煤的工业分析.ppt

煤的工业分析方法,中国建筑材料检验认证中心,GB/T212-2008,煤分析基础知识,水泥用煤的有关标准主要包括工业分析、全硫的测定、全水分的测定和发热量的测定方法等。即：GB/T 212-2008 煤的工业分析方法 GB/T 213-2008 煤的发热量测定方法 GB 474-2008 煤样的制备方法 GB 475-2008 商品煤样人工采取方法 GB/T 214-2007 煤中全硫的测定方法 GB/T 211-2007 煤中全水分的测定方法,煤分析基础知识,煤的分类：我国的煤从褐煤到无烟煤之间共划分为14个大类和17个小类。常见的三类：无烟煤、褐煤、烟煤无烟煤分为3个小类；褐煤划为2个小类；烟煤划分为12个小类。详见 GB5751中国煤炭分类。,煤分析基础知识,一、煤质分析中常用的代表符号和基准 煤质分析中常用的代表符号和基准依据GB/T483-2007煤炭分析试验方法一般规定和3715-2007 煤质及煤分析有关术语编写。,1.煤质分析结果的基准及其含义 在煤质分析试验中，煤样基准的含义是表示分析结果是以什么状态的试样为基础得出的。由于不同状态下的试样所包括的基础物质不同，所以就有不同的试样基础。水泥用煤的分析中常用的试样基准有四种。,煤的基准含义及符号,煤质分析项目的代表,C、H、O、N、S 及煤灰中化学成分等仍以元素名称为代表符号。,表1 分析试验项目及符号,煤质分析项目的代表,表2 常用指标及符号,煤分析基础知识,2 定义煤样：为确定某些特性而从煤中采取的具有代表性的一部分煤。,共用煤样：为进行多个试验而采取的煤样。全水分煤样：为测定全水分而专门采取的煤样。水分煤样装于不透水、不透气的容器中。,煤分析基础知识,煤样在空气（40以下）中连续干燥1h后，煤样的质量变化不超过0.1%，煤样达到空气干燥基状态。,一般分析试验煤样：破碎到粒度小于 0.2 并达到空气干燥状态，用于一般物理和化学特性测定的煤样。一般分析试验煤样达到空气干燥状态后装入严密的容器中。,煤分析基础知识,3.煤质分析结果的基准及其换算 水泥用煤分析中常用的试样基准有四种。（1）收到基(Xar)Mar、Aar、Var、Qgr,ar 以收到状态的煤质分析结果为基准。（2）空气干燥基(Xad)Mad、Aad、Vad、Qgr,ad、St，ad 以煤中水分与空气中的湿度达到平衡状态的煤质分析结果为基准。,煤分析基础知识,（3）干燥基(Xd)Md、Ad、Vd、Qgr,d 以假想的无水状态的煤质分析结果为基准。（4）干燥无灰基(Xdaf)Mdaf、Adaf、Vdaf、Qgr,daf 以假想的无水无灰状态的煤质分析结果为基准。,煤分析基础知识,四种基准之间的换算关系：将相关的数据代入所列相应公式中，再乘以用已知基表示的某一分析值，即可求得以所要求的基表示的分析值(低位发热量的换算例外)。,煤分析基础知识,不同基准的换算系数,煤分析基础知识,换算举例：将空气干燥基(Xad)结果换算成干燥基(Xd)结果。例 某一煤样的Aad=18.50%，Mad=1.50%。计算煤样的Ad：,煤分析基础知识,GB474-2008 煤样的制备方法表1 缩分后煤总样的最小质量,煤分析基础知识,缩分后子样最小质量 缩分后子样的质量应满足以下要求：每一缩分阶段的全部缩分后子样合并的总样的质量，应不小于表1规定的相应采样目的和标称最大粒度下的质量；并且子样的质量满足式（3）的要求；如子样质量太少，不能满足这两个要求，则应将其进一步破碎后再缩分。ma=0.06d(3)式中：ma 子样质量，单位为千克（kg）；d 试样的标称最大粒度，单位为毫米（mm）。,全水分煤样制样程序如图所示。当试样水分较低而且使用没有实质性偏倚的破碎缩分机械时，可一次破碎到6mm，然后用二分器缩分到1.25kg；当试样量和粒度过大时，也可在破碎到13mm前，增加一个制样阶段。但各阶段的粒度和缩分后试样质量应符合表1要求。制备完毕的全水分煤样应储存在不吸水、不透气的密封容器中（装样量不得超过容器容积的3/4）并准确称量。煤样制备后应尽快进行全水分测定。,一般分析试验煤样制样程序 一般分析试验煤样应满足一般物理化学特性参数测定有关的国家标准要求，一般制备程序如图所示。制备好的一般分析试验煤样应装入煤样瓶中，装入煤样的量应不超过煤样瓶容积的3/4，以便使用时混合。,煤分析基础知识,空气干燥 不同环境温度下的干燥时间,GB/T212-2008煤的工业分析方法,前言 本标准与 GB/T212-2001 相比主要变化如下：-增加了水煤浆的工业分析方法（本版第8章）；-增加了“煤的水分测定微波干燥法”（本版附录A）。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,1 适用范围 本标准规定了煤的水分、灰分和挥发分的测定方法和固定碳的计算方法。本标准适用于褐煤、烟煤、无烟煤和水煤浆。水煤浆主要是作为燃料使用，一种由70左右的煤粉，30左右的水和少量药剂混合制备而成的液体，可以象油一样泵送、雾化、储运，并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,2 规范性引用文件3 水分的测定 本章规定了三种测定方法：方法 A（通氮干燥法）适用于所有煤种；方法B（空气干燥法）仅适用于烟煤和无烟煤；微波干燥法（见附录A）适用于褐煤和烟煤水分的快速测定。仲裁分析中应用方法A测定一般分析试验煤样的水分。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,3.1方法 A（通氮干燥法）方法提要 称取一定量的一般分析试验煤样，置于（105110）干燥箱中，在干燥氮气流中干燥到质量恒定。然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。3.1.2 试剂 氮气：纯度99.9%，含氧量小于0.01%。无水氯化钙（HGB3208）：化学纯，粒状。变色硅胶：工业用品。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,3.1.3 仪器、设备1 小空间干燥箱：箱体严密，具有较小的自由空间，有气体进、出口，并带有自动控温装置，能保持温度在（105110）范围内。2 玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖（见图1）。3 干燥箱：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。4、干燥塔：容量250mL，内装干燥剂。5、流量计：量程为（1001000）mL/min。6、分析天平：感量0.1mg。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,分析步骤 1、在预先干燥和已恒量过的（精确至0.0002g）的称量瓶内称取粒度为0.2mm以下的一般试验煤样（10.1）g，精确至0.0002g，平摊在称量瓶中。2、打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并已加热到（105110）的干燥箱中。烟煤干燥1.5h，褐煤和无烟煤干燥2h。在称量瓶放入干燥箱前10min开始通气，氮气流量以每小时换气15次为准。3、从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后，称量。4、进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样质量的减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下，要采用质量增加前一次的质量为计算依据。当水分小于2.00%，不必进行检查性干燥。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,3.2 方法B（空气干燥法）3.2.1 方法提要 称取一定量的一般分析试验煤样，置于（105110）干燥箱中，在空气流中干燥到质量恒定。根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数。仪器设备 1 鼓风干燥箱：带有自动控温装置，能保持温度在（105110）范围内。2 玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖。3 干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。4分析天平：感量0.1mg。,GB/T212-2008煤的工业分析方法,分析步骤 1 在预先干燥并称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的一般分析试验煤样（10.1）g，精确至0.0002g，平摊在称量瓶中。2 打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到（105110）的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1.5h。注：预先鼓风是为了使温度均匀。可将装有煤样的称量瓶放入前（35）min就开始鼓风。3 从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。4 进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下，要采用质量增加前一次的质量为计算依据。当水分小于2.00%，不必进行检查性干燥。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,3.3 结果的计算 一般分析试验煤样的水分：式中：Mad煤样水分的质量分数，%；M煤样的质量，g；M1煤样干燥后失去的质量，g。3.4水分测定的精密度,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,煤中水分测定要点（1）称量时试样应搅拌均匀。称毕试样应密封保存。（2）空气干燥煤样的水分应用称量瓶（4025）进行测定，称量瓶带有配合严密盖。应预先恒量称量瓶。把煤样平摊在称量瓶中。（3）烘干箱的温度要准确，应采用带有鼓风设备的烘干箱。将装有煤样的称量瓶放入干燥器前 35min就开始鼓风。应放在恒温区中。（4）烘样时间要严格按照测定方法规定的时间进行，不宜长时间烘样。烟煤干燥1h，无烟煤干燥1.5h。（5）注意加热后的试料在空气中的冷却方式。测定一般分析试验煤样水分，取出称量瓶后，要立即盖好盖，放入干燥器中，冷却至室温后称量。在干燥器中的冷却至室温的时间要一样长（约20 min）。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4 灰分的测定 本标准包括2种测定煤中灰分的方法，即缓慢灰化和快速灰化法。缓慢灰化法为仲裁法；快速灰化法可作为例常分析方法。4.1 缓慢灰化法 方法提要 称取一定量的一般分析试验煤样，放入马弗炉中，以一定的速度加热到（81510），灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的质量分数作为煤样的灰分。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4 仪器、设备 1 马弗炉：炉膛具有足够的恒温区。能保持温度为（81510）。炉后壁的上部带有直径为2530mm的烟囱，下部离炉膛底2030mm处有一个插热电偶的小孔，炉门有一个直径为20mm的通气孔。马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。高温计（包括毫伏计和热电偶）至少每年校准一次。2 灰皿：灰皿：瓷质，长方形，底长45mm，底宽22mm，高14mm。3 干燥器：内装变色硅胶或无水氯化钙。4 分析天平：感量0.1mg。5 耐热瓷板或石棉板。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4分析步骤4.1.3.1 在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（10.1）g，称准至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。4.1.3.2 将灰皿送入炉温不超过100的马弗炉恒温区中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙。在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500，并在此温度下保持30min。继续升温到（81510），并在此温度下灼烧1h。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4.1.3.3 从炉中取出灰皿，放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。4.1.3.4 进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止。以最后一次灼烧后的质量为计算依据。灰分低于15.00%时，不必进行检查性灼烧。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4.2 快速灰化法本标准包括两种快速灰化法：方法A和方法B4.2.1 方法A方法提要 将装有煤样的灰皿放在预先加热至（81510）的灰分快速测定仪的传送带上，煤样自动送入仪器内完全灰化，然后送出。以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤样的灰分。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,专用仪器：快速灰分测定仪（见附录B中图B.1）,图B.1 快速灰分测定仪,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,分析步骤方法B方法提要 将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热至（81510）的马弗炉中灰化并灼烧至质量恒定。以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤样的灰分。仪器、设备：同412。分析步骤,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,3.3 结果的计算 空气干燥煤样的灰分计算：式中：Aad-空气干燥煤样灰分的质量分数，%；m-称取的空气干燥煤样的质量，单位为克（g）；m1-灼烧后残留物的质量，单位为克（g）。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4.4 灰分测定的精密度,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4.4 灰分测定的精密度六、几点说明（1）为了获得可靠的灰分测定结果必须做到：测定时先将灰皿应送入温度100以下的马弗炉中。在测定灰分过程中，有一个重要阶段，即在500保持一定的时间（30min）。特别是FeS2和CaCO3含量都高的煤更为重要。因为在500停留一定时间，使FeS2氧化完全。煤中黄铁矿和有机硫在500以前就基本上完全氧化；而碳酸钙从500开始分解，到800完全分解。缓慢灰化法采用分段升温，即在500停留30min就可以使硫化铁和有机硫充分氧化并有足够的时间排除，避免生成硫酸钙。炉温升到（81510）并保持1h就能使碳酸钙完全分解。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,灰化温度保证达到815，时间必须长达1h，这样才能保证碳酸盐完全分解及二氧化碳完全驱出。灰化过程中应始终保持良好的通风状态，使硫氧化物一经生成就及时排出。因此要求马弗炉装烟囱，在炉门上有通风眼，灰化时炉门开启15mm小缝，以使炉内空气可自然流通。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,瓷灰皿应符合标准要求的尺寸，煤样质量为（10.1）g，均匀、摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。如果局部过厚，一方面会燃烧不完全，另一方面底部煤样中硫化物生成的二氧化硫不能释放出来，会被上部碳酸盐分解生成的氧化钙固定，使测值偏高。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,（2）管式炉快速灰化法使用轴向倾斜度为5的马蹄形管式炉，中央段温度为（81510），两端有500恒温区，煤样从高的一端进入至500温度区时，其中硫被氧化而生成氧化物即由入口端逸出，而不会与已达到（81510）区的煤样中的碳酸钙分解生成的氧钙接触，从而可避免了被固定在灰中。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,（3）通常快速灰化法结果高于缓慢灰化法，因此快速灰化法更适合于含硫和含钙低的煤灰分产率的测定。（4）测定灰分采用专用的灰皿，不应用其他坩埚代替。因坩埚底部小，放入的煤层太厚，不易灰化完全，使灰分结果偏高。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5 挥发分的侧定 5.1 方法提要 称取一定量的空气干燥煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在（90010）下，隔绝空气加热7min。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。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5.2 仪器、设备挥发分坩埚：带有配合严密盖的瓷坩埚。坩埚总质量为（1520）g。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,4.2.2 马弗炉：带有高温计和调温装置，能保持温度在(90010)，并有足够的恒温区（9005）。炉子的热容量为当起始温度为920时，放入室温下的坩埚架和若干坩埚，关闭炉门后，在3min内恢复到(90010)。炉后壁有一排气孔和一个插热电偶的小孔。小孔位置应使热电偶插入炉内后其热接点在坩埚底和炉之间，距炉底(2030)mm处。马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。高温计（包括毫伏计和热电偶）至少每年校正一次。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,坩埚架：用镍铬丝或其它耐热金属丝制成。其规格尺寸以能使所有的坩埚都在马弗炉恒温区内，并且坩埚底部紧临热电偶热接点上方。（六孔或四孔）,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5.2.4 坩埚架夹。5.2.5 干燥器。5.2.6 分析天平。5.2.7 压饼机：螺旋式或杠杆式压饼机，能压制直径为10mm的煤样。5.2.8 秒表。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5.3分析步骤 在预先于900温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩埚中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（10.01）g，称准至0.0002g，然后轻轻振动坩埚，使煤样摊平，盖上盖，放在坩埚架上。褐煤和长焰煤应预先压饼，并切成约3mm的小块。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5.3.2将马弗炉预先加热至920左右。打开炉门，迅速将放有坩埚的架子送入恒温区，立即关上炉门并计时，准确加热7min。坩埚及架子放入后，要求炉温在3min内恢复至（90010），此后保持在（90010），否则此次试验作废。加热时间包括温度恢复时间在内。5.3.3从炉中取出坩埚，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5.4 焦渣特征分类测定挥发分所得焦渣的特征，按下列规定加以区分：（1）粉状-全部是粉末，没有相互粘着的颗粒。（2）粘着-用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。（3）弱粘结-用手指轻压即成小块。（4）不熔融粘结-用手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,（5）不膨胀熔融粘结-焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清，焦渣上表面有明显银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。（6）微膨胀熔融粘结-用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，但焦渣表面具有较小的膨胀泡（或小气泡）。（7）膨胀熔融粘结-焦渣上、下表面有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm。（8）强膨胀熔融粘结-焦渣上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm。为了简便起见，通常用上列序号作为各种焦渣特征的代号。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,5.5 结果的计算空气干燥煤样的挥发分的计算：式中：Vad-空气干燥煤样的挥发分的质量分数，%；m-空气干燥煤样的质量，单位为克（g）；m1-煤样加热后减少的质量，单位为克（g）；Mad-一般分析试验煤样的水分的质量分数，%。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,挥发分测定的精密度,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,注意事项 因为挥发分测定是一个规范性很强的试验项目，所以必须严格控制试验条件，尤其是加热温度和加热时间。这两项试验条件我国和国际标准规定完全一致，为此必须做到：（1）测定温度应严格控制在（90010），要定期对热电偶及毫伏计进行严格的校正。测定时坩埚必须放在恒温区。（2）炉温应在 3min内恢复到（90010）。因此马弗炉应经常验证其温度恢复速度是否符合要求。每次试验最好放同样数目的坩埚，以保证坩埚及其支架的热容量基本一致。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,（3）总加热时间（包括温度恢复时间）要严格控制在7min，用秒表计时。（4）坩埚应带有严密盖的瓷坩埚，形状、尺寸、总质量必须符合规定。必须采用专用的挥发分坩埚以保证能在隔绝空气的条件下加热。（5）坩埚要放在按标准制作的坩埚托架上，不准将坩埚直接放在炉膛底板上。耐热金属做的坩埚架尺寸适宜，它受热时不能掉皮，若沾在坩埚上会影响测定结果。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,（6）坩埚从马弗炉取出后，在空气中冷却时间不宜过长，以防焦渣吸水。坩埚在称量前不能开盖。（7）褐煤、长焰煤水分和挥发分很高，如以松散状态放入900 炉中加热，则挥发分会骤然大量释放，把坩埚盖顶开带走碳粒，使结果偏高，而且重复性差。若将煤样压成饼，切成3mm小块后，使试样紧密可减缓挥发分的释放速度，因而可有效地防止煤样爆燃、喷溅，使测定结果可靠稳定。（8）称好煤样放入坩埚后，要轻轻振动，使煤样铺平，再将坩埚盖盖正。,GB/T212-2008 煤的工业分析方法,（9）从炉中取出坩埚，冷却5min后移入干燥器中冷却。（10）挥发分平行测定，不能在同一次进行，而应分为两次进行，才能起到检查温度时间和操作准确性的作用。（11）在测定挥发分的同时要进行分析煤样的水分测定，计算挥发分结果时，减去分析煤样的水分（Mad）后，才能得到挥发分（Vad）结果。（12）测定挥发分后的坩埚，经高温灼烧并洗净后再使用。,谢谢各位朋友！,