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返回 實驗1 煤的工業(yè)分析 一、實驗目的 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．學會用經驗公式計算煤的低發(fā)熱量。 二、實驗原理 固體燃料煤是由極其復雜的有機化合物組成的，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(灰分A)和水分M。對煤進行成分分析，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》進行；而工業(yè)分析則是我國工礦企業(yè)中采用的一種簡易分析方法，即通過對實驗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進行測定以得到煤的工業(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單，一般工廠都可進行，且對于了解固體燃料的使用性能已能滿足要求，因而得到廣泛應用。 實驗中所遵循的原理為熱解重量法，即根據煤樣中各組分的不同物理化學性質控制不同的溫度和時間，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。其中對水分的分析采用常規(guī)測定的方法進行。鑒于空氣干燥基下煤樣中的水分為內在水分較難蒸發(fā)，故置于105～110℃的鼓風干燥箱中干燥，并進行檢查，直至重量變化小于0．001g為止；對煤的灰分的，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；而對于揮發(fā)分，由于它是煤炭分類的重要指標之一，且是煤樣在特定的條件下受熱分解的產物，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 各組分的測定允許誤差列于附錄中。 三、實驗設備 本實驗中用到的主要設備有：馬弗爐、鼓風干燥箱、1／10000天平、玻璃干燥器及稱量瓶、瓷坩堝等。 四、實驗步驟 1．準備工作 將鼓風干燥箱、馬弗爐升溫至實驗要求的溫度并制備實驗煤樣。 2．水分的測定 在分析天平上稱出預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，稱量時讀數精確到小數點后4位。打開瓶蓋，將稱量瓶置入預先加熱到105～110℃的鼓風干燥箱中，煙煤干燥1小時，無煙煤干燥1～1．5小時。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．灰分的測定 在預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，稱量時準確至小數點后4位。將坩堝置入已預熱到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，放入干燥器內冷卻到室溫(約20分鐘)，稱重。稱重后的樣品再進行每次20分鐘的檢查性灼燒，直至重量變化＜0．001g為止(當灰分＜15％時可不進行檢查性灼燒)，并取最后一次測定重量進行計算。 4．揮發(fā)分的測定 在分析天平上稱出預先在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，稱準至小數點后4位，輕輕振動坩堝待煤樣鋪平后加蓋(若為褐煤或長焰煤則應預先壓塊，并切成約3mm的小塊備用)。將坩堝迅速置入預先升溫至920℃的馬弗爐中，并在90010℃的溫度下繼續(xù)加熱7分鐘(若3分鐘內爐溫不能恢復到90010℃并保持到實驗結束，則該實驗作廢)。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。根據煤樣的焦渣特征及Vdaf值進行煤種類判斷及其低發(fā)熱量的計算。 焦渣特征，即測定揮發(fā)分時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，沒有互相粘連的顆粒； (2)粘著：以手指輕壓即成粉末； (3)弱粘結：以手指輕壓即成碎塊； (4)不熔融粘結：以手指用力壓才成碎塊； (5)不膨脹熔融粘結：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：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：焦渣表面有銀白色光澤，明顯膨脹，但高度不超過15mm； (8)強膨脹熔融粘結：同(7)，但高度超過15mm。 由于焦渣特性對系數K1有較明顯的影響，因此在實驗中一定要根據以上特征對焦渣進行正確分類。 五、實驗報告 1．測定數據的記錄及處理 2．煤的種類的判斷 鑒于我國對煤的種類的劃分是以無灰干燥基揮發(fā)分含量Vdaf為根據，而Vdaf與Vad之間存在以下的換算關系： 則根據Vdaf可進行煤的種類判斷。 3．低發(fā)熱量的計算 根據測定的Mad、Aad和Vad數據，結合不同的煤種，可按下列公式進行的近似計算： 無煙煤：＝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。其中K0可根據Vdaf查附錄得，K1則隨Vdaf及焦渣特征改變，可由附錄查得。 4．計算被測定煤樣的標準燃料值。 測定數據記錄 表1 測定編號 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) 計算結果(％) 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表示?各適用于哪些場合? 2．實驗中怎樣實現煤的水分、灰分和揮發(fā)分的測定? 3．煤的工業(yè)分析在工程實際中有何作用? 4．水泥工業(yè)中，立窯、回轉窯生產對煤的種類有什么要求?為什么? 返回 5．將實驗煤樣折合成標準燃料的意義是什么?