煤质分析

又称非常规分析，是测定表征煤着火、燃尽、结渣和积灰等特性的专项分析。国际上已有基本定型的试验工艺，但尚未形成技术标准。特种分析是通过专门的试验装置、使用先进的仪器或对常规分析数据进行处理来实现的；当前主要有以下几种测定项目，即煤粉着火指数、热(重)分析、比表面积测定、热解化学动力学常数的测定、焦燃烧速率系数的测定、结渣倾向判别、沾污特性的判别。

煤粉着火指数： 着火温度不是煤所固有的物理化学参数，而是一个和试验规范有关的参数。通常取能使煤粉在试验炉膛中悬浮着火的最低温度为着火指数，用来比较煤粉着火的难易程度。

煤质分析热分析

在程序控制和缓慢升温下，测量煤样的质量随加热程度的变化，称为煤的热(重)分析，所用的仪器称为热天平。美国材料分析标准(ASTM)中有用热天平进行微量煤样工业分析的工艺；世界各国都在使用热天平对煤的燃烧特性进行试验研究，主要使用焦燃尽曲线、煤热解或燃烧曲线两类热分析曲线。

(1)焦燃尽曲线：用来比较固体燃料燃尽的难易程度，是以专项工艺制备焦样，在热天平中做等温热重分析来绘制的。

(2)煤热解和燃烧曲线：煤样在惰性气氛或含O₂气氛中热分析的微商热重曲线 。燃烧特性不同的煤，热解或燃烧曲线相差较大；燃烧特性相似的燃料，热解或燃烧曲线相近。中国倾向于在曲线上取“着火点”、“最大燃烧速度”、“燃尽时间”等特征点来比较煤的燃烧特性。

煤质分析表面积测定

在气固两相反应中，单位质量试样的表面积(包括内孔表面)——比表面积可作为直观反应活性的一种简单度量。煤是多孔物质，释放挥发分后的焦更是典型的多孔物质。通常以N₂在77K时的吸附量，用BET方程来给出煤样或焦样的比表面积，也有的以CO₂在298K时的吸附量，用Dubinin Polngi方程来给出试样的比表面积。也有用压汞法测得孔隙面积来表示比表面积。

煤质分析常数测定

煤在不同的热力工况下热解，释放的挥发分成分和数量亦不相同。对应于层式燃烧、流化床燃烧和煤粉悬浮燃烧的热力条件，煤的热解动力学参数可分别用热天平 (温升速率<102K/s)，居里点热裂解色谱法 (煤的温升速率约为103K/s)和管式沉降炉热解试验(煤的温升速率>10 K/s) 来测定。

居里点热裂解色谱法是高频磁场使铁磁丝迅速受热，涂在丝上的煤粉试样亦迅速升温，丝达到居里点后失磁恒温，载气将煤热解释放出的挥发分迅速冷却，并收集入贮气器，既可以测定热解失重率，也可用色谱仪检测热解气态成分的数量。

管式沉降炉热解试验是连续将煤粉试样供入高温管式电炉中，在沉降过程中随惰性载气将煤粉试样高速升温，快速热解，以水冷取样管将带粉气流迅速冷却，用在线气体分析仪检测挥发分某些成分的数量，并用取出的焦样由灰示踪法确定挥发分产率，进而可算出煤热解频率因子和活化能。

焦燃烧速率系数的测定

焦是指煤释放挥发分后的剩余物，其燃尽时间一般占煤燃尽时间的90%以上，其燃烧速率与煤在炉膛中的燃尽率关系较密切。焦在管式沉降炉的高温燃烧气氛中燃烧，水冷取样管将试样迅速冷却，不同温度、不同燃烧时刻的残存焦样，用灰示踪法即可得出燃尽率，进而可得出视在燃烧速率系数K_c=Acexp (—Ec/RT)中的频率因子Ac和活化能Ec，从而为计算煤在炉膛中的燃烧过程提供基础数据。

结渣倾向判别

结渣是指熔化了的灰沉积在受热面上，它与煤的灰渣特性、燃烧工况和壁面温度等多种因素有关。通常认为煤的结渣倾向与灰分的熔融性，流变特性(黏温特性)等有关，工业部门常使用的预测指标有软化温度判别指标、常用的结渣指数、煤粉重力筛分试验三种。

煤沾污特性的判别

沾污是指温度低于灰熔点的沉积物积沉在锅炉受热面上。通常用来判别煤灰沾污倾向的方法有沾污指数RF、重力筛分试验、弱酸溶碱试验、测定煤灰的烧结强度等四种。

通常是指按照国家技术标准测定煤炭的基本物理、化学特性的分析项目，主要有工业分析、元素分析、灰成分分析，煤、煤粉和灰分性质的测定等。

煤质分析工业分析

包括对水分、挥发分、固定碳和灰分的测定，有时还包括硫分和发热量等项数据的测定。

煤质分析元素分析

测定煤中有机质的碳、氢、氧、氮和可燃硫等主要元素组分，以质量百分数表示，收到基中连同水分和灰分总和为100%。

煤质分析成分分析

煤中的水分和灰分含量常随开采、运输、贮存及气候条件而异，其他成分的含量也将随之发生变化，为了便于生产和科研，通常采用四种成分分析基准：①收到基：以收到状态的煤为基准的表示方法；②空气干燥基：以空气干燥状态的煤为基准的表示方法;③干燥基：以无水状态的煤为基准的表示方法;④干燥无灰基：以假想的干燥无灰状态的煤为基准的表示方法。

除水分和低位发热量以外，不同基准成分数值间的换算系数见表1。

煤质分析成分特性

灰分是由金属氧化物和非金属氧化物及其盐类组成的复杂物质，以SiO₂和Al₂O₃为主，还有Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂、SO₃、Na₂O和K₂O等，以及一些Mn、V和Mo等元素的氧化物。

(1)灰成分测定：按工业分析条件灼烧煤样制得灰样，用NaOH溶融，沸水浸取，加HCl溶解，蒸发至近干，再制备试液。不同成分用不同方法测定，如，SiO₂用动物胶凝聚质量法，Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和MgO用EDTA容量法，Na₂O和K₂O用火焰光度法，P₂O₅用比色法等，还可以用原子吸收光谱法来测定除磷以外的其他灰成分。

(2)灰的熔融特性：通常称为灰熔点，煤灰没有固定的熔化温度，仅有一个熔化温度范围。中国和世界上大多数国家以角锥法作为标准测定方法，记录在半还原气氛中的三个特征温度：变形温度DT，即灰锥尖开始变圆或弯曲时的温度;软化温度ST，即灰锥体弯曲。

表1 不同基准成分数值间的换算系数

注： 表中M表示水分，A表示灰分。

到锥尖触及托板或锥体变成球形和高度不大于底长的半球时的温度；流动温度FT，即灰锥完全熔化或展成高度≤1.5 mm薄层时的温度，也称为熔化温度。有的国家用热显微镜观测柱体试样的熔融特征来确定其特征温度。

(3) 灰黏度： 表征灰在高温熔融状态下的流动特性，通常根据牛顿摩擦定律用钼丝扭矩式黏度计测定1750℃以下1～10 Pa·s范围内的熔体黏度。

煤质分析煤粉性质

煤是一种成分、结构非常复杂且极不均一，包括有机和无机化合物的混合物，以及无机物和有机质组成的金属有机络合物，其性质是多方面的，其中与燃烧关系较密切的有可磨系数、磨损指数、煤粉细度、密度、自由膨胀序数五项。

(1)可磨系数：表征煤被粉碎的难易程度，测定的依据是破碎定律，即在研磨煤粉时所消耗的能量与新产生的表面面积成正比。广泛采用的主要方法有哈德葛罗夫 (Hardgrove) 法与全俄热工研究所(ВТИ)法，其近似换算关系为：KВТИ=0. 0034(K) 0.61。

(2)磨损指数：表征煤在破碎过程中对金属研磨部件磨蚀的强烈程度，现多使用YGP (Yancey，Geerand Price)法来测定在规范条件下煤样对纯铁的磨损量。

(3)煤粉细度：煤粉是由各种尺寸不同(一般在1～500 μm)、形状不规则的颗粒所组成，其细度一般用标准筛来测定，以筛孔尺寸为x (μm) 的筛子筛后剩余量占粉样的百分数Rx(%)来表示。

(4)密度：煤的密度通常以不同的方式表示，有真密度、视密度和堆积密度之分。真密度是在20℃时，煤的质量与同温度、同体积(不包括煤内外表面孔隙)水的质量之比；视密度为在20℃时，煤的质量与同温度、同体积(包括煤内外表面孔隙)水的质量之比，又称为假密度；煤粉堆积密度是煤粉在自然堆积状态下的视密度。

(5)自由膨胀序数：表征煤的黏结特性，把煤按规定方法加热，所得焦块与一组标准焦块侧面图进行比较来确定的序号数。

常用的煤质分析设备有：量热仪（热量仪）系列、测硫仪（定硫仪）系列、水分测定仪系列、工业分析仪、测氢仪、胶质层测定仪、灰熔点测定仪、温控仪系列、马弗炉、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、鼓风干燥箱、米库姆转鼓机、标准振筛机、锤式破碎机、鄂式破碎机、密封式化验制样粉碎机、煤燃点测定仪、奥亚膨胀度测定仪、破碎缩分联合制样机、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪、运煤采样机、煤炭采样机等。

1、 不得将易燃、易爆、腐蚀性物品或在加热之后释放易燃、易爆、腐蚀性、挥发性的物品放入箱内进行加热；

2、 被加热物品的相对湿度不得大于85%；

3、 所需干燥物品不得大于搁板面积得70%，易于物品通风干燥。

煤质分析仪安装维护

1、 地面（台面）应平整；

2、 周围无易燃、易爆、腐蚀性物品及气体；

3、 距墙壁以20～30cm为易；

4、 通风良好，落尘量小，空气湿度不大于85%；

5、 经常保持箱内外清洁、干燥；

6、 干燥箱上面不得堆放物品。

煤质分析仪贮藏运输

本产品应存在-20～ 40℃的干燥、阴凉环境中运输时切勿碰撞及剧烈震动，并防止雨淋。

煤质分析仪器使用范围

该仪器根据GB214-2007库仑滴定法原理设计，全部测试过程采用单片机自动控制，并对测试数据进行修正，显示煤中含硫的百分数（测试过程中显示硫的毫克数），并打印测定结果。该方法与采用的艾士卡重量分析法和高温燃烧中河法相比具有测定迅速、结果准确的优点。

煤质分析仪器功能特点

1.采用单片机技术开发研制，240×128液晶屏中文显示，菜单操作，系统常数和试验结果可长期保存且掉电不丢失。

2.仪器开机自检，故障诊断，声音提示。

3.采用先进的无触点开关HALL及SSR，工作可靠，控温准确。

4.自动化程度高，自动判断滴定起点、终点。打印结果自动编号，操作人员编号可任意设定，方便记录、查询及记录管理。

煤质分析仪器技术参数

1.测量范围：0-99%

2.测定时间：5min左右，其中700℃处停留时间可在1min内任意设定。

3.响应时间：双项指示电极，电极相迎电对碘-碘离子平衡时间<1S.

4.精确度：±0.01%

5.炉温：0-1250℃任意设定

6.电源;AC220V±10% 50HZ

7.功率：3KW

中慧天诚

ZH6960型煤质分析仪是大量使用煤炭单位的实际需要，利用同位素技术与微波技术而研制的便携式煤质分析仪，可在为车，汽车车厢或煤堆上直接插入煤中，快速，准确的测量出煤炭中的灰分 水分热值。该仪器可在短时间内方便地检测出煤炭中的灰分 、水分、 热值三项指标。

适用场合：适用于电厂 、码头煤储运单位及用煤单位等。

仪器特点：

1.形式：便携式

2.使用场合：火车车厢 汽车车厢 堆煤

3.测量方式：直接插入煤中（深400㎜-60m测量）

技术指标:

煤样粒度：自然粒度

测量时间：30s

灰 分：仪测值与灼烧值对比偏差≤2% 1б

发 热 量：仪测值与灼烧值对比偏差≤300大卡

注意：该仪器使用单位购买时需要向当地环保局申请。2100433B