实验1煤的工业分析
一、实验目的
1掌握煤的工业分析方法。
2. 了解煤的使用性能及煤种的判断方法。
3. 学会用经验公式计算煤的低发热量。
二、实验原理
固体燃料煤是由极其复杂的有机化合物组成的，通常包含碳（C）、氢（H）、氧（0）、氮（N）、
硫（S）五种元素及部分矿物杂质（灰分A）和水分M。
对煤进行成分分析，常采用元素分析和工业分析两种方法。
其中元素分析可参照GB476—79《煤的元素分析方法》进行；而工业分析则是我国工矿企业中采用的一种简易分析方法，即通过对实验室中的空气干燥基煤样所含挥发分V、固定碳FC、灰分A和水分M进行测定以得到煤的工业分析成分的方法。
若分别以Vad、FCad、Aad和Mad,表示空气干燥基下煤样中挥发分、固定碳、灰分和水分的重量百分含量，则有：
Vad+ Fcad+Aad + Mad = 100
工业分析方法由于比较简单，一般工厂都可进行，且对于了解固体燃料的使用性能已能满足要求，因而得到广泛应用。
实验中所遵循的原理为热解重量法，即根据煤样中各组分的不同物理化学性质控制不同的温度和时间，使其中的某种组分发生分解或完全燃烧，并以失去的重量占原试样重量的百分比作为该组分的重量百分含量。
其中对水分的分析采用常规测定的方法进行。
鉴于空气干燥基下煤样中的水分为内在水分较难蒸发，故置于105〜的鼓风干燥箱中干
燥，并进行检查，直至重量变化小于土0. 001g为止；对煤的灰分的，分析采用快速灰化法，即将煤样置于815C的马弗炉中灼烧40分钟，并检查其燃烧完全程度，直至重量变化小于土0. 001g为止；而对于挥发分，由于它是煤炭分类的重要指标之一，且是煤样在特定的条件下受热分解的产物，故采取将煤样放入带盖的瓷坩埚中，置于900± 10C的马弗炉中隔绝空气加热7分钟，冷却后称重，以失重减去水分即为挥发分重量。
上述各组分的计算式为：
水分：Mad =（失重/样品重）X 100
灰分：Aad=（灰重/样品重）X 100
挥发分：Vad=（失重/样品重）X 100- Mad
各组分的测定允许误差列于附录中
三、实验设备
本实验中用到的主要设备有：马弗炉、鼓风干燥箱、1/10000天平、玻璃干燥器及称
量瓶、瓷坩埚等。
鸟弟炉及其湍控仪胖
四、实验步骤
1准备工作
将鼓风干燥箱、马弗炉升温至实验要求的温度并制备实验煤样。
2. 水分的测定
在分析天平上称出预先烘干的带盖称量瓶的空重，然后加入粒度小于0. 2mm的煤样1 ±0. 1g,称量时读数精确到小数点后4位。
打开瓶盖，将称量瓶置入预先加热到105〜110C的鼓风干燥箱中，烟煤干燥1小时，无烟煤干燥1〜1. 5小时。
取出称量瓶并加盖，在空气中冷却2〜3分钟后，放入干燥器中冷却到室温（约20分钟），称重。
3. 灰分的测定
在预先灼烧并称出空重的矩形坩埚中加入粒度为0. 2mm以下的煤样1±0. 1g，称量时准确至小数点后4位。
将坩埚置入已预热到850C的马弗炉中，在815土10C的温度下灼烧40分钟，取出坩埚在空气中冷却5分钟后，放入干燥器内冷却到室温（约20分钟），称重。
称重后的样品再进行每次20分钟的检查性灼烧，直至重量变化V 0. 001g为止（当灰分V 15%时可不进行检查性灼烧），并取最后一次测定重量进行计算。
4. 挥发分的测定
在分析天平上称出预先在900E下烧至恒重的带盖坩埚的空重，加入粒度V 0. 2mm的煤样1±0. 1g，称准至小数点后4位，轻轻振动坩埚待煤样铺平后加盖（若为褐煤或长焰煤则应预先压块，并切成约3mm的小块备用）。
将坩埚迅速置入预先升温至920C的马弗炉中，并在900± 10C的温度下继续加热7分钟（若3分钟内炉温不能恢复到900± 10C并保持到实
验结束，则该实验作废）。
取出坩埚在空气中冷却5〜6分钟后，放入干燥器中冷
却到室温(约20分钟)，称重。
根据煤样的焦渣特征及Vdaf值进行煤种类判断及其低发热量Q ae t的计算。
焦渣特征，即测定挥发分时所残留的焦渣外形特征，共分为八类，即：
(i)粉态：全部是粉末，没有互相粘连的颗粒；
⑵粘着：以手指轻压即成粉末；
(3) 弱粘结：以手指轻压即成碎块；
(4) 不熔融粘结：以手指用力压才成碎块；
(5) 不膨胀熔融粘结：焦渣呈扁平饼状，煤粒界限不易分清，表面有银白色光泽；
(6) 微膨胀熔融粘结：焦渣用手指不能压碎，表面有银白色光泽和较小的膨胀泡；
(7) 膨胀熔融粘结：焦渣表面有银白色光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm；
(8) 强膨胀熔融粘结：同(7)，但高度超过15mm。
由于焦渣特性对系数K i有较明显的影响，因此在实验中一定要根据以上特征对焦渣进行正确分类。
五、实验报告
1. 测定数据的记录及处理
2. 煤的种类的判断
鉴于我国对煤的种类的划分是以无灰干燥基挥发分含量Vdaf为根据，而Vdaf与Vad
之间存在以下的换算关系：
100 V ad
daf
1°°—(M ad + A ad)则根据Vdaf可进行煤的种类判断。
3. 低发热量Qn;的计算
根据测定的Mad、Aad和Vad数据，结合不同的煤种，可按下列公式进行的近似计算：
无烟煤：Q：：t = K o—360Mad —385Aad—100Vad (kJ / kg)
烟煤：Q：：t = 100K1 —(K i+ 25. 12)(Mad + Aad)—12. 56Vad (kJ/kg)
式中：K o、K1为系数。
其中K o可根据Vdaf查附录得，K1则随Vdaf及焦渣特征改变，可由附录查得。
4. 计算被测定煤样的标准燃料值。
测定数据记录表1
不同种类煤的挥发分Vdaf 表2
六、思考题
1 •固体燃料的组成有哪几种基准表示？各适用于哪些场合？
2 •实验中怎样实现煤的水分、灰分和挥发分的测定？
3 •煤的工业分析在工程实际中有何作用？
4•水泥工业中，立窑、回转窑生产对煤的种类有什么要求？为什么?
5 •将实验煤样折合成标准燃料的意义是什么？。