定在预先灼烧并称出空重的矩形坩埚中加入粒度为0．2mm以下的煤样1±0．1g，称量时准确至小数点后4位。将坩埚置入已预热到850℃的马弗炉中，在815±10℃的温度下灼烧40分钟，取出坩埚在空气中冷却5分钟后，放入干燥器内冷却到室温(约20分钟)，称重。称重后的样品再进行每次20分钟的检查性灼烧，直至重量变化＜0．001g为止(当灰分＜15％时可不进行检查性灼烧)，并取最后一次测定重量进行计算。4．挥发分的测定在分析天平上称出预先在900℃下烧至恒重的带盖坩埚的空重，加入粒度＜0．2mm的煤样1±0．1g，称准至小数点后4位，轻轻振动坩埚待煤样铺平后加盖(若为褐煤或长焰煤则应预先压块，并切成约3mm的小块备用)。将坩埚迅速置入预先升温至920℃的马弗炉中，并在900±10℃的温度下继续加热7分钟(若3分钟内炉温不能恢复到900±10℃并保持到实验结束，则该实验作废)。取出坩埚在空气中冷却5～6分钟后，放入干燥器中冷却到室温(约20分钟)，称重。根据煤样的焦渣特征及Vdaf值进行煤种类判断及其低发热量adnetQ的计算。焦渣特征，即测定挥发分时所残留的焦渣外形特征，共分为八类，即：(1)粉态：全部是粉末，没有互相粘连的颗粒；(2)粘着：以手指轻压即成粉末；(3)弱粘结：以手指轻压即成碎块；(4)不熔融粘结：以手指用力压才成碎块；(5)不膨胀熔融粘结：焦渣呈扁平饼状，煤粒界限不易分清，表面有银白色光泽；(6)微膨胀熔融粘结：焦渣用手指不能压碎，表面有银白色光泽和较小的膨胀泡；(7)膨胀熔融粘结：焦渣表面有银白色光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm；(8)强膨胀熔融粘结：同(7)，但高度超过15mm。由于焦渣特性对系数K1有较明显的影响，因此在实验中一定要根据以上特征对焦渣进行正确分类。五、实验报告1．测定数据的记录及处理2．煤的种类的判断鉴于我国对煤的种类的划分是以无灰干燥基挥发分含量Vdaf为根据，而Vdaf与Vad之间存在以下的换算关系：）（adadaddaf＋AM－100V100＝V则根据Vdaf可进行煤的种类判断。3．低发热量adnetQ的计算根据测定的Mad、Aad和Vad数据，结合不同的煤种，可按下列公式进行adnetQ的近似计算：无烟煤：adnetQ＝K0－360Mad－385Aad－100Vad(kJ／kg)烟煤：adnetQ＝100K1－(Kl＋25．12)(Mad＋Aad)－12．56Vad(kJ／kg)式中：K0、K1为系数。其中K0可根据Vdaf查附录得，K1则随Vdaf及焦渣特征改变，可由附录查得。4．计算被测定煤样的标准燃料值。测定数据记录表1测定编号容器名称及重量(g)容器空重(g)总重(g)样品重(g)热处理后总重(g)计算结果(％)水分灰分挥发分固定碳FCad＝100－Mad－Aad－Vad不同种类煤的挥发分Vdaf表2煤的种类褐煤烟煤无烟煤Vdaf(％)3710～46＜10六、思考题1．固体燃料的组成有哪几种基准表示?各适用于哪些场合?2．实验中怎样实现煤的水分、灰分和挥发分的测定?3．煤的工业分析在工程实际中有何作用?4．水泥工业中，立窑、回转窑生产对煤的种类有什么要求?为什么?5．将实验煤样折合成标准燃料的意义是什么?返回