煤的元素分析
煤的元素組成,是研究煤的變質程度,計算煤的發熱量,估算煤的乾餾產物的重要指標,也是工業中以煤作燃料時進行熱量計算的基礎。 煤中除無機礦物質和水分以外,其餘都是有機質。由於組成煤的基本結構單元是以碳為骨架得多聚芳香環系統,在芳香環周圍有碳、氫、氧及少量的氮和硫等原子組成的側鏈和官能團。如羧基(-COOH)、羥基(-OH)和甲氧基(-OCH3)。說明了煤中有機質主要由碳、氫、氧和氮、硫等元素組成。
煤的變質程度不同,其結構單元不同,元素組成也不同。碳含量隨變質程度的增加而增加,氫、氧含量隨變質程度的增加而減少,氮、硫與變質程度則無關係(但硫含量與成煤的古地質環境和條件有關)。見表30-11。
表30-11 不同變質程度煤的碳、氫、氧、氮、硫含量
編 號 | 煤的類別 | Mad(%) | Ad(%) | Vdaf(%) | Cdaf(%) | Hdaf(%) | Ndaf(%) | Sdaf(%) | Odaf(%) |
1 | 褐煤 | 7.24 | 3.50 | 42.38 | 72.23 | 5.55 | 2.05 | 20.17 | |
2 | 長焰煤 | 5.54 | 1.94 | 41.89 | 79.23 | 5.42 | 0.93 | 0.35 | 14.17 |
3 | 氣煤 | 3.28 | 1.63 | 40.49 | 81.57 | 5.78 | 1.96 | 0.66 | 10.03 |
4 | 肥煤 | 1.15 | 1.29 | 32.69 | 88.04 | 5.52 | 1.80 | 0.42 | 4.22 |
5 | 焦煤 | 0.95 | 0.92 | 21.91 | 89.26 | 4.92 | 1.33 | 1.51 | 2.98 |
6 | 瘦煤 | 1.33 | 1.06 | 17.88 | 90.73 | 4.82 | 1.69 | 0.38 | 2.38 |
7 | 貧煤 | 1.08 | 2.81 | 13.49 | 91.31 | 4.37 | 1.52 | 0.78 | 2.02 |
8 | 無煙煤 | 4.70 | 3.18 | 4.66 | 96.14 | 2.71 |
[煤質分析化驗常用的符號和基準]
⑴煤質分析化驗項目名稱的符號,以國際上廣泛採用的符號表示。屬於化學元素分析項目採用化學元素符號表示。屬於化學元素分析項目採用化學元素 符號表示,見表30-8。表30-8 煤質分析化驗項目名稱的符號表示
水分 | 灰分 | 揮發分 | 硫分 | 發熱量 | 羅加指數 | 粘結指數 | 膠質指數 | 碳 | 氫 | 氧 | 氮 | 二氧化碳 |
M | A | V | S | Q | R.I | G | Y | C | H | O | N | CO2 |
⑵煤質分析化驗指標存在的形態,或操作條件的符號表示,用英文字母標在表示該分析化驗制表符號的右下角,見表30-9。
⑶煤質分析化驗指標不同基準的符號表示,也用英文字母標在表示該分析化驗制表符號的右下角。
如果某分析化驗指標既要表明其存在形態或操作條件,又要標明其基準,其符號表示方法是,在該分析化驗制表符號右下角先標明其形態或條件,後標明其基準,中間用“,”斷開。
表30-9 煤質分析化驗指標存在形態或操作條件的符號表示
全水分 | 內在水分 | 外在水分 | 全硫分 | 有機硫 | 硫鐵鹽硫 | 硫酸鹽硫 | 彈筒發熱量 | 高位發熱量 | 低位發熱量 | |
符號表示 | Mt | Minh | Mf | St | So | Sp | Ss | Qb | Qgr | Qnet |
煤質分析化驗指標不同基準的符號表示見表30-10。
符號表示舉例:分析基水分 Mad 收到基水分 Mar 分析基揮發分Vad 乾燥無灰基揮發分Vdaf 分析基全硫 St,ad
表30-10 煤質分析化驗指標不同基準的符號表示
分析基(空氣乾燥基) | 乾基(無水基) | 收到基 | 乾燥無灰基 | 有機基(無水無礦物質基) | |
符號表示 | ad | d | ar | daf | dmmf |
乾燥基全硫分 | 彈筒發熱量 | 高位發熱量 | 低位發熱量 | 收到基高位發熱量 | |
符號表示 | St,d | Qb | Qgr | Qnet | Qgr,ar |
收到基低位發熱量 | 分析基高位發熱量 | 分析基低位發熱量 | |||
符號表示 | Qnet,ar | Qgr,ad | Qnet,ad |
煤質分析化驗的基準
煤質分析化驗基準的概念在煤質分析化驗中,不同的煤樣其化驗結果是不同的。同一煤樣在不同的狀態下其測試結果也是不同的。如一個煤樣的水分,經過空氣乾燥後的測試值比空氣乾燥前的測試值要小。所以,任何一個分析化驗結果,必須標明其進行分析化驗時煤樣所處的狀態。否則,該分析現分敘如下:
分析基(ad):進行煤質分析化驗時,煤樣所處的狀態為空氣乾燥狀態。
乾燥基(d):進行煤質分析化驗時,煤樣所處的狀態為無水分狀態。
收到基(ar):進行煤質分析化驗時,煤樣所處的狀態為收到該批煤所處的狀態。
乾燥無灰基(daf):煤樣的這種狀態實際中是不存在的,是在煤質分析化驗中,根據需要換算出的無水、無灰狀態。
無水無礦物質基(dmmf):煤樣的這種狀態實際中也是不存在的,也是換算出的無水、無礦質狀態。
恆濕無灰基(maf):煤樣的這種狀態也是換算出來的。恆濕的含義是指溫度在30c,相對濕度為96%時測得煤樣的水分(或叫最高內在水分);
煤質分析化驗基準間的換算
煤質分析化嚴重,有些基準在實際中是不存在的,是根據需要換算出來的;有些基準在實際存在,但為了方便,有時不進行測試,而是根據已知基準的分析化驗結果進行換算,這樣就簡單多了。化驗室中進行煤質分析化驗時,使用的煤樣為分析煤樣。分析煤樣是經過一次次破碎和縮分得到的,它所處的狀態為空氣乾燥狀態。所以,化驗室中用分析煤樣進行分析化驗時,其基準為分析基(又稱為空氣乾燥基)。
分析煤樣分析基化驗結果,是化驗室中直接測到的,是最基礎的化驗結果,是換算其它基準的分析化驗結果的基礎。 各種基準間的換算公式:
乾基的換算: Xd=100Xad/(100-Mad)%
式中: Xad——分析基的化驗結果; Mad——分析基水分; Xd——換算乾燥基的化驗結果。
收到基的換算: Xaf=(100-Mar)/(100-Mad)%
式中: Mar——收到基水分; Xar——換算為收到基的化驗結果。 無水無灰基的換算: Xdaf=100Xad/(100-Mad-Aad)%
式中: Aad——分析基灰分; Xdaf——換算為乾燥無灰基的化驗結果。 當煤中碳酸鹽含量大於2%時,上式的分母中還要減去碳酸鹽中CO2含量。