煤的工业分析
煤的工业分析
煤的工业分析一、煤的化学成分和工艺性质煤是重要的工业原料。
它的用途很广泛，除作燃料用外，还是重要的化工原料。
为了合理的利用煤炭资源，必须对煤的化学成分及其性质进行研究，以便综合利用。
（一）煤的元素组成煤主要是由碳C、氢H、氧O、氮N、硫S、磷P等元素构成的有机质，以及一些矿物杂质、水分等无机质组成。
其中，有机质主要是由碳、氢、氧组成，它们占有机质的95%以上；此外，还有氮、硫、少量的磷及金属元素等。
对煤的元素组成的研究，主要是通过元素分析进行的。
1.碳碳是煤中有机物质的主要组成部分。
也是煤燃烧过程中产生热量的重要元素，每公斤纯碳完全燃烧时能放出34080.6KJ的热量。
煤中碳元素的含量是随变质程度的加深而增加。
泥炭的含碳量为50～60%，褐煤为60-77%，烟煤为74～92%，无烟煤为90～98%。
2.氢氢是煤中有机质的重要元素。
每公斤氢完全燃烧时能产生143138.3KJ的热量，约为碳的4.2倍。
煤中含氢量的多少与成煤原始物质有直接关系。
腐泥煤的氢含量比腐植煤高，一般在6%以上，有时可达11%；而腐植煤的氢含量一般不超过6%.最低为1%左右。
随着变质程度的加深，氢含量有逐渐减少的趋势。
3.氧煤中氧的含量变化很大，并随变质程度加深而降低。
泥炭中氧含量为30-40%，褐煤中氧含量高达15～30%，烟煤为1～16%，无烟煤更不，一般小于2%。
当煤氧化时，氧含量迅速增高，碳、氢含量明显降低。
因此，氧含量是确定煤层风、氧化带深度的主要指标之一。
4.氮氮在煤中含量较少，它主要来自成煤植物中的蛋白质。
碳含量小于75%的某些褐煤，氮含量可达2～2.7%，无烟煤为0.5～1.5%。
氮含量随变质程度增高稍有降低。
在高温加工时，一部分氮转化为氨及吡啶类等有机含氮化合物，这些化学产品可回收制成硫酸铵、尿素、氨水等氮肥。
5.硫硫是煤的有害物质。
它在煤中常以三种形式出现，第一种为硫化物硫，绝大部分是以黄铁矿FeS2和少量白铁矿FeS2硫形态存在；第二种为有机硫，主要来自成煤时植物和微生物中的蛋白质；第三种为硫酸盐硫，主要是石膏CaS04·2H20中的硫。
煤的工业分析
其他技术【煤的工业分析】1. 水分(1) 外在水分(Wwz)外在水分是指煤在开采、运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及大毛细孔（直径＞10-5厘米）中的水。
它以机械方式与煤相连结着，较易蒸发,其蒸汽压与纯水的蒸汽相等.在空气中放置时,外在不分不断蒸发,直至煤中水分的蒸汽压与空气的相对湿度达到平衡时为止,此时失去的水分就是外在水分.含有外在水分的煤称为应用煤, 失去外在水分的煤称为风干煤.外在水分的多少与煤粒度等有关,而与煤质无直接关系.(2)内在水分(Wnz)吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径〈10-5厘米〉中的水,称为内在水分.内在水分指将风干煤加热到105～110时所失去的水分,它主要以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着,较难蒸发,故蒸气压小于纯水的蒸汽压. 失去内在水分的煤称为绝对干燥或干煤.2. 分灰1).灰分的来源和种类煤灰几呼全部来源于煤中的矿物质,但煤在燃烧时,矿物质大部分被氧化,分解,并失去结晶水,因此,煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大.我们一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率，煤中矿物质和灰分的来源,一般可分三种.(1)原生矿物质它是原来存在于成煤植物中的矿物质,质紧密地结合在一起,极难用机械的方法将其分开.它燃烧后形成母体灰分,这部分数量很小(2)次生矿物质当死亡植质堆积和菌解时,由风和水带来的细粘土,砂粒或由水中钙,镁,铁等离子生成的腐植酸盐及FeS2等混入而成,在煤中成包裹体存在.用显微镜观察煤的光片或薄片时,如它们均匀分布在煤中,并且颗粒很细,则很难与煤分离;如它们颗粒较大,比重与差很大,并在煤中分布不均, 则把煤破啐后尚可能将它们洗选掉.煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质.来自于内在矿物质的灰分,称为内在灰分.一般次生矿物质在煤中的含量也不多,仅有少数煤层中次生矿物质较多,如迁移堆积抽形成的煤层即如此.(3)外来矿物质这种矿物质原来不含于煤层中,它是由在采煤过程中混入煤中的顶,底板和夹矸层中的矸石所形成的.其数量多少,根据开采条件在很大的范围里波动.它的主要成分为SiO2,A12O3,也有一些CaSO3，CaSO4，FeS2等。
煤的工业分析
浅谈煤的工业分析及应用一煤工业分析的概念：煤的工业分析，又叫煤的技术分析或使用分析，主要是根据技术需要测定煤经转化生成的物质或呈现的性质。
煤的全工业分析测定项目主要是水分、灰分、挥发分、固定碳。
发热量和全硫。
煤的工业分析通常指半工业分析，它包括水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目的测定。
二水分的测定及应用：1 水的存在形式：煤中水分从结合状态来看，分为游离水和结合水两类（1）化合水以化合的方式同煤中的矿物质结合的水，级结晶水如硫酸钙Caso4.2H2O, 高岭土Ai22sio2.2H2o,化合水属于煤的固有组分，在煤中的比例极小，一般可忽略，这种水只能在高于煤的分解温度才能完全脱除，工业上一般也不测结晶水。
（2）游离水即以物理吸附或附着方式与煤结合的水分，它又分为外在水分和内在水分。
外在水分是在开采、储存、运输及洗煤时带入的，附在没颗粒表面和存在于直径大于105-㎝的毛细孔中，易于蒸发除去在空气中（温度20℃，相对湿度65%）风干1-2天后即可蒸发, 所以此类水分又叫风干水分，除去外在水分的煤叫风干煤，外在水分的含量记为Mf。
内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部直径小于105-㎝的毛细孔中难于蒸发除去的水分。
内在水分需要在高于水的正常沸点的温度才能除尽，故又称为烘干水分，除去内在水分的煤叫干燥煤，内在水含量记为Minh外在水的含量一般为0-30%，取决于下列变量：煤的类别、环境的相对湿度、煤中矿物成分和含量、煤颗粒大小及粒度分布、井下与地面温度、氧化、化学添加剂等。
内在水分的含量多少与煤化程度有关以烟煤为例，焦煤肥煤的水分低，低阶褐煤水分最高，到高阶无烟煤阶段，煤中的内在水分又明显增高。
（3）煤的外在水分Mf 和经换算的内在水分Minh之和称为全水分，记为Mt，它们之间关系不是简单的加和关系换算关系如下：Mt = Mf+100%fM%100 ×Minh在实际测定全水分时，不必分别测定外在水分和内在水分，可直接将试样粉碎到粒度小于3mm，然后称取试样在102-105度下烘干，称量并计算求出全水分含量。
第三章 第四节煤的工业分析
（2）内在水分（Minh） 定义：指在一定条件下达到空气干燥状态时所 保留的水分，即存在于煤粒内部直径小于10-5cm的 毛细孔中的水分。简记符号为Minh。该水分以物理
化学方式与煤结合，其含量与煤的表面积大小和吸
附能力有关，蒸汽压小于纯水的蒸汽压，故在室温 下这部分水分不易失去。 将空气干燥煤样加热至105-110℃时失去的水 分即为内在水分。失去内在水分的煤称为干燥煤。
②测定方法。用预先干燥和已称量过的称量瓶 称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1〒 0.1） g（称准到0.0002g），平摊在称量瓶中，打开 称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气10min并已 加热到105-110℃的干燥箱中。烟煤干燥1.5h， 褐煤和无烟煤干燥2h。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）后称量并进行检查性干燥，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。
图3-9
MHC与Vdaf的关系
最高内在水分可以作为低煤化度煤的 一个分类指标。 经风化后的煤，内在水分增加，因此， 煤的内在水分的大小，也是衡量煤风化程 度的标志之一。 煤中的化合水与煤的变质程度没有关 系，但化合水多，说明含化合水的矿物质 多，会间接地影响煤质。
3．全水分的测定
（1）测定原理 国标规定，煤中全水分测 定可采用四种方法，即通氮干燥法、空气干 燥法、微波干燥法及空气干燥的一步法和两 步法。 （2）测定方法 A、B、C、D四种方法的测 定要点及适用范围如表3-15所示。
（5）全水分分级 煤中全水分分级见表3-17。我国煤以低水 分煤和中等水分煤为主，二者共占61.90；特低水分煤次之， 约占22%；其它水分级别的煤所占比例很小。
煤炭的工业分析
煤炭的工业分析
O1煤的工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析,是评价煤的基本依据。
它包括煤的水分、灰分、挥发分产率和固定碳四个项目的测定。
通常，水分、灰分、挥发分产率都直接测定，固定碳不作直接测定，而是用差减法进行计算。
有时也将上述四个测定项目叫做半工业分析，再加上煤的发热量和煤中全硫的测定，则称为全工业分析。
02
常用符号和基准
分析实验项目及符号：
水分：M
moisture
灰分：A
ash
挥发分：V
vo1ati1ecompound
固定碳：FC
fixedcarbon
发热量：Q
quantityofproducedheat
矿物质：MM minera1matter
C、H、0、N、S及煤炭中化学成分仍以元素名称为代表符号。
收到基（ar）:就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤样，以此种状态的煤样测定的结果并以此基表
示的值，称为收到基。
空气干燥基（ad）:是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的煤样。
在新标准中规定：煤样若在空气中连续干燥1小时后质量变化不超过0.10%,则认为达到空气干燥状态。
干基（d）:以无水状态的煤样为标准的分析结果表示方法。
干燥无灰基（daf）:它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示方法。
煤的工业分析
04
煤的工业分析的应用
在燃烧中的应用
总结词
确定煤的燃烧性能和效率
详细描述
通过煤的工业分析，可以了解煤中水分、挥发分、灰分 和固定碳的含量，从而评估煤的燃烧性能和效率。这些 数据有助于优化燃烧过程，提高燃烧效率，减少污染物 排放。
在气化中的应用
总结词
指导煤气化工艺参数的调整
详细描述
煤气化过程中，煤的工业分析结果可以指导工艺参数 的调整，如进料量、温度、压力等，以确保气化过程 的稳定性和效率。同时，分析结果还可以预测气化产 物的组成和质量。
通过对煤的工业分析，可以优 化煤的燃烧过程，提高能源利 用效率，降低能源消耗成本。
通过煤的工业分析，可以了解 煤层的地质特征和煤质变化规 律，为煤炭资源的合理开发和 利用提供科学依据。
煤作为重要的能源来源，其品 质和供应稳定性直接关系到国 家能源安全。通过煤的工业分 析，可以监测煤的质量和保障 能源供应的稳定性。
VS
详细描述
水分测定通常采用干燥法，将一定量的煤 在一定温度下加热干燥，然后根据干燥前 后的质量差计算出水分的含量。根据不同 的加热温度和干燥方式，水分测定可分为 内水和外水。
灰分测定
总结词
灰分是煤中燃烧后剩余的矿物质，测定灰分 有助于了解煤的纯度和利用价值。
详细描述
灰分测定是将一定量的煤在815℃下完全燃 烧，然后测定残留物的质量，根据原煤质量 和残留物质量之差计算出灰分的含量。灰分 含量越高，煤的品质越低。
煤的工业分析
目录
• 引言 • 煤的工业分析的指标 • 煤的工业分析的方法 • 煤的工业分析的应用 • 煤的工业分析的发展趋势
01
引言
目的和背景
煤是世界上最重要的化石燃料之一，广泛应用于发电、工业 和居民生活等领域。煤的工业分析是为了了解煤的组成、性 质和燃烧特性，为煤的合理利用和优化提供科学依据。
煤的工业分析
3、化合水：是指以化学方式与矿物质结合、有严格的分子 比，在全水分测定后仍保留下来的水分，即通常所说的结晶 水。
化合水在煤中含量不大，通常要加热到200℃甚至500℃ 以上才能析出。如石膏(CaS04·2H20)，煤的工业分析中，一 般不考虑化合水，只测定游离水。
另外，煤的有机质中氧和氢在干馏或燃烧时生成的水称 为热解水，不属于上述三种水分范围，也不是工业分析的内 容。
重要组分，配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提 高焦炭的耐磨强度 。
• 焦煤：（coking coal）也称冶金煤，是中等及低 挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。单 独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的 焦炭，其耐磨性也好。但产生的膨胀压力大，使 推焦困难，必须配入气煤、瘦煤等，以改善操作 条件和提高焦炭质量。
2、内在水分(Minh）：是指在一定条件下达到空气干燥状态 时所保留的水分，即存在于煤粒内部直径小于10-5 cm的毛 细孔中的水分。
该水分以物理化学方式与煤结合，其含量与煤的表面积 大小和吸附能力有关，在室温下这部分水分不易失去,需加 热到105℃~110℃ 时才失去。
收到煤 45℃~50℃ 空气干燥煤105℃~110℃ 干燥煤
（一）煤中水分的存在形态
水分分类
内在水分 游离水 外在水分
全水分（Mt）
化合水 （煤的工业分析中不考虑）
1、外在水分(Mf ) ：是指附着在煤的颗粒表面的水膜或存在于 直径大于10-5 cm的毛细孔中的水分，又称自由水分或表面水 分。
该水分以机械方式和煤结合，在常温（45℃~50℃）下较 易失去。
，在氮气流中干燥到质量恒定。根据煤样干燥后的质量损
失计算出全水分。
A
通氮干燥法
对各种煤样
煤的 工业分析
煤的工业分析煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据。
在国家标准种，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。
通常煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。
通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。
广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。
1.煤的水分煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。
煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。
煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。
煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。
特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。
煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。
随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。
为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。
1）煤中游离水和化合水煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。
游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。
如硫酸钙（NaSO4.2H2O）和高龄土(AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。
游离水在105～110C的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200C以上才能分解析出。
煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。
2）煤的外在水分和内在水分煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。
外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。
外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。
内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。
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煤的工业分析
一、水分的测定（烟煤和无烟煤）
1、煤中水分以什么形态存在？
答：从水的不同结合状态来看，煤中水分存在形态一为游离水，一为化合水。
游离水是以吸附、附着等机械方式同煤结合。
化合水是以化合方式同煤中的
矿物质结合，也叫结晶水，例好生石膏（C
a SO
4
．2Ｈ
2
O）、高岭土（Al
2
O
3
．2SiO
2
．2H
2
O）
中的结晶水。
在煤的工业分析中，只测定游离水而不测定结晶水，因游离水在105～110℃的温度下经过1～2小时后即可全部除掉，而结晶水通常要在200℃以上才能分解析出。
2、什么叫最高内在水分，有什么测定意义？
答：吸附和凝聚在煤的毛细孔中的饱和水分叫最高内在水分。
由于煤的孔隙度同煤的煤化程度不一定规律，所以最高内在水分的大小在相当程度上能表征煤的煤化程度；尤其是能更好地区分低煤化度煤。
如年轻褐煤最高内在水分多在25%以上，少数的如云南弥勒褐煤的最高内在水分达31.8%。
最高内在水分含量小于2%的烟煤，几乎都是强粘结性和高发热量的肥煤和主焦煤。
无烟煤的最高内在水分比烟煤的又有所增高，这是无烟煤的内部孔隙又增大的缘故。
3、煤的全水分和应用煤水分有没有区别？
答：煤的全水分的代表符号是W
Q
，应用煤水分的代表符号是W Y，两者的数值和含义有时相同，只是应用煤水分指的是已准备好并即将使用的煤（如在送入锅炉燃烧之前或送入焦炉炼焦之前的煤）的全部水分。
全水分通常是指煤从矿井或煤层中刚开采出来时的全部水分，或商品煤即将发运时的全部水分。
4、分析煤样水分（W f）和内水分（W
NZ
）的测定有何异同？
答：测定这两种水分的煤样都是空气干燥煤样，测定的温度相同（105～110℃），不同的是煤样粒度、重量和干燥时间。
测定分析煤样水分的试样粒度在0.2mm以下，试样量为1g，烟煤的干燥时间为1h，无烟煤为1～1.5h；测定内在水分的试样粒度小于3mm，试样量为10～15g，烟煤干燥时间为2h，无烟煤为2.5～3h。
5、测定全水分之前要注意哪些事项？
答：要注意以下事项：
1）检查装煤样的铁筒或玻璃瓶的密封是否良好。
2）用干净的软布将铁筒或玻璃瓶表面擦拭干净，用精密度为0.1 克的工业天平称重，并与标签上所注明的重量对照，如果重量减少，这减少之量标作水分
损失量，该损失量占煤样净重（标签上所注明的重量减去容器重）的百分数（W 1）在计算全水分时应加进去。
6、最在粒度不超过3mm 的煤样全水分测定结果如何计算？
答：当煤样在运输中损失的水分（W 1）小于1%时，测定结果可按下式计算：
W Q =W 1 + G 1 （100 — W 1）
G 2
式中 W Q ———煤样的全水分，%；
W 1 ———煤样在运输中损失的水分，%； G 1 ———煤样干燥后的失重，g ； G ————煤样的重量，g 。
当W 1大于1%时，表明试样在运输过程中可能受到意外损失，因此计算结果时，不以W 1作为水分损失来校正全水分值，而直接算出100×G 1/ G 作为化验室收到煤样的水分。
报出结果时，应将煤样容器的标签和密封情况一并报告。
7、怎样计算最大粒度为3～13mm 的试样全水分？
答：根据操作，计算分为三部，却运输途中的损失（W 1）；化验室收到煤样后测定的外水分（W WZ ）；测定外在水分后，将煤样破碎到小于3mm 后测定的内在水分。
这三种水分都必须换算到以原始煤样为基准的百分数后才能相加，而得到全水结果。
计算公式如下：
1）外在水分的计算
W
WZ
式中 G 1———煤样干燥后的减重，g ；
G ———煤样重量，g ；
W 1———运输中的水分损失，%；
W /WZ ———补正后的以原始煤样为基准的外大水分，简称补正水分。
2
W WZ 式中 W NZ ———小于3mm 煤样的内在水分，%；
G 1———小于3mm 煤样干燥后的减重，g ； G ———小于3mm 煤样的重量，g 。
3）全水分的计算
W Q =W /WZ +W WZ ×100－ W /WZ
100
当W
>1%时，全水分可按下式直接算出：
1
W Q=W/WZ+W WZ×100－ W WZ
100
8、测定分析煤样水分（W t）和测定粒度小于3mm煤样的全水分方法有何异同？
答：测定的方法要点是相同的，如干燥温度，检查性干燥时间等，不同的有干燥时间、称样重量、称量精度等，具体见下表：
9、为什么测定煤中水分需要进行检查性干燥试验？应怎样取值？
答：测定煤中水分时，为了确保水分完全除去，需要进行检查性干燥试验。
当干燥两次重量之差小于规定值时，则认为水分已除尽。
在对此两次干燥重量结果时，要注意以下几点：
1）大于规定重量时说明水分未除尽，应继续干燥，直到小于规定的重量为止2）减重小于规定重量时说明水分已除尽，取最后一次重量作为干燥后的数据值。
3）若增重则以增重前一次重量作为干燥后的数值，因为增重说明煤样已经氧化，其测值已失去意义。
4）当水分在2%以下时，可不进行检查性干燥。
1、全水分煤样装入容器密封后，称重为600.2g,写于标签上的容器重400.0g,化验室收样后,称重,设有三种不同的情况；
1）收样后容器和试样共重仍为600.2g;
2）收样后容器和试样共重599.2g;
3）收样后容器和试样共重595.2
2、设装全水分煤样的容器标签上注明的重量为600.2g,化验室收样后称重为598.9g,已知容器重400g,将煤样一次破碎到3mm以下,测定其全水分.
3、化验室收到全水分煤样密封容器，标签上注明容器与煤样共重2293.4g，其中容器重300.0g。
收样后称量容器与煤样共重2288.0g，打开容器,从中取出部分煤样测外在水分，干燥前盘加试样共重702.4g，盘重200.0g，干燥后盘加试样共重629.5g.将测完外在水分的空气干燥煤样破碎到小于3mm，测内在水分，干燥前煤样加称量瓶共重38.80g，其中称量瓶重28.00g；干燥后,煤样加称量瓶共重38.50g,求煤样的全水分。