(工业分析课件)第四章煤质分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第四章 煤质分析,1第四章 煤质分析,2,内 容,4.1,概述,4.2,煤的工业分析,4.2.1,水分的测定,4.2.2,灰分的测定,4.2.3,挥发分的测定,4.2.4,固定碳的测定,4.3,煤发热量的测定,4.4,煤中全硫量的测定,1.,艾士卡法,2.,库仑滴定法,3.,高温燃烧中和法,2 内 容4.1 概述4.3 煤发热量的测,3,煤的定义,煤是植物遗体覆盖在地层下，经复杂的生物化学和物理化学作用，转化而成的,固体有机可燃沉积岩3煤的定义煤是植物遗体覆盖在地层下，经复杂的生物化学和物理化,(工业分析课件)第四章煤质分析,(工业分析课件)第四章煤质分析,6,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素,.,碳,是组成,煤大分子的骨架,，,在各元素中最高，一般大于,70%,随着煤化程度的不断增高，煤中碳元素的含量也越高，,如某些超无烟煤，碳含量可超过,97%,碳,6煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.碳是组成煤大,7,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素,.,氢是煤中第二个重要的组成元素，它占煤的质量分数为,1,6%,，越是年轻的煤，其含量也越高。

氢,碳和氢是煤中有机质的主要组成元素，两者加在一起占煤中有机质的,以上煤中碳和氢的发热量最大,.,7煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.氢是煤中第二,8,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素,.,氧,元素是组成煤,有机质,的十分重要的元素，越是年轻的煤，氧元素的比例也越大，发热量常随氧元素含量的增高而降低,，其含量从,1,30%,均有氧,8煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.氧元素是组成,9,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素,.,氮元素在煤中的比例较少，一般为,0.5,3%,氮,氧和氮在燃烧时不放热，称为,惰性成分,9煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.氮元素在煤,10,煤的元素组分,即碳、氢、氧、氮、硫五个元素,.,硫,元素也是组成煤的有机质的一种常见元素，它在煤中含量的多少，与煤化程度的高低无明显关系，其含量从最低的,0.1,到最高的,10%,均有硫,硫在燃烧时虽然放热，但燃烧产生酸性腐蚀有害气体二氧化硫10煤的元素组分 即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.硫元素也是,11,煤的元素组成,煤的,元素组分,的不同，不仅能反映出,煤化程度,，而且也直接表征,出煤性质,的不同。

如：,碳含量低、氧含量高,的煤，多是年轻煤；,碳含量高、氧含量低,的煤则常是一些无粘结性的年老煤；,碳含量在,84,88%,，氢含量在,5%,以上,的中等变质程度的煤，是结焦性较好的炼焦用煤11煤的元素组成煤的元素组分的不同，不仅能反映出煤化程度，而,12,煤,的分类,煤,腐植煤（高等植物形成）,腐泥煤,陆植煤,残植煤,煤炭：,天然存在：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤,人工产品：木炭、焦炭、煤球,植物 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤,12煤的分类 煤腐植煤（高等植物形成）腐泥煤 陆植煤残植煤,13,煤的分类,煤的种类繁多，组成也相差悬殊，不同类型的煤有不同的用途煤炭的主要用途是燃烧、炼焦和造气等，也可作为化工原料如结焦性好或粘结性好的煤（灰分、硫分低，挥发分适当是优质的,炼焦用煤,，热稳定性好的无烟块煤是,合成氨厂的主要原料,，挥发分和发热量都高的煤是较好的,动力用煤,，一些低灰、低硫的年轻煤则是加压气化制造,煤气和加氢液化制取人造液体燃料,的较好原料建筑工业用煤,通常要求灰分低、煤灰成分稳定13煤的分类 煤的种类繁多，组成也相差悬殊，不同类型的煤有不,14,煤质的分析方法,（1）,半工业分析及全工业分析,半工业分析,：煤的半工业分析测定项目主要是水分、灰分、挥发分和固定碳含量等4项。

全工业分析,：水分、灰分、挥发分和固定碳、发热量和硫含量的测定分析结果：用来判断煤的种类，估量煤的利用价值评价煤质2）,煤的元素分析,：,主要是测定煤中的,碳、氢、氧、氮和硫等元素,的含量，为煤的科学分类、合理利用和加工工艺设计等提供必要的数据本章主要介绍煤的工业分析及全硫量的测定14煤质的分析方法 （1）半工业分析及全工业分析,15,煤质分析的名词述语,P.318-323,1.,煤的采样和制备,2.,煤的分析述语,3.,煤中各种硫的关系,4.,煤质分析结果的表示方法,5.,不同基的换算公式,15煤质分析的名词述语P.318-323,16,4.2,煤的工业分析,煤的工业分析一般指半工业分析，是水分、灰分、挥发分和固定碳4个分析项目的总称煤的工业分析：,1、水分的测定,2、灰分的测定,3、挥发分的测定,4、固定碳的测定,16 4.2 煤的工业分析 煤的工业分析,17,4.2.1,水分的测定,（一）,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外还能与燃烧气中的一些组分作用，,产生对设备、管道、触媒（催化剂）等造成损害的物质,，,如,SO,2,与,H,2,O,生成,H,2,SO,3,。

因此,煤中水分的含量,将影响煤的质量，,是,经常,要进行检验的项目之一,17 4.2.1 水分的测定（一）煤中的水分属杂质组分,18,煤中水分的分类,游离水,结晶水,（煤的工业分析中不考虑）,内在水,外在水,1.,外在水分,(M,f,),：也称风干水分，指煤表面水膜及孔径,10,-5,cm,毛细孔中的水分，风干时失去（,风干煤,）2.,内在水分,(M,inh,）,也称烘干水分，吸附在孔径,12%,时,:,挥发分的测定 在测定煤的挥发分条件下，不仅有机质发生热分解,37,4.2.4,固定碳的计算,煤中可燃性固体物,是煤燃烧产生热量的主要成分，称之为固定碳,固定碳的数据并非从测试获得，而是由下式计算所得,：,式中,FC,ad,空气干燥煤样的固定碳含量，%,M,ad,空气干燥煤样的水分含量，%,A,ad,空气干燥煤样的灰分产率，%,V,ad,空气干燥煤样的挥发分产率，%,374.2.4 固定碳的计算 煤中可燃性固体物是煤燃,38,“,基准,”,的定义,由于煤中水分和灰分的含量易随外界条件的变化而变化，导致煤中其他成分的百分含量也随之变化因此，用质量分数表示煤的工业分析结果时，必须同时表明质量分数的基准。

煤所处的状态或按需要而规定的成分组合，,称为,基准,，简称基基,”,表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的各种基准的换算,38“基准”的定义各种基准的换算,39,39,40,40,例：,煤的工业分析结果如下：空气干燥基的水分,M,ad=1.76%,灰分,A,ad=23.17%,，挥发分,V,ad=8.59%,计算：（,1,）干基的灰分,A,d,=?,（,2,）干燥无灰基的挥发分,V,daf,=,？,解：,4040例：煤的工业分析结果如下：空气干燥基的水分 Mad=,41,例：,称取空气干燥基煤试样,1.0000g,，测定挥发份时失去质量,0.2824g,，已知此空气干燥基煤样中水分为,2.50%,，灰分为,9.00%,，收到基水分为,8.10%,，分别求空气干燥基、收到基、干基和干燥无灰基的挥发份？,解：,41例：称取空气干燥基煤试样1.0000g，测定挥发份时失去,42,4.3,煤发热量的测定,煤的发热量是煤质分析的重要指标之一1.,煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大2.,煤在燃烧或气化过程中，还须用煤的发热量计算热平衡、耗煤量和热效率根据这些计算参数即可考虑改进操作条件和工艺过程，从而设法达到最大的热能利用率,。

煤的发热量是表征煤炭各种特征的,综合指标,，在煤质研究中也是一个十分重要的参数煤的发热量也是反映,煤化程度,的指标，还常作为,煤碳分类,的指标,42 4.3 煤发热量的测定煤的发热量是煤质分析的,43,4.3,煤发热量的测定,煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧后,所产生的热量，以,kJ/g,或,MJ/kg,表示,曾使用,过去曾使用,ka,卡（,cal,），,1 cal=4.1816 J,煤的发热量一般采用,热量计,测定，其原理是：,称取一定量的煤试样，置于有过量氧气的氧弹内完,全燃烧，放出的热量被一定量的水吸收，根据水温,的升高计算煤样的发热量43 4.3 煤发热量的测定 煤的,4.3,煤发热量的测定,4.3 煤发热量的测定,45,4.3,煤发热量的测定,空气干燥煤样弹筒发热量,Q,ad,的计算,45 4.3 煤发热量的测定空气干燥煤样弹筒发热量Qad,46,46,47,4.4,煤中全硫量的测定,煤中的硫一般分为,无机硫,和,有机硫,两大类,硫化物、硫酸盐以及微量元素硫属于,无机硫,；煤中的,有机硫,常以硫醚、二硫化物等形式存在于煤的结构中，,组成复杂,工业分析通常不要求将无机硫和有机硫分别测定出来，而是测定其,全硫,的含量。

测定煤中全硫的含量有,艾士卡法、库仑法和高温燃烧中和法3种,而,艾士卡法,是世界公认的测定煤中全硫的,标准方法,，在仲裁分析时，可采用艾士卡法47 4.4 煤中全硫量的测定煤中的硫一般分为无机硫和有,1.,艾士卡法,（,GB,T214-1996,）,原理：,将煤样与,艾士卡试剂,混合灼烧，煤中的,硫生成硫酸盐,，以,硫酸钡沉淀法,测定生成的硫酸盐，再换算出含硫量式中,S,t,ad,空气干燥煤样中全硫含量，%,m,1,硫酸钡质量，,g,m,2,空白试验的硫酸钡质量，,g,0.1374,由硫酸钡换算为硫的系数；,m ,煤样质量，,g,1.艾士卡法（GBT214-1996）原理：式中 St,a,49,组成,：碳酸钠和氧化镁,Na,2,CO,3,（无水、,1,份）,MgO,（轻质、,2,份）,作用,：,1.,煤,2,.,煤中的,硫,燃烧分解产生的,硫氧化物,（,SO,2,、,SO,3,）被艾氏试剂,Na,2,CO,3,和,MgO,吸收而固定,下来，生成,可溶性硫酸盐,：硫酸钠、硫酸镁3.,煤中的硫酸盐（如硫酸钙）则和碳酸钠发生复分解反应转化为,硫酸钠,空气,H,2,O+CO,2,NO,X,SO,2,SO,3,燃烧,艾氏试剂的组成和作用,49组成：碳酸钠和氧化镁空气H2O+CO2NOXSO2,50,艾氏法测定硫含量精密度要求,S,t,ad,(%),重复性,S,t,ad,(%),再现性,S,t,ad,(%),4,0.05,0.10,0.20,0.1,0,0.2,0,0.3,0,50艾氏法测定硫含量精密度要求St,ad(%)重复性St,a,51,2.,库仑滴定法,原理：,煤样在催化剂作用下，于空气流中燃烧分解，煤中的,硫生成二氧化硫,并被碘化钾溶液吸收后，以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定，,根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。

512.库仑滴定法原理：,根据库仑滴定法原理，煤样在,1150,高温条件及催化剂的作用下，在净化过的空气中燃烧，煤中各种形态的硫均被燃烧分解为,SO,2,和少量的,SO,3,气体，而被净化过的空气流带到电解池内，生成,H,2,SO,3,或少量的,H,2,SO,4,，,H,2,SO,3,立即被电解液中的,I,2,（,Br,2,）氧化成,H,2,SO,4,，结果溶液中的,I,2,（,Br,2,）减少而,I,-,（,Br,-,）增加，破坏了电解液的,平衡状态,(,碘碘化钾电对,),2.,库仑滴定法,根据库仑滴定法原理，煤样在1150高温条件及催化剂的作用下,指示电极间的电位升高，仪器自动判断启动电解，并根据指示电极上的电位高低，控制与之对应的电解电流的大小与时间，使电解电极上生成的,I,2,（,Br,2,）与,H,2,SO,3,反应所消耗的数量相等，从而使电解液重新回到平衡状态，重复此过程，直到实验结束阳极：,3I,-,2eI,-,3,阴极：,2H,+,2eH,2,最后。