煤分析基礎知識

2022-04-11 23:03:31 字數 4323 閱讀 2239

1.動力用煤的分類

燃煤電廠發電用煤大體是:煙煤佔90%,無煙煤佔5%,褐煤佔4%,其他煤佔1%。

無煙煤是煤化程度最高的煤,揮發分含量最低,vdaf<10%,密度最大,著火點高,無粘結性,燃燒時多不冒煙。

煙煤的煤化程度高於褐煤而低於無煙煤,揮發分含量範圍很寬,10%褐煤是經過成岩作用,沒有或很少經過變質作用所形成的低煤化程度的煤。外觀多呈褐色,光澤暗淡,質地較軟,含有較高的內在水分及不同程度的腐殖酸,揮發分含量較高,37%2.煤的組成的表示方法

2.1工業分析表示方法

煤煤的工業分析包括水分、灰分、揮發分和固定碳四項。其中水分、灰分、揮發分是測出來的,而固定碳是計算出來的。廣義的工業分析還包括發測熱量和測硫。

2.1.1煤中的水分按結合狀態可分為游離水和化合水兩大類。

游離水是以吸附、附著等機械方式與煤結合,如硫酸鈣(caso4.2h2o),高嶺土(al2o3.2sio2.

2h2o)中的結晶水。煤的工業分析,只測定游離水,不測化合水。

游離水按其賦存狀態又分為外在水分和內在內水。

煤的外在水分是指吸附在煤顆粒表面上或非毛細孔穴中的水分,在實際測定中是指煤樣達到空氣乾燥狀態所失去的那部分水分。煤的外在水分很容易蒸發,只要將煤放在空氣中乾燥,直到煤表面的水蒸氣壓和空氣相對濕度平衡即可。

煤的內在水是指吸附或凝聚在煤顆粒內部毛細孔中的水,在實際測定中指煤樣達到空氣乾燥狀態時保留下來的那部分水分。

煤的外在水分和內在水分的總和,稱為全水分。

工業分析中測定的水分有原煤樣的全水分和分析煤樣的水分兩種。

2.1.2煤的灰分不是煤中的固有成分,而是煤中所有可燃物質完全燃燒以及煤中礦物質在一定溫度下產生一系列分解、化合等複雜反應後剩下的殘渣。所以我們把所測得的灰分稱為煤的灰分產率。

2.1.3煤的揮發分也不是煤中的固有成分,是煤樣與空氣隔絕,並在一定的溫度下加熱一定時間,從煤中有機物分解出來的液體和氣體的總和稱為煤的揮發分產率。

主要成分是低分子烴類,如甲烷、乙炔、乙烯、丙烯等。此外還有常溫下呈液態的苯、酚類化合物,由煤炭芳烴核的側鍵基裂解生成的一氧化碳、二氧化碳、水、硫化氰和甲烷,礦物質熱解析出的結晶水和二氧化碳,硫磺蒸汽和硫化氫等。當然氣態產物中還含有分析煤樣水分,不過,這在計算揮發分時要減去。

2.1.4煤樣的固定碳是不測的,是通過計算從煤樣中減去水分,灰分,揮發分後剩下的部分。

fc+m+a+v=100(%)

水分、灰分是煤中的不可燃成分,揮發分和固定碳是煤中的可燃成分。

2.2元素分析表示方法

煤2.2.1碳是組成煤的最為重要的元素,含量最高的可達90%以上。

碳在充足的氧氣條件下完全燃燒時,生成二氧化碳。1克碳完全燃燒能產生34040焦的熱量,而在氧氣不足的條件下,碳則不能完全燃燒,而只能生成一氧化碳,每1克碳僅能生成9910焦的熱量。一氧化碳是一種可燃性氣體,在充足的氧氣條件下,可繼續燃燒生成二氧化碳,同時放出24130焦的熱量。

2.2.2氫是煤中僅次於碳的主要熱源之一。

煤中的氫有兩種存在狀態:一種是構成礦物質及水中的氫,它是不能參加燃燒的;另一種是與碳元素構成的有機成分,在燃燒時,釋放出很高的熱量,每1克氫完全燃燒時,可釋放出143010焦的熱量。

2.2.3氧在煤中呈化合態,無煙煤含氧量最小,煙煤和褐煤中含氧量較高。

2.2.4氮在鍋爐中燃燒時,大部分呈游離態,但也有少量氮氧化物生成,它們均隨煙氣排出。

氮氧化物也是對大氣產生汙染的一種有害物質,故從燃燒角度來說,氮是煤中無用甚至有害的一種成分。

2.2.5硫按其燃燒特性劃分,可分為可燃硫和不可燃硫。硫的燃燒產物主要是二氧化硫,並有極少的三氧化硫。硫是煤中一種十分有害的元素。

硫燃燒時生成的二氧化硫、三氧化硫形成的硫酸對鍋爐裝置有著強烈的腐蝕作用;硫燃燒產生的二氧化硫是造成大氣汙染的主要**之一;煤中含硫量的增高,還會增加煤粉的自燃傾向,從而給煤粉的貯存及製分系統的安全帶來不利影響;煤中含硫量的增高,還會降低煤灰熔融溫度,促使鍋爐結渣情況的發生或加劇結渣的嚴重程度。

2.3動力用煤重要特徵指標及表示符號對照表

3.燃煤分析常用基準

3.1基準的作用

當煤處於不同狀態時,各種煤質特性指標的數值是不相同的。為了確切表示煤質某一特性指標的含義,還必須標明它所處的狀態,或者應標明它的基準(簡稱為基)。

為了使煤質分析結果具有可比性,進行煤的分類、鍋爐設計、煤耗計算及其它應用的需要,必須將煤質特性按一定的基準來表示。

3.2基準的定義

煤所處的狀態或者按需要而規定的成分組合,稱為基準(簡稱為基)。

3.2.1收到基(舊稱應用基——y)

計算煤中全部成分的組合稱為收到基(即計算煤質的某一特性指標的百分比含量時,分母包括外在水分、內在水分、灰分、揮發分、固定碳),用ar表示。

3.2.2空氣乾燥基(舊稱分析基——f)

不計算外在水分的煤,其餘成分的組合稱為空氣乾燥基(即計算煤質的某一特性指標的百分比含量時,分母只包括內在水分、灰分、揮發分、固定碳,而不包括外在水分),用ad表示。

3.2.3乾燥基(舊稱乾燥基——g)

不計算水分的煤,其餘成分的組合稱為乾燥基(即計算煤質的某一特性指標的百分比含量時,分母只包括灰分、揮發分、固定碳,而不包括水分),用d表示。

3.2.4乾燥無灰基(舊稱可燃基——r)

不計算不可燃成分(水分、灰分)的煤,其餘成分的組合稱為乾燥無灰基(即計算煤質的某一特性指標的百分比含量時,分母只包括揮發分、固定碳、而不包括水分、灰分),用daf表示。

3.3基準的表示方法

基準的符號應標在特性指標的右下角。

例如:收到基灰分用aar表示;空氣乾燥基水分用mad;乾燥基固定碳用fcd表示;乾燥無灰基揮發分用vdaf表示等。

4.不同基準的計算

根據不同基準的定義可知,同一煤質特性指標,當採用不同基準來表示時,就會有不同的值,其中以收到基所表示的值最小,空氣乾燥基所表示的值次之,乾燥基所表示的值較大,乾燥無灰基所表示的值最大。

例如:100g煤樣中,有外在水分8g,內在水分2g,灰分30g,揮發分20g,固定碳40g,測得硫2g。試計算: 的值。

又如:根據前例的資料計算mt mar

解: mt=

全水mt可以用質量表示,也可以用百分比含量表示,如:

mt=8g+2g=10g或mt=8%+2%=10%

但收到基水mar只能用百分比含量表示,即:mar=

從這個意義上講全水mt與收到基水mar可通用,,即mt=mar。外水只有收到基外水。而內水則有收到基內水和空幹基內水之分,與在數值上是不等的,在實際應用中空乾基內水就寫成mad而不必寫成因為空幹基沒有外水的情況存在,不會引起混淆。

5.不同基準間的換算

5.1換算公式

y=kx其中:x——已知基準

y——待求的基準

k——換算係數

5.2基準換算係數表:

例1、 已知aad=31.22% mad=1.64% mar=8.0% 求ad 及aar ?

解: 例2、 已知mar=7.5% var=20.00% aar=35.86% 求vd及vdaf?

解:例3、 已知mad=1.32% aad=31.44% vd=17.35% 求fcad?

解: fcad=100-mad-aad-vad

100-1.32-31.44-17.12)%

50.12%

注:低位發熱量的換算因涉及其他指標,不能按上表計算。

6.基準的應用

由於收到基低位發熱量是表示原煤實際上用來發電的熱量,故它是計算電廠煤耗的基本引數,也是電廠煤場、輸煤與鍋爐系統設計的重要依據。

試驗室直接測出的煤質特性指標值均用空乾燥基表示,這是因為用來分析、測定的煤樣均處於空氣乾燥狀態。

為了檢查測試結果的準確性,普遍應用標準煤樣,而它的特性指標值均以乾燥基表示。在不同的濕度、溫度條件下,所測得的空氣乾燥基特性指標值雖有所不同,但換算成乾燥基後,實測值與標準煤樣的標準值(名義值)之間就具有直接可比性,從而可以判斷測試結果的準確性。

煤中水分受環境影響而變化,在不少場合,考慮到排除水分對煤質資料的影響,就需要應用乾燥基,例如煤的取樣精密度是這樣規定的,當原煤乾燥基灰分ad>20%時,其精密度要求為±2%。

乾燥無灰基是決定煤的實際用途的一項重要引數,也是煤炭分類的重要依據。如:無煙煤,vdaf<10%;煙煤,10%<vdaf<60%;褐煤,37%<vdaf <70%。

7.工業分析、元素分析與基準之間的關係

煤的工業分析包括水分、灰分、揮發分及固定碳四項,而元素分析包括碳、氫、氧、氮、硫五種元素。煤的可燃成分按工業分析計算,為揮發分和固定碳,他們相當於元素分析中的碳、氫、氧、氮、硫。

各種成分一律以質量的百分比含量來表示,其總和應為100%,即:

m+a+v+fc=100(%)

m+a+c+h+o+n+st=100(%)

v+fc=c+h+o+n+st (%)

如果依不同基準表示可寫為:

mar+aar+var+fcar=100 (%)

電路分析基礎知識

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