煤的工業(yè)分析.doc

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返回 實(shí)驗(yàn)1 煤的工業(yè)分析 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．掌握煤的工業(yè)分析方法。 2．了解煤的使用性能及煤種的判斷方法。 3．學(xué)會(huì)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煤的低發(fā)熱量。 二、實(shí)驗(yàn)原理 固體燃料煤是由極其復(fù)雜的有機(jī)化合物組成的，通常包含碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五種元素及部分礦物雜質(zhì)(灰分A)和水分M。對(duì)煤進(jìn)行成分分析，常采用元素分析和工業(yè)分析兩種方法。其中元素分析可參照GB476—79《煤的元素分析方法》進(jìn)行；而工業(yè)分析則是我國(guó)工礦企業(yè)中采用的一種簡(jiǎn)易分析方法，即通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的空氣干燥基煤樣所含揮發(fā)分V、固定碳FC、灰分A和水分M進(jìn)行測(cè)定以得到煤的工業(yè)分析成分的方法。若分別以Vad、FCad、Aad和Mad，表示空氣干燥基下煤樣中揮發(fā)分、固定碳、灰分和水分的重量百分含量，則有： Vad＋Fcad＋Aad＋Mad＝100 工業(yè)分析方法由于比較簡(jiǎn)單，一般工廠都可進(jìn)行，且對(duì)于了解固體燃料的使用性能已能滿足要求，因而得到廣泛應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)中所遵循的原理為熱解重量法，即根據(jù)煤樣中各組分的不同物理化學(xué)性質(zhì)控制不同的溫度和時(shí)間，使其中的某種組分發(fā)生分解或完全燃燒，并以失去的重量占原試樣重量的百分比作為該組分的重量百分含量。其中對(duì)水分的分析采用常規(guī)測(cè)定的方法進(jìn)行。鑒于空氣干燥基下煤樣中的水分為內(nèi)在水分較難蒸發(fā)，故置于105～110℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，并進(jìn)行檢查，直至重量變化小于0．001g為止；對(duì)煤的灰分的，分析采用快速灰化法，即將煤樣置于815℃的馬弗爐中灼燒40分鐘，并檢查其燃燒完全程度，直至重量變化小于0．001g為止；而對(duì)于揮發(fā)分，由于它是煤炭分類的重要指標(biāo)之一，且是煤樣在特定的條件下受熱分解的產(chǎn)物，故采取將煤樣放入帶蓋的瓷坩堝中，置于90010℃的馬弗爐中隔絕空氣加熱7分鐘，冷卻后稱重，以失重減去水分即為揮發(fā)分重量。 上述各組分的計(jì)算式為： 水 分： Mad＝(失重／樣品重)100 灰 分： Aad＝(灰重／樣品重)100 揮發(fā)分： Vad＝(失重／樣品重)100－Mad 各組分的測(cè)定允許誤差列于附錄中。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 本實(shí)驗(yàn)中用到的主要設(shè)備有：馬弗爐、鼓風(fēng)干燥箱、1／10000天平、玻璃干燥器及稱量瓶、瓷坩堝等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．準(zhǔn)備工作 將鼓風(fēng)干燥箱、馬弗爐升溫至實(shí)驗(yàn)要求的溫度并制備實(shí)驗(yàn)煤樣。 2．水分的測(cè)定 在分析天平上稱出預(yù)先烘干的帶蓋稱量瓶的空重，然后加入粒度小于0．2mm的煤樣10．1g，稱量時(shí)讀數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后4位。打開(kāi)瓶蓋，將稱量瓶置入預(yù)先加熱到105～110℃的鼓風(fēng)干燥箱中，煙煤干燥1小時(shí)，無(wú)煙煤干燥1～1．5小時(shí)。取出稱量瓶并加蓋，在空氣中冷卻2～3分鐘后，放入干燥器中冷卻到室溫(約20分鐘)，稱重。 3．灰分的測(cè)定 在預(yù)先灼燒并稱出空重的矩形坩堝中加入粒度為0．2mm以下的煤樣10．1g，稱量時(shí)準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后4位。將坩堝置入已預(yù)熱到850℃的馬弗爐中，在81510℃的溫度下灼燒40分鐘，取出坩堝在空氣中冷卻5分鐘后，放入干燥器內(nèi)冷卻到室溫(約20分鐘)，稱重。稱重后的樣品再進(jìn)行每次20分鐘的檢查性灼燒，直至重量變化＜0．001g為止(當(dāng)灰分＜15％時(shí)可不進(jìn)行檢查性灼燒)，并取最后一次測(cè)定重量進(jìn)行計(jì)算。 4．揮發(fā)分的測(cè)定 在分析天平上稱出預(yù)先在900℃下燒至恒重的帶蓋坩堝的空重，加入粒度＜0．2mm的煤樣10．1g，稱準(zhǔn)至小數(shù)點(diǎn)后4位，輕輕振動(dòng)坩堝待煤樣鋪平后加蓋(若為褐煤或長(zhǎng)焰煤則應(yīng)預(yù)先壓塊，并切成約3mm的小塊備用)。將坩堝迅速置入預(yù)先升溫至920℃的馬弗爐中，并在90010℃的溫度下繼續(xù)加熱7分鐘(若3分鐘內(nèi)爐溫不能恢復(fù)到90010℃并保持到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，則該實(shí)驗(yàn)作廢)。取出坩堝在空氣中冷卻5～6分鐘后，放入干燥器中冷卻到室溫(約20分鐘)，稱重。根據(jù)煤樣的焦渣特征及Vdaf值進(jìn)行煤種類判斷及其低發(fā)熱量的計(jì)算。 焦渣特征，即測(cè)定揮發(fā)分時(shí)所殘留的焦渣外形特征，共分為八類，即： (1)粉態(tài)：全部是粉末，沒(méi)有互相粘連的顆粒； (2)粘著：以手指輕壓即成粉末； (3)弱粘結(jié)：以手指輕壓即成碎塊； (4)不熔融粘結(jié)：以手指用力壓才成碎塊； (5)不膨脹熔融粘結(jié)：焦渣呈扁平餅狀，煤粒界限不易分清，表面有銀白色光澤； (6)微膨脹熔融粘結(jié)：焦渣用手指不能壓碎，表面有銀白色光澤和較小的膨脹泡； (7)膨脹熔融粘結(jié)：焦渣表面有銀白色光澤，明顯膨脹，但高度不超過(guò)15mm； (8)強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)：同(7)，但高度超過(guò)15mm。 由于焦渣特性對(duì)系數(shù)K1有較明顯的影響，因此在實(shí)驗(yàn)中一定要根據(jù)以上特征對(duì)焦渣進(jìn)行正確分類。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．測(cè)定數(shù)據(jù)的記錄及處理 2．煤的種類的判斷 鑒于我國(guó)對(duì)煤的種類的劃分是以無(wú)灰干燥基揮發(fā)分含量Vdaf為根據(jù)，而Vdaf與Vad之間存在以下的換算關(guān)系： 則根據(jù)Vdaf可進(jìn)行煤的種類判斷。 3．低發(fā)熱量的計(jì)算 根據(jù)測(cè)定的Mad、Aad和Vad數(shù)據(jù)，結(jié)合不同的煤種，可按下列公式進(jìn)行的近似計(jì)算： 無(wú)煙煤：＝K0－360Mad－385Aad－100Vad (kJ／kg) 煙 煤：＝100K1－(Kl＋25．12)(Mad＋Aad)－12．56Vad (kJ／kg) 式中：K0、K1為系數(shù)。其中K0可根據(jù)Vdaf查附錄得，K1則隨Vdaf及焦渣特征改變，可由附錄查得。 4．計(jì)算被測(cè)定煤樣的標(biāo)準(zhǔn)燃料值。 測(cè)定數(shù)據(jù)記錄 表1 測(cè)定編號(hào) 容器名稱及重量 (g) 容器空重 (g) 總重 (g) 樣品重 (g) 熱處理后總重 (g) 計(jì)算結(jié)果(％) 水 分 灰 分 揮發(fā)分 固定碳 FCad＝100－Mad－Aad－Vad 不同種類煤的揮發(fā)分Vdaf 表2 煤的種類 褐 煤 煙 煤 無(wú)煙煤 Vdaf(％) >37 10～46 ＜10 六、思考題 1．固體燃料的組成有哪幾種基準(zhǔn)表示?各適用于哪些場(chǎng)合? 2．實(shí)驗(yàn)中怎樣實(shí)現(xiàn)煤的水分、灰分和揮發(fā)分的測(cè)定? 3．煤的工業(yè)分析在工程實(shí)際中有何作用? 4．水泥工業(yè)中，立窯、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)對(duì)煤的種類有什么要求?為什么? 返回 5．將實(shí)驗(yàn)煤樣折合成標(biāo)準(zhǔn)燃料的意義是什么?