煤升溫氧化實驗裝置

1. 【高一化學】煤的干餾的實驗》》》

（A）上圖實驗中發生了化學變化:正確,煤的干餾是指煤在隔絕空氣條件下,高溫分解專的過程,顯然是化屬學變化.
（B）液體X溶液的pH>7，液體Y是黑色粘稠狀的煤焦油:正確,液體X溶液有氨水的成分,所以pH>7,液體Y是黑色粘稠狀的煤焦油.應為混合物,所以D項錯誤.

C）氣體X易燃，可還原CuO，也可使溴水褪色:正確,氣體X包含有乙烯、丙烯等,即可還原氧化銅,又可使溴水退色.

（D）液體Y是黑色粘稠狀的煤焦油,應為混合物,所以D項錯誤.
所以,本題選D。

2. 自燃點測定原理

關於自燃點測定儀
發布日期[2009-11-25] 點擊[82]次

煤自燃點測定儀

研製《煤炭自燃模擬系統》，再現煤炭自燃過程，掌握煤炭自燃規律，直接用於煤礦自燃火災預測、預報與預防是課題的立意與宗旨，經過三年努力，取得了可喜的成果，發現煤存在一個有別於著火點的自燃點，並建立了自燃點的測定方法和裝置，可以取代現用的色譜吸氧法，用於鑒定煤的自燃傾向性（我國《煤礦安全規程》規定的煤礦安全生產必檢項目），並直接用於煤礦自燃火災預測、預報與預防。

（一） 儀器組成

1. 硬體
《煤炭自燃點測定儀》包括自燃模擬實驗系統與在線色譜分析系統兩大部分

模擬爐是自燃模擬實驗系統的主體，它為反應器中煤樣的氧化、自熱、直到自燃提供最佳熱環境。研製並採用自適應數字控制器是儀器一大亮點，它保證了實現功能的精確實現。

色譜在線分析系統用於跟蹤分析自燃過程的氣體產物，確認自燃點。實現色譜在線跟蹤分析是儀器一大亮點，色譜分析全程自動進行，采樣周期、進樣時間都可以事先選擇，並可隨時修改。

2. 軟體
《煤炭自燃點測定儀》實驗流程、溫度控制、采樣分析和實驗操作全盤智能化，有賴於研究配置了一總套智能軟體幾操作規程。軟體包括：

（1） 自燃點測定實驗軟體
（2） 溫度數字控制軟體
（3） 飛升曲線實驗軟體
（4） 多階恆溫實驗軟體
（5） 程序升溫實驗軟體
（6） 感測器校正軟體
（7） 模擬實驗資料庫
（8） 采進樣自控軟體
（9） 色譜工作站軟體
（10） 在線分析資料庫
實驗操作全盤智能化是儀器的一大亮點，它保證了實驗精度和可重復性，大大提高了工作效率。

（二） 工作原理

1. 發火點原理
煤礦自燃火災，無論發生在哪裡都是最先從發火點開始發火、開始往外蔓延的。煤礦自燃火災，無論發生在哪裡，發火點上煤炭自燃的熱機制都是相同的。根據這個特點，《煤炭自燃模擬系統》以發火點及其自熱機製作為模擬對象。發火點的熱環境，發火點中心的煤炭前後的煤炭及四周的煤炭為它築起了一道溫堤，構成一種蓄熱小環境，使發火點中心煤炭氧化產生的熱量很難散發出去而逐漸積累。如果發火點處的熱環境能保持發熱量大於散熱量，煤溫將會不斷升高，最後達到煤的燃點，使煤燃燒，並向外蔓延，釀成火災；相反，如果發火點處的熱環境不能保持發熱量大於散熱量，自燃過程便回夭折，使煤風化。如果散熱量等於零，則全部發熱量將用於自熱，構成最佳蓄熱環境，此時發火期最短。根據上述特點，《煤炭自燃模擬系統》採用絕熱氧化法實現對發火點及其最佳蓄熱環境的模擬。

模擬爐是模擬系統的主體。實驗時將裝有煤樣的反應器置於模擬爐中模擬發火點；給反應器通以空氣或氧氣，模擬漏風，使煤樣氧化、發熱、升溫；利用自動控溫技術智能地控制上、中、下三段爐溫自動跟蹤煤樣同步升溫，模擬最佳熱環境，使煤樣與爐膛保持熱平衡，既不向外散熱，也不從外界吸熱，滿足 散熱量 = 0。這種方法亦即化學工程中的絕熱氧化法，絕熱氧化法具有煤炭自燃模擬的潛質。

《煤炭自燃模擬系統》模擬最佳蓄熱環境，可以測定煤的最小發火期。煤的最小發火期是煤的一種物理化學常數，反映了煤的自燃傾向性。

3. 化驗煤的詳細流程

煤炭化驗採制化流程：

1、 采樣:

在被采樣四周取有代表性的八個點，共采3~5千克 .采樣深度為0.4米，煤堆表面的煤不宜採取。因為堆表面的煤在空氣中經受了不同程度的氧化後，性質也逐漸變化。取樣鏟的使用角度與煤堆表面呈垂直狀，遇到矸石、大塊、黃鐵礦時不可以隨意舍棄。

采樣後如不及時化驗，試樣應密封。

2、破碎:

將試樣粒度破碎至<13mm或<6mm水分小的可一次性破碎到6mm

3、縮分:

堆錐四分法(二分器法取一邊的一份，全部通過二分器，再進行縮分至需要重量） 方法：將破碎過的試樣攤成圓錐狀，十安交叉分成四份，取對角兩份，另兩份捨去，然後，再混合攤成圓錐狀，進行縮分，直至最後縮分至所需重量既可（約100g）

4、烘乾:

將縮分過的試樣平攤於不銹鋼盤中，厚度不大於粒度的1.5倍，待乾燥箱溫度升至145度時，將試樣放入，鼓風條件下（提前3分鍾鼓風），乾燥30~40分 註：預先鼓風是為了使溫度均勻

5、全水分（外水） :

a、用預先乾燥並稱量過的稱量瓶（75乘35），迅速稱取粒度小於6mm的煤樣10~12g，平攤在稱量瓶中

b、打開稱量瓶蓋，放入預先鼓風並已加熱到145度的乾燥箱中，鼓風條件下，乾燥30~40分(國標法：105~110度，鼓風情況下，煙煤1小時，無煙煤1.5小時）

c、從乾燥箱中取出稱量瓶，立既蓋上蓋，在空氣中冷卻約5分，然後放入乾燥器中，冷卻至室溫（約20分）稱量

d、進行栓查性乾燥，每次30分，直到連續兩次乾燥煤樣質量的減少不超過0.01g或質量有所增加為止。在後一種情況下，應採用質量增加前一次的質量作為計算依據。水分在2%以下時，不必進行檢查性乾燥。

(3)煤升溫氧化實驗裝置擴展閱讀：

化驗測量對象：

一、水分（M )

煤的水分分為兩種，一是內在水分（Minh ) ，是由植物變成煤時所含的水分；二是外水（Mf ) ，是在開采、運輸等過程中附在煤表面和裂隙中的水分。全水分是煤的外在水分和內在水分總和。一般來講，煤的變質程度越大，內在水分越低。褐煤、長焰煤內在水分普通較高，貧煤、無煙煤內在水分較低 。

水分的存在對煤的利用極其不利，它不僅浪費了大量的運輸資源，而且當煤作為燃料時，煤中水分會成為蒸汽，在蒸發時消耗熱量；另外，精煤的水分對煉焦也產生一定的影響。一般水分每增加2 % ，發熱量降低100kcal/kg(大卡/千克）；冶煉精煤中水分每增加1 % ，結焦時間延長5 一10min .

二、灰分（A )：

煤在徹底燃燒後所剩下的殘渣稱為灰分，灰分分外在灰分和內在灰分。外在灰分是來自頂板和夾研中的岩石碎塊，它與採煤方法的合理與否有很大關系。外在灰分通過分選大部分能去掉。內在灰分是成煤的原始植物本身所含的無機物，內在灰分越高，煤的可選性越差。

灰是有害物質。動力煤中灰分增加，發熱量降低、排渣量增加，煤容易結渣；一般灰分每增加2% 發熱量降低10okcal / kg 左右。冶煉精煤中灰分增加，高爐利用系數降低，焦炭強度下降，石灰石用量增加；灰分每增加1 % ，焦炭強度下降2 % ，高爐生產能力下降3 % ，石灰石用量增加4 % 。

三、揮發分（V )：

煤在高溫和隔絕空氣的條件下加熱時，所排出的氣體和液體狀態的產物稱為揮發分。揮發分的主要成分為甲烷、氫及其他碳氫化合物等。它是鑒別煤炭類別和質量的重要指標之一。一般來講，隨著煤炭變質程度的增加，煤炭揮發分降低。褐煤、氣煤揮發分較高，瘦煤、無煙煤揮發分較低。

四、固定碳含量（FC )：

固定碳含量是指除去水分、灰分和揮發分的殘留物，它是確定煤炭用途的重要指標。從100減去煤的水分、灰分和揮發分後的差值即煤的固定碳含量。根據使用的計算揮發分的基準，可以計算出干基、乾燥無灰基等不同基準的固定碳含量。

五、發熱量（Q )：

發熱量是指單位質量的煤完全的燃燒時所產生的熱量，主要分為高位發熱量和低位發熱量。煤的高位發熱量減去水的汽化熱即是低位發熱量。發熱量國際單位為百萬焦耳/千克（MJ/kg ) 。為便於比較，我們在衡量煤炭時消耗時，要把實際使用的不同發熱量的煤炭換算成標准煤。

國內貿易常用發熱量標准為收到基低位發熱量（ Qnet,ar) ，它反映煤炭的應用效果，但外界因素影響較大，如水分等，因此Qnet,ar 不能反映煤的真實品質。國際貿易通用發熱量標准為空氣乾燥基高位發熱量（ Qnet,ar) ，它能較為准確的反映煤的真實品質，不受水分等外界因素影響。

參考資料：煤炭化驗_網路

4. 為什麼煤會自燃

空氣對煤氧化的最初階段的特徵是氧在煤表面上物理吸附和化學吸附，在物理吸附時能放出與氣體凝聚熱相當的熱量（即物理吸附熱），空氣中的氧分子與煤表面通過化學作用而形成的吸附。其吸附時放出的熱量相當於化學反應執，比物理吸附熱大的多。化學吸附是不可逆的。

氧氣在煤表面發生化學吸附，並隨之形成酸性官能團，如酚-OH，-COOH和CO。如有水存在或因煤的氧化除氫反應（即-CH2→CO-+H2O)而產生水，則同時還會有過氧化物、配合物等形式。後者濃度積累到一定值，且又達到一定溫度時，氧化作用將自動加速，如果連鎖反應不斷進行，放出的熱量不能及時排出，一旦達到煤的著火點溫度就會引起自燃。

(4)煤升溫氧化實驗裝置擴展閱讀：

煤氧復合作用假說認為煤自燃的主要原因是煤與氧氣之間的物理、化學復合作用的結果，其復合作用是指包括煤對氧的物理吸附、化學吸附和化學反應產生的熱量導致煤的自燃。該假說已在實驗室的實驗及現場的實踐中得到不同程度的證實，因此得到了國內外的廣泛認可。

早在1848至1870年間，人們便開始研究煤對氧的吸附作用，並認為煤對氧的吸附作用是煤自燃的一個重要因素。1870年瑞克特（Rachtan·H）研究得出，煤在一晝夜吸氧隨煤種不同可達0.1～0.5ml/g；1945年瓊斯（Jones E·R）提出，正常溫度下煙煤的吸氧能力可達0.4ml/g。

在十九世紀末，霍爾丹（Haldanehe）和米切曼（Meachem）對煤礦井下實際發生的200多次自燃火災進行了統計分析，並在實驗中第一次觀測到了煤自燃過程中出現的一氧化碳及其它氧化產物，佐證了煤氧作用的假說。

5. 煙煤相對氧化度的測定

光度法

方法提要

用氫氧化鈉溶液抽提煙煤氧化後產生的腐殖酸，對鹼抽提液進行光度法測定，根據溶液的透光率確定煤的相對氧化度。

本項測定對冶金用煤的選擇具有一定指導意義。透光率(T₁₇)>90%，煤未氧化，適用於煉焦，透光率為80%～90%，說明煤可能已氧化，如用於煉焦，應對其氧化程度進行嚴密監測;透光率<80%時，煤已氧化，這種煤可能引起焦煤質量變差和煉焦操作問題。

儀器裝置

分光光度計波長范圍340～900nm。

溫度計溫度范圍0～100℃，分度值0.5℃。

試劑

氫氧化鈉溶液c(NaOH)=1mol/L稱取40gNaOH，溶於水，並稀釋至1000mL。

分析步驟

按GB474—2008「煤樣的制備方法」製成粒度小於3mm的空氣乾燥煤樣，置於乾燥的試樣瓶中備用。

稱取(1±0.01)g(精確至0.0001g)粒度小於3mm的空氣乾燥煤樣置於250mL燒杯中。量取100mLNaOH溶液，先用少許潤濕煤樣，然後將剩餘的溶液沿燒杯壁倒入燒杯中。將燒杯放在預先升溫的電熱板上，燒杯內放置1支溫度計，在3～4min內將溶液加熱至98℃，關閉電熱板，用余熱保持溶液沸騰3min。每隔1min攪動溶液1次，每次至少5s。將燒杯從電熱板上取下，在空氣中冷卻30min。用雙層中速定性濾紙干過濾，濾液收集在100mL量筒中。過濾後用水將溶液體積稀釋至80mL，並用玻璃棒攪拌均勻。若燒杯內殘留煤樣不必沖洗。

量取100mLNaOH溶液，倒入250mL燒杯中，不加煤樣，按分析步驟制備空白溶液。

預先打開分光光度計，將波長調到520mm，穩定30min。使用10mm比色皿，以空白溶液為參比，測定濾液的吸光度。

煙煤相對氧化度用17mm光路下的透光率T₁₇(%)表示。

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

式中:T₁₇為17mm光路時的透光率;A₁₇為17mm光路時溶液的吸光度;A₁₀為10mm光路時溶液的吸光度;1.7為10mm和17mm光路下的吸光度轉換系數。

6. 著火溫度的測定

73.5.6.1 人工法

方法提要

著火溫度又稱著火點、燃點，是煤釋放出足夠的揮發分與周圍大氣形成可燃混合物的最低燃燒溫度。

將煤樣與氧化劑(亞硝酸鈉)按一定比例混合，放入著火溫度測定裝置或自動測定儀中，以一定的速度加熱，到一定溫度時，煤樣突然燃燒，記錄測量系統內空氣體積突然膨脹或升溫速度突然增加時的溫度，作為煤的著火溫度。方法適用於褐煤、煙煤和無煙煤著火溫度的測定。

儀器

著火溫度人工測定裝置(圖73.14)。

圖73.14 著火溫度人工測定裝置

玻璃稱量瓶 直徑約 40mm，高約 25mm，並帶有嚴密的磨口蓋。

真空乾燥箱 能自動控制溫度在 50～60℃，壓力在 53kPa 以下。

鼓風乾燥箱 能自動控溫在 105～110℃。

試劑

亞硝酸鈉 分析純。

過氧化氫。

分析步驟

1) 制樣和試劑處理。按 GB 474—2008 《煤樣的制備方法》 將煤樣製成粒度小於0.2mm 的一般分析煤樣。

原樣。將煤樣置於溫度為 55～60℃、壓力為 53kPa 的真空乾燥箱中乾燥 2h，取出放入乾燥器中。

氧化樣。在稱量瓶中放 0.5～ 1.0g 煤樣，用滴管滴入過氧化氫 (每克煤約加0.5mL) ，用玻璃棒攪勻，蓋上蓋，在暗處放置 24h 後，打開蓋在日光或白熾燈下照射 2h，然後按原樣乾燥成乾燥樣品。將亞硝酸鈉放在稱量瓶中，在 105～ 110℃的乾燥箱中乾燥1h，取出冷卻並保存在乾燥器中。

2) 測定。稱取 0.1g (精確至 0.001g) 已乾燥的原樣或氧化樣放入瑪瑙研缽中，加入 0.075g (精確至 0.001g) 經乾燥過的亞硝酸鈉，輕輕研磨 1～ 2min，使煤樣與亞硝酸鈉混合均勻。

按圖73.14 所示連接裝置各部分。把銅加熱體放入低於 100℃的加熱爐內。將混勻後的試樣小心倒入試樣管中，試樣管與緩沖球連接，然後放入銅加熱體中。插入測溫電偶。

測定裝置氣密性檢查。旋轉測定裝置儲水管上的三通，使儲水管與大氣接通，向上移動水準瓶使水充滿儲水管。然後向下移動水準瓶使水槽內的水進入量水管到一定水平，隨即扭轉量水管上的三通使量水管與緩沖球相通。如果量水管水位下降一定距離後即停止，即證明氣密良好，否則表明漏氣，需檢查原因予以糾正。

移動水準瓶，使量水管充滿水，並使水準瓶水面與量水管水面保持一定位置。關閉量水管上的三通。接通加熱爐電源，開始升溫，並控制升溫速度為 4.5～ 5.0℃ /min; 待升溫至 100℃時，每 5min 記錄一次溫度; 到 250℃時旋轉量水管上的三通，使量水管與緩沖球接通，隨時觀測量水管水位，當其突然下降時，記錄相應的溫度。

測出每個試樣的著火溫度後，切斷電源，取出測溫電偶、試樣管和銅加熱體。

煤的著火溫度以攝氏度 (℃) 表示。

每個煤樣分別用原樣和氧化樣各進行兩次重復測定，取重復測定的算術平均值修約到整數報出。

73.5.6.2 自動法

儀器

著火溫度自動測定儀 (圖73.15) 主要由加熱裝置 (包括加熱爐和銅加熱體) 和控制測量系統組成。能自動判斷和記錄煤的著火溫度。

圖73.15 著火溫度自動測定儀

其他與本節 73.5.6.1 相同。

分析步驟

稱取 0.1g (精確至 0.001g) 已乾燥的原樣或氧化樣放入瑪瑙研缽中，加入 0.075g(精確至 0.001g) 經乾燥過的亞硝酸鈉，輕輕研磨 1～ 2min，使煤樣與亞硝酸鈉混合均勻。

將混勻後的試樣小心倒入試樣管中，將試樣管放入銅加熱體四周的圓孔中，並將銅加熱體放入測定儀的加熱爐中。啟動電源，按照儀器說明書的操作步驟進行試驗。試驗結束後，取出銅加熱體和試樣管。記錄試驗結果。

分析結果的計算與 73.5.6.1 相同。

7. 煤如何化驗

將下面的全部復製成DOC文件，列印，慢慢看

煤的工業分析1
[煤的工業分析]煤的工業分析，又叫煤的技術分析或實用分析，是評價煤質的基本依據。在國家標准種，煤的工業分析包括煤的水分、灰分、揮發分和固定碳等指標的測定。通常煤的水分、灰分、揮發分和固定碳等指標的測定。通常煤的水分、灰分、揮發分是直接測出的，而固定碳是用差減法計算出來的。廣義上講，煤的工業分析還包括煤的全硫分和發熱量的測定， 又叫煤的全工業分析。
1、煤的水分
煤的水分，是煤炭計價中的一個輔助指標。
煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發熱量。煤的水分增加，還增加了無效運輸，並給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區，經常發生凍車，影響卸車，影響生產，影響車皮周轉，加劇了運輸的緊張。
煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發生堵倉事故。
隨著礦井開采深度的增加，採掘機械化的發展和井下安全生產的加強，以及噴露灑水、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采設計上和開采過程中的採煤、掘進、通風和運輸等各個環節上制定減少煤的水分的措施外，還應在煤的地面加工中採取措施減少煤的水分。
（1）煤中游離水和化合水
煤中水分按存在形態的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態吸附在煤顆粒內部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結晶水，是以化合的方式同煤中礦物質結合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結晶水。游離水在105～110C的溫度下經過1～2小時可蒸發掉，而結晶水通常要在200C以上才能分解析出。
煤的工業分析中只測試游離水，不測結晶水。
（2）煤的外在水分和內在水分
煤的游離水分又分為外在水分和內在水分。
外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的乾燥空氣中蒸發，蒸發到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發了。
內在水分，是吸附在煤顆粒內部毛細孔中的水分。內在水分需在100C以上的溫度經過一定時間才能蒸發。
最高內在水分，當煤顆粒內部毛細孔內吸附的書分達到飽和狀態時，這是煤的內在水分達到最高值，稱為最高內在水分。最高內在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙度又於煤的煤化程度有關，所以，最高內在水分含量在相當程度上能表徵煤的煤化程度，尤其能更好地區分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內在水分多在25%以上，少數的如雲南彌勒褐煤最高內在水分達31%。最高內在水分小於2%的煙煤，幾乎都是強粘性和高發熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內在水分比煙煤有有所下降，因為無煙煤的孔隙度比煙煤增加了。
（3）煤的全水分
全水分，是煤炭按灰分計加中的一個輔助指標。a.煤中全水分的含義。煤中全水分，是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內在水分之和。必須指出的是，化驗室里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內在水分，與上面講的煤中不同結構狀態下的外在水分和內在水分是完全不同的。化驗室里所測的外在水分是指煤樣在空氣中並同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內在水分也會相應失去一部分，其數量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的水分為內在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內在水分，除與煤中不同結構狀態下的外在水分和內在水分有關外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關。b.煤的全水分測試方法要點見GB212-91。

2、煤的灰分
煤的灰分，是指煤完全燃燒後剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤中礦物質（除水分外所有的無機質）在煤完全燃燒過程中經過一系列分解、化合反應後的產物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產率。
（1）煤中礦物質
煤中礦物質分為內在礦物質和外在礦物質。
a.內在礦物質，又分為原生礦物質和次生礦物質。
原生礦物質，是成煤植物本身所含的礦物質，其含量一般不超過1～2%；次生礦物質，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的。次生礦物質的含量一般也不高，但變化較大。
內在礦物質所形成的灰分叫內在灰分，內在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分離出去。
b.外來礦物質，是在菜煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在礦物質形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。
（2）煤中灰分
煤中灰分來源於礦物質。煤中礦物質燃燒後形成灰分。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質在煤的燃燒中發生分解和化合，有一部分變成氣體逸出，留下的殘渣就是灰分。 2SiO2•AL2O3•2H2O 2SiO2+AL2O3+2H2O↑
-→
CaSO4•2H2O CaSO4+2H20↑
-→
CaCO3 CaO+CO2↑」
-→
CaO+SO3 CaSO4
-→
CaO+SO3 2Fe2O3+8SO2↑
-→
灰分通常比原物質含量要少，因此根據灰分，用適當公式校正後可近似地算出礦物質含量。
（3）煤灰灰分對工業利用的影響
煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計加重，灰分是計價的基礎指標；在發熱量計加重，灰分是計價的輔助指標。
灰分是煤中的有害物質，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。
煤用作動力燃料時，灰分增加，煤中可燃物質含量相對減少。礦物質燃燒灰化時要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發熱量，影響了鍋爐操作（如易結渣、熄火），加劇了設備磨損，增加排渣量。 煤用於煉焦時，灰分增加，焦炭灰分也隨之增加，從而降低了高爐的利用系數。
還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運輸，加劇了我國鐵路運輸的緊張。
（4）煤的灰分測定見GB212-91。

3、煤的揮發分
煤的揮發分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質（氣體或液體）中減掉水分後的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱解的產物，所以確切的說應稱為揮發分產率。
（1）煤的揮發分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標，也是動力用煤的一個重要指標，是動力煤按發熱量計價的一個輔助指標。
揮發分是煤分類的重要指標。煤的揮發分反映了煤的變質程度，揮發分由大到小，煤的變質程度由小到大。如泥炭的揮發分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為10～50%，高變質的無煙煤則小於10%。煤的揮發分和煤岩組成有關，角質類的揮發分最高，鏡煤、亮煤次之，絲碳最低。所以世界各國和我國都以煤的揮發分作為煤分類的最重要的指標。
（2）煤的揮發分測試要點見GB212-91。

煤的工業分析2
4、煤的固定碳
煤中去掉水分、灰分、揮發分，剩下的就是固定碳。
煤的固定碳與揮發分一樣，也是表徵煤的變質程度的一個指標，隨變質程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個指標。
固定碳是煤的發熱量的重要來源，所以有的國家以固定碳作為煤發熱量計算的主要參數。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。
固定碳計算公式：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)
當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量為2-12%時：
(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)
當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量大於12%時：
(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]
式中：
（FC）ad——分析煤樣的固定碳，%；
Mad——分析煤樣的水分，%；
Aad——分析煤樣的灰分，%；
Vad——分析煤樣的揮發分，%；
CO2,ad（煤）——分析煤樣中碳酸鹽CO2含量，%；
CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；
5、煤的硫分
（1）煤中硫存在的形態
煤中硫分，按其存在的形態分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質硫。
煤中的有機硫，是以有機物的形態存在與煤中的硫，其結構復雜，至今了解的還不夠充分，大體有以下官能團：
硫醇類，R-SH(-SH，為硫基)；
噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，R-S-R';硫蒽類等
煤中無機硫，是以無機物形態存在於煤中的留。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽硫。硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質多晶體。還有少量的ZnS,PbS等。硫酸鹽硫主要存在於CaSO4中。
煤中硫分，按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。有機硫、硫鐵礦硫和單質硫都能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。
煤燃燒後留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化後留在焦炭中的硫（以有機硫、硫化鈣和硫化亞鐵等為主），稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和焦油析出的硫，稱為揮發硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮發硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質組分的性質和數量等而變化。
煤中各種形態的硫的總和稱為煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（Ss）、硫鐵礦硫（Sp）和有機硫（So）．
St=Ss+Sp+So
如果煤中有單支流，全硫中還應包含單質硫。
（2）煤中硫對工業利用的影響
硫是煤中有害物質之一。煤作為燃料在燃燒時生成SO2,SO3不僅腐蝕設備，而且污染空氣，甚至降酸雨，嚴重危及植物生長和人的健康。煤用於合成氨制半水煤氣時，由於煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫凈，易毒化合成催化劑而影響生產。煤用於煉焦，煤中硫會進入焦炭，使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大於0.07%時就成了廢品。為了減少鋼鐵中的硫，在高爐煉鐵時加石灰石，這就降低了高爐的有效容積，而且還增加了排渣量。煤在儲運中，煤中硫化鐵等含量多時，會因氧化、升溫而自燃。
我國煤田硫的含量不一。東北、華北等煤田硫含量較低，山東棗庄小槽煤、內蒙烏大、山西汾西、山西銅川等煤礦硫含量較高，貴州、四川等煤礦硫含量更高。四川有的煤礦硫含量高達4～6%以上，洗選後降到2%都困難。
脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個重要課題。在這方面美國等西方國家對潔凈煤的研究取得很大進展。他們首先是發展煤的洗選加工（原煤入洗比重0～80%以上，我國不足20%），通過洗選降低了煤中的灰分，除去煤中的無機硫（有機硫靠洗選是除不去的）；其次是在煤的燃燒中脫硫和煙道氣中脫硫。這無疑增加了用煤成本。我們也在開展潔凈煤的研究，針對我國目前動力煤洗煤廠能力利用率僅50%多，應盡快制定和實施燃煤環保法，以促進煤碳洗選加工的發展和潔凈煤技術的應用。
（3）煤中的測試要點
煤中硫的測試包括煤的全硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫的測試。見GB214-83。

煤的工業分析3
6、煤的發熱量
煤的發熱量，又稱為煤的熱值，即單位質量的煤完全燃燒所發出的熱量。
煤的發熱量時煤按熱值計價的基礎指標。煤作為動力燃料，主要是利用煤的發熱量，發熱量愈高，其經濟價值愈大。同時發熱量也是計算熱平衡、熱效率和煤耗的依據，以及鍋爐設計的參數。
煤的發熱量表徵了煤的變質程度（煤化度），這里所說的煤的發熱量，是指用1.4比重液分選後的浮煤的發熱量（或灰分不超過10%的原煤的發熱量）。成煤時代最晚煤化程度最低的泥炭發熱量最低，一般為20.9～25.1MJ/Kg，成煤早於泥炭的褐煤發熱量增高到25～31MJ/Kg，煙煤發熱量繼續增高，到焦煤和瘦煤時，碳含量雖然增加了，但由於揮發分的減少，特別是其中氫含量比煙煤低的多，有的低於1%，相當於煙煤的1/6，所以發熱量最高的煤還是煙煤中的某些煤種。
鑒於低煤化度煤的發熱量，隨煤化度的變化較大，所以，一些國家常用煤的恆濕無灰基高位發熱量作為區分低煤化度煤類別的指標。我國採用煤的恆濕無灰基高位發熱量來劃分褐煤和長焰煤。
（1）發熱量的單位
熱量的表示單位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制熱量單位Btu。
焦耳，是能量單位。1焦耳等於1牛頓(N)力在力的方向上通過1米的位移所做的功。
1J=1N×0J
1MJ=1000KJ
焦耳時國際標准化組織（ISO）所採用的熱量單位，也是我國1984年頒布的，1986年7月1日實施的法定計量熱量的單位。煤的熱量表示單位：
J/g、KJ/g、MJ/Kg
卡（cal）是我國建國後長期採用的一種熱量單位。1cal是指1g純水從19.5C加熱到20.5C時所吸收的熱量。
歐美一些國家多採用15Ccal，即1g純水從14.5C加熱到15.5C時所吸收的熱量。
1cal(20Ccal)=4.1816J
1cal(15Ccal)=4.1855J
1956年倫敦第誤解蒸汽性質國際會議上通過的國際蒸汽表卡的溫度比15Ccal還低，其定義如下：
1cal==4.1866J
從上看出，15Ccal中，每卡所含熱能比20Ccal還高。
英、美等國家目前仍採用英制熱量單位（Btu），其定義是：1磅純水從32F加熱到212F時，所需熱量的1/180。
焦耳、卡、Btu之間的關系
1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J)
1J=9471.58×10的負7次方Btu
20Ccal/g與Btu/1b的換算公式：
因為1Btu=1055.79J,1B=453.6g
所以1Btu/1b=1/1.8cal/g
1cal/g=1.8Btu/1b
由於cal/g的熱值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以國際貿易和科學交往中，尤其是採用進口苯甲酸（標明其cal/g）作為熱量計的熱容量標定時，一定要了解是什莫溫度（C）或條件下的熱值（cal/g）,否則將會對燃燒的熱值產生系統偏高或偏低。
為了使熱量單位在國內外統一，不須以J取代cal作為煤的發熱量表示單位。
（2）煤的各種發熱量名稱的含義
a.煤的彈筒發熱量（Qb）
煤的彈筒發熱量，是單位質量的煤樣在熱量計的彈筒內，在過量高壓氧（25～35個大氣壓左右）中燃燒後產生的熱量（燃燒產物的最終溫度規定為25C）。
由於煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發生了煤在空氣中燃燒時不能進行的熱化學反應。如：煤中氮以及充氧氣前彈筒內空氣中的氮，在空氣中燃燒時，一般呈氣態氮逸出，而在彈筒中燃燒時卻生成N2O5或NO2等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶於彈筒稅種生成硝酸，這一化學反應是放熱反應。另外，煤中可燃硫在空氣中燃燒時生成SO2氣體逸出，而在彈筒中燃燒時卻氧化成SO3，SO3溶於彈筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶於水生成硫酸水化物都是放熱反應。所以，煤的彈筒發熱量要高於煤在空氣中、工業鍋爐中燃燒是實際產生的熱量。為此，實際中要把彈筒發熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發熱量。
b.煤的高位發熱量（Qgr）
煤的高位發熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒後所產生的熱量。實際上是由實驗室中測得的煤的彈筒發熱量減去硫酸和硝酸生成熱後得到的熱量。
應該指出的是，煤的彈筒發熱量是在恆容（彈筒內煤樣燃燒室容積不變）條件下測得的，所以又叫恆容彈筒發熱量。由恆容彈筒發熱量折算出來的高位發熱量又稱為恆容高位發熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恆壓的（大氣壓不變），其高位發熱量濕恆壓高位發熱量。恆容高位發熱量和恆壓高位發熱量兩者之間是有差別的。一般恆容高位發熱量比恆壓高位發熱量低8.4～20.9J/g,實際中當要求精度不高時，一般不予校正。
c.煤的低位發熱量（Qnet）
煤的低位發熱量，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒後產生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機質中的氫燃燒後生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發熱），剩下的實際可以使用的熱量。
同樣，實際上由恆容高位發熱量算出的低位發熱量，也叫恆容低位發熱量，它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時的恆壓低位熱量之間也有較小的差別。
d.煤的恆濕無灰基高位發熱量（Qmaf）
恆濕，是指溫度30C，相對濕度96%時，測得的煤樣的水分（或叫最高內在水分）。煤的恆濕無灰基高位發熱量，實際中是不存在的，是指煤在恆濕條件下測得的恆容高位發熱量，除去灰分影響後算出來的發熱量。
恆濕無灰基高位發熱量是低煤化度煤分類的一個指標。
（3）煤的彈筒發熱量的測試要點見GB213-87。
（4）煤的高位發熱量計算
煤的高位發熱量計算公式為：
Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad
式中：
Qgr,ad——分析煤樣的高位發熱量，J/g;
Qb,ad——分析煤樣的彈筒發熱量，J/g;
Sb,ad——由彈筒洗液測得的煤的硫含量，%；
95——煤中每1%（0.01g)硫的校正值，J/g;
a——硝酸校正系數。 Qb,ad≤16700J/g,a=0.001
16700J/g<Qb,ad<25100J/g,a=0.0012
Qb,ad>25100J/g ,a=0.0016
當Qb,ad〉16700J/g，
或者12500J/g<Qb,ad<16700J/g，同時，Sb，ad≤2%時，
可用St,ad代替Sb,ad。
（5）煤的低位發熱量的計算
Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad
式中：
Qnet,ad——分析煤樣的低位發熱量，J/g;
Qgr,ad——分析煤樣的高位發熱量，J/g；
Had——分析煤樣氫含量，%；
Mad——分析煤樣水分，%。
（6）煤的各種基準發熱量及其換算
a.煤的各種基準得發熱量
如上所述，煤的發熱量有彈筒發熱量、高位發熱量和低位發熱量，每一種發熱量又有4種基準，所以 煤的不同基準的各種發熱量有3×4=12種表示方法，即：
彈筒發熱量4種表示方式：
Qb,ad——分析基彈筒發熱量；
Qb,d——乾燥基彈筒發熱量；
Qb,ar——收到基彈筒發熱量；
Qb,daf——乾燥無灰基彈筒發熱量。
高位發熱量4種表示形式：
Qgr,ad——分析基高位發熱量；
Qgr,d——乾燥基高位發熱量；
Qgr,ar——收到基高位發熱量；
Qgr,daf——乾燥無灰基高位發熱量。
低位發熱量4種表示形式：
Qnet,ad——分析基低位發熱量；
Qnet,ar——收到基低位發熱量；
Qnet,daf——乾燥無灰基低位發熱量。
b.煤的各種基準的發熱量間的換算
煤的各種基準的發熱量間的換算公式和煤質分析中各基準的換算公式相似。如：
Qgr,ad=Qgr,ad×（100-Mar）/(100-Mad)
Qgr,d=Qgr,ad×100/(100-Mad)
Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad-CO2,d)
式中：
CO2,d——分析煤樣中碳酸鹽礦物質中CO2的含量（%），當CO2含≤2%時，此項可略去不計
Qgr，maf=Qgr,ad×（100-M）/(100-Mad-Aad-Aad×M/100)
式中：
Qgr，maf——恆溫無灰基高位發熱量；
M——恆濕條件下測得的水分含量，%。

8. 某校化學研究性小組，利用下列提供的實驗裝置和試劑對某種燃煤所含元素進行定性和定量檢測，試回答：（1

（1）燃燒時，煤和空氣中的氧氣反應，而氮氣不參與反應，根據質量守恆定律，燃燒前後元素種類相同，所以煤中含有C、H、S、N等元素，可能含有氧元素，
故答案為：C、H、S、N；
（2）①實驗目的是檢測煤中硫元素的質量分數，所以必須吸收二氧化硫，而溴水與二氧化硫反應：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中品紅溶液檢驗二氧化硫是否其安全吸收；E中澄清石灰水用於吸收二氧化碳，用排水法收集氣體中的氮氣，並測定氨氣體積，顯然B中五氧化二磷用於吸水：P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄，
故答案為：乾燥氣體；吸收SO₂；檢驗SO₂是否完全被吸收；吸收CO₂；
②F瓶中氮氣溫度、壓強無法測定，只有利用它的溫度、壓強與實驗條件中溫度、壓強相同時，測定實驗環境的溫度和壓強，因此實驗步驟是冷卻→調節液面→讀數，
故答案為：將氣體冷卻到原來的溫度讀數時，使F裝置中瓶中管內液面與量筒中水面相平，讀數時視線與凹液面相平；
③溴水不完全褪色，品紅不褪色，說明溴水已將二氧化硫完全吸收，故可以利用C中反應前後質量差確定吸收的二氧化硫的質量，m（SO₂）=（m₂-W₂）g，m（S）=（m₂-W₂）g×

9. 煤炭化驗儀器的實驗流程

煤炭全水分化驗方法
采過來的煤第一步需要做水分，也就是煤的全水。
所需器皿：大稱量瓶 電子天平 乾燥箱化驗方法和公式如下：
先將乾燥箱打開，將溫度升到145度，在天平上將稱量瓶稱出，記下皮重。再稱出10-12克煤記下煤重。在乾燥箱里烘30分鍾，取出後蓋上蓋子晾涼，在天平上稱出重量。公式如下：

皮重+煤重-烘過後重量
—————————— *100%
煤重
煤的工業分析的煤質分析的指標有：發熱量、含硫量、灰分、揮發分、固定碳、焦渣特性、水分等等，這些是基本指標，檢測這些指標需要用到的設備有：量熱儀、測硫儀、乾燥箱、鶴壁華諾煤炭化驗設備、箱式高溫爐等，通過煤質化驗設備的檢測即可知道結果。