煤的工业分析讲义

1. 煤的介绍

1.1 煤的分类

1.1.1 按煤化程度分类

• 褐煤：煤化程度最低，含碳量低，发热量低，主要用于发电和气化。
• 烟煤：煤化程度较高，含碳量中等，发热量较高，适用于燃烧和炼焦。
• 无烟煤：煤化程度最高，含碳量高，发热量高，主要用作燃料和化工原料。

1.1.2 按煤岩组成分类

• 镜煤：煤层中光泽较好的部分，含碳量高，发热量高。
• 亮煤：煤层中光泽较暗的部分，含碳量较低，发热量较低。
• 暗煤：煤层中光泽最暗的部分，含碳量最低，发热量最低。

1.2 煤的性质

1.2.1 物理性质

• 外观：煤的颜色、光泽、硬度等。
• 密度：煤的密度与其化学成分和结构有关。
• 粒度：煤的粒度影响其燃烧效率和发热量。

1.2.2 化学性质

• 元素组成：煤主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。
• 有机质：煤中的有机质是其燃烧产生热量的主要来源。
• 无机质：煤中的无机质主要存在于矿物质中，对煤的燃烧性能有一定影响。

2. 煤中全水分及其测定

2.1 全水分的概念

2.1.1 定义

• 全水分是指煤中所有水分，包括内在水和外在水。
• 内在水是指煤颗粒内部吸附的水分，不易脱除。
• 外在水是指煤颗粒表面吸附的水分，易脱除。

2.1.2 重要性

• 全水分对煤的燃烧性能和发热量有重要影响。
• 煤中水分的测定是煤工业分析的重要内容。

2.2 全水分的测定方法

2.2.1 烘干法

• 将煤样烘干至恒重，计算烘干前后质量差即为全水分。
• 优点：操作简单，结果准确。
• 缺点：耗时较长，需要恒温恒湿环境。

2.2.2 红外光谱法

• 利用红外光谱技术测定煤中水分含量。
• 优点：快速，无需样品预处理。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

3. 煤的工业分析

3.1 工业分析的概念

3.1.1 定义

• 工业分析是指对煤的化学成分和物理性质进行综合分析。
• 主要包括全水分、灰分、挥发分、全硫、发热量等指标的测定。

3.1.2 重要性

• 工业分析结果对煤的燃烧性能、热值、环保排放等有重要影响。
• 煤的工业分析是煤的利用和环境保护的基础。

3.2 工业分析的方法

3.2.1 灰分的测定

• 煤在高温下燃烧，剩余的残渣即为灰分。
• 测定方法：马弗炉燃烧法。

3.2.2 挥发分的测定

• 煤在高温下挥发出的气体即为挥发分。
• 测定方法：热重分析法。

3.2.3 全硫的测定

• 煤中硫的存在形式有硫化物、硫酸盐等。
• 测定方法：库仑法、容量法等。

3.2.4 发热量的测定

• 煤的发热量是其燃烧时放出的热量。
• 测定方法：氧弹量热法、快速量热法等。

4. 空气干燥煤样水分的测定

4.1 空气干燥煤样的概念

4.1.1 定义

• 空气干燥煤样是指将煤样在空气中干燥至恒重，以去除外在水分。
• 空气干燥煤样是进行煤的工业分析的基础。

4.1.2 重要性

• 空气干燥煤样的水分测定是煤的工业分析的关键步骤。
• 空气干燥煤样的水分含量对煤的燃烧性能和发热量有重要影响。

4.2 空气干燥煤样水分的测定方法

4.2.1 烘干法

• 将空气干燥煤样烘干至恒重，计算烘干前后质量差即为水分。
• 优点：操作简单，结果准确。
• 缺点：耗时较长，需要恒温恒湿环境。

4.2.2 红外光谱法

• 利用红外光谱技术测定空气干燥煤样中的水分含量。
• 优点：快速，无需样品预处理。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

5. 煤中硫分的测定

5.1 硫分的概念

5.1.1 定义

• 硫分是指煤中硫的含量，包括硫化物、硫酸盐等。
• 硫分对煤的燃烧性能和环保排放有重要影响。

5.1.2 重要性

• 煤中硫分的测定是煤的工业分析的重要内容。
• 煤中硫分的含量对煤的燃烧效率和环保排放有重要影响。

5.2 硫分的测定方法

5.2.1 库仑法

• 利用库仑法测定煤中硫的含量。
• 优点：快速，准确。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

5.2.2 容量法

• 利用容量法测定煤中硫的含量。
• 优点：操作简单，结果准确。
• 缺点：耗时较长，对操作人员要求较高。

6. 煤的挥发分的测定

6.1 挥发分的概念

6.1.1 定义

• 挥发分是指煤在高温下挥发出的气体，包括有机物和无机物。
• 挥发分是煤的化学性质的重要指标之一。

6.1.2 重要性

• 煤的挥发分含量对其燃烧性能和发热量有重要影响。
• 煤的挥发分含量对煤的利用和环境保护有重要意义。

6.2 挥发分的测定方法

6.2.1 热重分析法

• 利用热重分析法测定煤的挥发分含量。
• 优点：快速，准确。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

6.2.2 红外光谱法

• 利用红外光谱技术测定煤的挥发分含量。
• 优点：快速，无需样品预处理。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

7. 煤中全硫的测定

7.1 全硫的概念

7.1.1 定义

• 全硫是指煤中硫的总量，包括硫化物、硫酸盐等。
• 全硫的含量对煤的燃烧性能和环保排放有重要影响。

7.1.2 重要性

• 煤中全硫的测定是煤的工业分析的重要内容。
• 煤中全硫的含量对煤的燃烧效率和环保排放有重要影响。

7.2 全硫的测定方法

7.2.1 库仑法

• 利用库仑法测定煤中硫的含量。
• 优点：快速，准确。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

7.2.2 容量法

• 利用容量法测定煤中硫的含量。
• 优点：操作简单，结果准确。
• 缺点：耗时较长，对操作人员要求较高。

8. 煤中发热量的测定

8.1 发热量的概念

8.1.1 定义

• 发热量是指煤在燃烧时放出的热量。
• 发热量是评价煤燃烧性能的重要指标之一。

8.1.2 重要性

• 煤的发热量对其燃烧性能和发热量有重要影响。
• 煤的发热量对煤的利用和环境保护有重要意义。

8.2 发热量的测定方法

8.2.1 氧弹量热法

• 利用氧弹量热法测定煤的发热量。
• 优点：准确，可靠。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

8.2.2 快速量热法

• 利用快速量热法测定煤的发热量。
• 优点：快速，操作简单。
• 缺点：准确度较低，对样品要求较高。

9. 煤中碳氢氮的测定

9.1 碳氢氮的概念

9.1.1 定义

• 碳氢氮是指煤中碳、氢、氮的含量。
• 碳氢氮的含量对煤的燃烧性能和发热量有重要影响。

9.1.2 重要性

• 煤中碳氢氮的测定是煤的工业分析的重要内容。
• 煤中碳氢氮的含量对煤的燃烧效率和环保排放有重要影响。

9.2 碳氢氮的测定方法

9.2.1 元素分析法

• 利用元素分析法测定煤中碳、氢、氮的含量。
• 优点：准确，可靠。
• 缺点：设备昂贵，操作复杂。

9.2.2 红外光谱法

• 利用红外光谱技术测定煤中碳、氢、氮的含量。
• 优点：快速，无需样品预处理。
• 缺点：准确度较低，对样品要求较高。