煤的工业分析及热值测定

煤的工业分析及热值测定

一、 煤工业分析项目代表符号

煤工业分析项目新旧符号对照表

项目名称 水分 灰分 挥发分 固定碳 发热量 最高内在水分 矿物质含量 新标准GB483—87 M A V FC Q MHC MM 旧标准GB483—81 W A V CGD Q

煤质分析项目细划分新旧符号对照表

项目名称 外在或游离 内 在 有 机 硫化铁 硫酸盐 恒容高位 恒容低位 恒压低位 全 新标准GB483—87 f inh o p s gr，v net，v net，p t 旧标准GB483—81 WZ NZ YJ LT LY GW（恒容） DW（恒容） DW（恒压） Q

二、 煤质分析结果的基准及其含义

在煤的分析试验中，煤样基准的含义是表示分析结果是以什么 状态的试样为基础得出的。由于不同状态下的试样所包括的基础物质不一样，所以就有不同的试样基础。

1. 空气干燥基（Xad）

以煤中水分与空气中的湿度达到平衡（动态平衡）时的煤质分析

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结果为基准。

2.收到基（Xar）

以收到状态时的煤质分析结果为基准。 3.干燥基（Xd）

以假想的无水状态时的煤质分析结果为基准。 4.干燥无灰基（Xdaf）

以假想的无水无灰状态的煤质分析结果为基准。 三、 煤质分析项目不同基准符合

煤质分析项目不同基准新旧符号对照表

新标准GB483—87 项目名称 符号 空气干燥基 ad 干燥基 d 收到基 ar 干燥无灰基 daf 旧标准GB483—81 项目名称 符号 分析基 f 干燥基 g 应用基 y 可燃基 r

四、 煤质换算常用的基准换算

煤质分析有关基准的换算系数

系数 需求量 已知基 空气干燥基（Xad） 收到基（Xar） 干燥基（Xd） 空气干燥基（Xad） 收到基 （Xar） （100－Mar ）÷ （100－Mad ） （100－Mar ）÷ 100 [100－（Mar+Aar ）] ÷100 干燥基 （Xd） 100÷ （100－Mad ） 100÷ （100－Mar ） 干燥无灰基（Xdaf） 100÷[100－ （Mad+Aad ）] 100÷[100－ （Mar+Aar ）] 100÷（100－Ad） （100－Mad ）÷（100－Mar ） （100－Mad ）÷ 100 [100－（Mad+Aad ）] ÷100 干燥无灰基（Xdaf） （100－Ad）÷100 2020-3-2 2

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换算举例：

1. 由空气干燥基（Xad）结果换算成干燥基结果

Xd = Xad ×100÷（100－Mad ）

某一煤样Aad=19.75%，Mad=1.26%。按上述公式计算煤样Ad： Ad = 19.75×100÷（100－1.26）=20.00 2. 由空气干燥基（Xad）结果换算成干燥无灰基（Xdaf）结果：

Xdaf = Xad ×100÷[100－（Mar+Aar ）]

某一煤样Vdaf=7.20%，Mad=1.26%，Aad=19.75%：

Vdaf= 7.20×100÷[100－（1.26+19.75 ）] = 9.12 五、 煤的工业分析

煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤的基本依据。根据煤的工业分析结果，可初步判断煤的性质、种类和煤的加工利用效果及其工业用途。 1. 水分的测定

根据水在煤中存在的形态，分为游离水和化合水。游离水是以物 理吸附的方式存在于煤中的；化合水是以化合方式同煤中的矿物质结合的水，也叫结晶水。结合水需在200℃以上才能分出。煤的工业分析测定的水分是游离水，不包括结晶水。只测定全水分、应用煤水分和分析煤样水分。全水分是指进厂煤的水分，应用煤水分是指在生产过程中使用的煤的水分，分析煤样水分是进行煤工业分析时，所测定的空气干燥基煤样水分。

1） 全水分的测定

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取进厂煤，粒度破碎至13mm以下，用已知质量的浅盘（用薄铁板或铝板制成，按大约每平方厘米0.8g煤样的比例，可容纳500g煤样）称取500g（准确到1g）煤样，并将其摊平。

将装有煤样的浅盘放入预先鼓风并加热到105~110℃的干燥箱中，在不断鼓风的条件下烟煤干燥2~2.5h，无烟煤干燥3~3.5h（褐煤在145±5℃干燥1.5h）。从干燥箱中取出浅盘，趁热称量。然后进行检查性试验，每次0.5h，直到煤样的减量不超过1g，或者质量增加为止。在后一种情况下，应采用增量前的一次质量作为计算依据。

全水分（M1）的质量百分数按下式计算： M1 = [（m－m1）/ m]×100 式中 m — 干燥前试样重量，（g）; m1— 干燥后试样重量，（g）。 2） 应用煤水分的测定

取生产工艺过程中使用的煤，粒度破碎至6mm以下，用已知质量的浅盘（用薄铁板或铝板制成，按大约每平方厘米0.8g煤样的比例，可容纳50g煤样）称取50g（准确到0.1g）煤样，并将其摊平。

将装有煤样的浅盘放入预先鼓风并加热到105~110℃的干燥箱中，在不断鼓风的条件下烟煤干燥2~2.5h，无烟煤干燥3~3.5h（褐煤在145±5℃干燥1.5h）。从干燥箱中取出浅盘，趁热称量。

应用煤水分（Mar）的质量百分数按下式计算： Mar = [（m－m1）/ m]×100 式中 m — 干燥前试样重量，（g）;

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m1— 干燥后试样重量，（g）。 3） 空气干燥样煤水分测定

取粒度0.2mm以下的空气干燥煤样，用预先干燥至恒量的称量瓶，称取煤样1±0.1g，精确至0.0002g，摊平在称量瓶中，打开瓶盖，放入预先鼓风并加热到105~110℃的干燥箱中，在不断鼓风的条件下烟煤干燥1h，无烟煤干燥1~1.5h（褐煤在145±5℃干燥1h）。从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器冷却至室温后，称量。再收入干燥箱中，干燥30min，直到干燥煤样两次质量差不超过0.001g 或质量增加时为止。在后一种情况下，应采用增量前的一次质量作为计算依据。水分在2%以下时，不必进行检查性干燥。

空气干燥煤样水分（Mad）的质量百分数按下式计算： Mad = [（m－m1）/ m]×100 式中 m — 干燥前试样重量，（g）; m1— 干燥后试样重量，（g）。 2. 灰分的测定

煤的灰分是指煤完全燃烧后，煤中矿物质在一定温度下，经分解、氧化、化合等一系列反应后所剩下的残渣。 检测步骤：

取粒度0.2mm以下的空气干燥煤样（所用试样与空气干燥煤样水分相同）。用已灼烧至恒重的灰皿，称取煤样1±0.1g，精确至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中，使其每平方厘米不超过0.15g。打开已加入到850℃的高温炉的炉门，将盛有煤样的灰皿放入高温炉门口，待

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5~15min后煤样不再冒烟时，慢慢将灰皿推至炉内高温区。在815℃的温度下，灼烧40min。从炉中取出灰皿，在空气中冷却5min移入干燥器中，冷却室温后，称量。然后进行检查性灼烧，每次20min，直到两次灼烧质量变化不超过0.001g为止，用最后一次灼烧质量为计算依据。灰分低于15%时，不必进行检查性灼烧。

空气干燥煤样灰分（Aad）的质量百分数按下式计算： Aad = m1/ m×100 式中 m —煤试样的重量，（g）; m1— 灼烧后残渣的重量，（g）。 3. 挥发分的测定

煤的挥发分是指煤样在隔绝空气下，在900℃加热7min并进行水分校正后的挥发物质。剩余的不挥发物质称为焦渣。

煤的挥发分测定是一项规范性很强的试验，其测定结果完全决定于人为规定的条件。试样的质量、焦化温度、加热速度和加热时间，以及试验所用的挥发分坩埚托架等，其中任何一个条件均能在一定程度上影响挥发分产率。

测定步骤：取粒度0.2mm以下的空气干燥煤样（所用试样与空气干燥煤样水分相同）。用已灼烧至恒重的挥发分坩埚，称取煤样1±0.1g，精确至0.0002g，然后轻轻振动坩埚，使煤样摊平，盖上坩埚盖，放在坩埚架上（用镍铬丝制成），打开炉门，迅速将摆好坩埚及托架送入已加热到920℃的高温炉的恒温区中，同时计时，关好炉门，准确加热7min。坩埚及托架刚放入后，炉温会有所下降，但必

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须在3min内使炉温恢复至900±10℃，否则此试验作废。加热时间包括温度恢复时间在内。从炉内取出坩埚，放在空气中冷却5min左右，然后移入干燥器中冷却至室温后，称重。

空气干燥煤样中挥发分（Vad）的质量百分数按下式计算：

Vad = [（m－m1）/ m]×（100－Mad）

式中 Mad — 空气干燥煤样水分，%； m1 — 煤样加热后的质量； m — 煤试样的质量，g。 4. 焦渣特征分析

测的挥发分所得的焦渣特征，按下述规定加以区分： 1） 粉状—全部粉状，没有相互粘着的颗粒。

2） 粘着—用手指轻碰即成粉状，或基本上是粉状，其中有较 大的团块或团粒，轻碰即成粉块。

3） 弱粘结—用手指轻压即碎成小块。

4） 不熔融粘结—以手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光 泽，下表面稍有银白色光泽。

5） 不膨胀熔融粘结—焦渣形成扁平的饼状，煤粒的界限不易 分清，表面有明显银白色金属光泽，焦渣下表面银白色光泽更明显。 6）微膨胀熔融粘结—用手指压不碎，在焦渣上下表面均有银白色金属光泽，但在焦渣的表面上，具有较小的膨胀泡（或小气泡）。

7）膨胀熔融粘结—焦渣上、下表面有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm。

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8) 强膨胀熔融粘结—焦渣上、下表面有银白色金属光泽，但高度大于15mm。

通常为了简便起见，可用上序列号作为各种焦渣特征代号。 5.固定碳的计算

煤的固定碳含量是根据测定的水分、灰分和挥发分，按下式计算得出：

FCad = 100－（Mad＋Aad＋Vad）

式中FCad — 空气干燥煤样的固定碳含量，%； Mad — 空气干燥煤样水分含量，%； Aad — 空气干燥煤样灰分含量，%； Vad — 空气干燥煤样挥发分含量，%。 6.全硫的测定

煤中全硫的测定方法主要有三种，即质量法（艾氏法），高温燃烧中和法和库伦滴定法。其中质量法是我国国家标准GB214—83规定的全硫测定仲裁法。

质量法测定方法，是用艾氏混合剂（碳酸钠和氧化镁以质量比1+2的混合物）与煤样均匀混合，在高温，通风的条件下灼烧进行烧结，使各种硫都转化成可容与水的硫酸钠和硫酸镁，然后以氧化钡进行沉淀。

测定步骤如下：

称取1g粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（全硫含量超过8%时称取0.5g）和2g艾氏剂(每配制一批艾氏卡试剂或改换其他试剂时，

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应在相同条件下进行空白试验。)于30mL坩埚内，仔细混合均匀，再用1g艾氏剂覆盖。

将装有煤样的坩埚放入通风良好的马弗炉中，在1~2h内将马弗炉从室温逐渐升到800~850℃，并在该温度下加热1~2h。将坩埚从马弗炉中取出，冷却到室温，在将坩埚中的灼烧物用玻璃棒仔细搅松捣碎（如发现未烧尽的黑色颗粒，应在800~850℃下继续灼烧半小时）。然后放在400mL烧杯中，用热水冲洗坩埚内壁，将冲洗液加入烧杯中，再加入100~150mL煮沸过的蒸馏水。如果此时发现尚有为烧尽的黑色颗粒漂浮在液面上，则本次测定作废。

将烧杯中的煮沸物用中速过滤纸过滤，用热水仔细冲洗10次以上。洗液和过滤保持在250~300mL。向溶液中滴入2~3滴甲基橙指示剂，然后加（1+1）盐酸至中性，再过量加入6mL。将溶液加热到微沸，在不断搅拌下，滴加10mL氯化钡溶液（100g/L）。放置4h或过夜后用慢速滤纸过滤，并用热水洗至无氯离子为止（用银检验）。

将沉淀连同滤纸移入已知质量的坩埚中，先在低温下灰化过滤，然后在温度为800~850℃的马弗炉中灼烧20~40min，取出坩埚稍冷后，放入干燥器中冷却至室温（约25~30min），称量。

测定结果按下式计算：

S1 = {[(m1－m2)×0.1374]÷m}×100 式中 0.1374—由硫酸钡换算为硫的系数； S1—空气干燥煤样中全硫的质量百分数；%；

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m1—硫酸钡质量，g；

m2—空白试验的硫酸钡质量，g； m—空气干燥煤样试样的质量，g。 六、煤的发热量的测定

煤的发热量（热值）是正确评价煤质量和企业计算煤耗的重要指示。煤的发热量可用热量计直接进行准确测定，也可采用间接法粗略算出。前者是用热计量直接测定出每单位质量煤样的弹筒发热量，换算高位发热量。后者是根据工业分析（或元素分析）所得各项数据，按规定的经验公式间接计算出每单位质量煤样燃烧时放出的热量，是一般不具备热计量的企业计算煤的发热量的一种简易可行的办法。

煤炭科学研究院煤化所推导出一套新的计算烟煤、无烟煤和褐煤的低位发热量经验方式，注：我国过去惯用的热量单位为20℃卡，以下简称卡（cal）。1 cal（20℃）=4.1816J。发热量测定结果以MJ/kg(兆焦/千克)表示。

（1） 无烟煤低位发热量的经验公式

Qnet，ad = K―86Mad―92Aad―24Vad

式中 Qnet，ad — 空气干燥基低位发热量，（cal/g） Mad — 空气干燥煤样水分，%； Aad — 空气干燥煤样灰分，%； Vad — 空气干燥煤样挥发分，%； 式中K值与Vdaf校的对应值见下表

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无烟煤公式K值与Vdaf校的对应值表

Vdaf校/% K ≤3 8200 3~5.5 8300 5.5~8.0 8400 ＞8.0 8500 其中Vdaf的校正方法如下：

Vdaf校=0.08Vdaf－0.1 Ad （Ad30%~40%） Vdaf校=0.85Vdaf－0.1 Ad （Ad 25%~30%） Vdaf校=0.95Vdaf－0.1 Ad （Ad 20%~25%） Vdaf校=0.80Vdaf （Ad 15%~20%） Vdaf校=0.90Vdaf （Ad 10%~15%） Vdaf校=0.95Vdaf （Ad＜10%）

若有条件测定H值，可用由H值取K值的方法，计算结果精度更高一些。

无烟煤公式K值与Hdaf校的对应值表

Hdaf/% K

≤0.6 7700 ＞2.0~2.5 8300 ＞0.6~1.2 7900 ＞2.5~3.0 8350 ＞1.2~1.5 8050 ＞3.0~3.5 8450 ＞1.5~2.0 8200 ＞3.5~4.1 8550 Hdaf/% K

烟煤低位发热量的经验公式

Qnet，ad = 100K－（K＋6）（Mad＋Aad）―3Vad（―40Mad）* *只在Vdaf≤35%,同时Mad＞3%时减去此项。 式中K值与Vdaf和焦渣特征的对应值见下表

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烟煤公式K值与Vdaf和焦渣特征的对应值表

K Vdaf /%焦渣特征 ＞10 ~13.5 ＞13.5 ~17 ＞17 ~20 ＞20 ~23 ＞23 ~29 ＞29 ~32 ＞32 ~35 ＞35 ~38 ＞38 ~42 ＞42 1 2 3 4 5~6 7 8 84.0 84.0 84.5 84.5 84.5 84.5 80.5 83.5 84.5 85.0 85.0 85.0 85.0 80.0 82.0 83.5 84.0 85.0 85.0 85..0 78.5 81.0 82.5 83.0 84.0 85.0 85.5 76.5 78.0 81.0 82.0 83.5 84.5 85.0 76.5 78.0 80.0 81.0 82.5 84.0 84.5 73.0 77.5 79.0 80.0 81.5 83.0 83.5 78.0 76.5 78.5 79.5 81.0 82.5 83.0 73.0 75.5 78.0 79.0 80.0 82.0 82.5 72.5 74.5 76.5 77.5 79.5 81.0 82.0

褐煤低位发热量的经验公式

Qnet，ad = 100K－（K＋6）（Mad＋Aad）―Vad 式中K值与Vdaf的对应值见表

褐煤公式K值与Vdaf的对应值表

Vad/% K ＞37~45 68.5 ＞45~49 67.0 ＞49~56 65.0 ＞56~62 63.0 ＞62 61.5

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