煤炭检验-煤的气化指标测定

情境二：煤炭检验任务九：煤的气化指标测定知识点：煤的结渣性测定煤的结渣性测定引言在气化、燃烧过程中，煤中的碳与氧反应，放出热量产生高温使煤中的灰分熔融成渣。渣的形成一方面使气流分布不均匀，造成局部过热，另一方面由于结渣后煤块被熔渣包裹，煤中碳未完全燃烧就排出炉外，增加了碳的损失。因此，煤的结渣性是气化过程的重要指标。煤的结渣性测定实验模拟的是气化炉氧化层和灰渣层的反应能力。一、煤的结渣性1.定义是指煤在气化或燃烧过程中，煤灰受热软化、熔融而结渣的性能的量度。即：结渣性反映的是煤灰在气化和燃烧过程中成渣的特性。2.结渣性表示在规定条件下，一定粒度的煤样燃烧后，大于6mm的渣块占全部残渣的质量百分数表示。1.方法提要二、结渣性测定方法将3～6mm粒度的试样，装入特制的气化装置中，用木炭引燃，在规定鼓风强度下使其气化(燃烧)，待试样燃尽后停止鼓风，冷却，将残渣称量和筛分，以大于6mm的渣块质量百分数表示煤的结渣性。2.反应方程式煤灰在高温下越易结渣，对气化或燃烧越不利。因此，在实际生产中，应选择结渣性较小的煤炭。3.结渣性测定仪

1-观测孔；2-烟气室；3-锁紧螺筒；4-气化筒；5-空气室；6-烟气排出口；7-测压孔；8-空气针形阀；9-流量计；10-进气管；11-顶盖4.试样的制备按试样制备方法的规定，制备粒3~6mm

空气干燥试样4kg左右。挥发分焦渣特征小于或等于3的煤样以及焦炭不需要经过破碎处理。挥发分焦渣特征大于3的煤样，按下列方法进行破碎处理。将马弗炉预先升温到300℃。量取煤样800cm3(同一鼓风强度重复测定用样量)放入铁盘内，摊平，使其厚度不超过铁盘高的2/3。打开炉门，迅速将铁盘放入炉内，立即关闭炉门。待炉温回升到300℃以后，恒温30min。然后将温度调到350℃，并在此温度下加热到挥发物逸完为止。打开炉门，取出铁盘，趁热用铁丝搅松煤样，并倒在振筛机上过筛。遇有大于6mm的焦块时，轻轻压碎，使其全部通过6mm筛子。取3~6mm粒度煤样备用。挥发分焦渣特征大于3的煤样5.测定步骤每个试样均在0.1，0.2和0.3m/s三种鼓风强度下分别进行重复测定(对应于0.1，0.2，0.3m/s流速的空气流量分别为2，4，6m3/h)。进行测定时，第一次取400cm3试样，并称量(称准到0.01g)。其后测定用的试样质量与第一次相同。称取约15g木炭，放在带孔铁铲内，在电炉上加热至灼红。将称量后的试样倒入气化套内，摊平，放好垫圈装在空气室和烟气室之间，用锁紧螺筒固紧。开动鼓风机、调节空气针形阀，使空气流量不超过2m3/h。再将铁漏斗放在仪器顶盖位置处，把灼红的木炭倒在试样表面上，摊平。取下铁漏斗，拧紧顶盖，再仔细调节空气流量，使其达到规定值。在鼓风强度为0.2和0.3m/s进行测定时，应先使风量在2m3/h下保持3min，然后再调节到规定值。在测定过程中，随时观察空气流量是否偏离规定值，并及时调节，记录料层最大阻力。从观测孔观察到试样燃尽后，关闭鼓风机，记录反应时间。冷却后取出全部灰渣，称其质量。将6mm筛子和筛底叠放在振筛机上，然后把称量后的灰渣移到6mm筛子内，盖好筛盖。开动振筛机，振动30s，然后称出粒度大于6mm渣块的质量。6.结果计算结渣率按下式计算：式中Clin——结渣率，%；

m1——粒度大于6mm渣块的质量，g；

m——总灰渣质量，g。三、煤的结渣性的影响因素1.煤灰熔融性煤灰熔点低，容易结渣；2.煤中矿物质种类含有碱性矿物质，容易结渣；含有酸性矿物质，不易结渣；3.煤的灰分产率灰分含量高，容易结渣。情境二：煤炭检验任务九：煤的热稳定性测定知识点：煤的热稳定性测定煤的热稳定性测定引言在煤炭气化过程中，当使用块煤作为气化原料时，应预先测定煤炭的热稳定性。热稳定性好的煤在燃烧或气化过程中不破碎或破碎较少；反之，则破碎成煤粉。煤粉增多时，会降低气化和燃烧效率，甚至会造成停炉事故。因此，煤的热稳定性是生产的重要依据之一。煤的热稳定性测定实验模拟的是气化炉干燥层和干馏层的反应条件。1.定义一、煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对热的稳定性程度，也就是煤块在高温作用下保持原来粒度的性质。量取6～13mm粒度的煤样，在(850±15)℃的马弗炉中隔绝空气加热30min，取出冷却，称量，筛分。以粒度大于6mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性指标TS+6；以3～6mm和小于3mm的残焦质量分别占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性辅助指标TS3～6、TS-3。2.测定原理3.结果计算煤的热稳定性指标和辅助指标按下式计算：

二、煤的热稳定性的影响因素1.温度温度升高，热稳定性下降;2.煤中水分水分升高，热稳定性下降；3.煤的结构结构不均一，热稳定性下降。情境二：煤炭检验任务九：煤的气化指标测定知识点：煤对二氧化碳反应性的测定煤对二氧化碳反应性的测定在煤炭气化过程中，当使用块煤作为气化原料时，要求用反应性强的煤以保证在气化和燃烧过程中反应速率快、效率高；反应性强弱还直接影响气化炉的耗煤量、耗氧量及煤气中的有效成分等，因此，煤的化学反应性是一项重要的气化和燃烧的特性指标。随着气化、燃烧技术的发展，这项指标在生产中的应用日益广泛。煤的化学反应性测定实验模拟的是气化炉还原层的反应能力。引言1.定义一、煤的化学反应性（活性）广义：是指在一定温度下，煤与不同气体介质如二氧化碳、氧气或水蒸气相互作用的能力而言。狭义：是指在一定温度下，煤中的碳与二氧化碳进行还原反应的能力，即：煤将CO2还原成CO的能力。2.煤的化学反应性表示方式直接以反应速率表示；以反应物分解率或还原率表示；以活化能表示；以同一温度下产物的最大浓度或浓度与时间关系作图表示；以着火点或平均燃烧速率表示。1.方法原理二、化学反应性测定方法先将煤样干馏，除去挥发物（如试样为焦炭，则不需要干馏处理）。然后将其筛分并选取一定粒度的焦渣装入反应管中加热。加热到一定温度后，以一定的流量通入二氧化碳与试样反应。测定反应后气体中二氧化碳的含量，以被还原成一氧化碳的二氧化碳量占原通入的二氧化碳量的百分数，即二氧化碳还原率a(%)，作为煤或焦炭对二氧化碳化学反应性的指标。2.仪器、设备反应性测定仪，应具有以下技术要求：反应炉：炉膛长约600mm，内径28~30mm;最高温度可达1350℃的硅碳管竖式炉。反应管：耐温1500℃的石英管或刚玉管，长800~1000mm，内径20~22mm，外径24~26mm。温度控制器：具有升温速度控制和自动恒温性能。最高控制温度不低于1300℃。管式干馏炉：炉膛长400~500mm，内径35~40mm，炉膛中部具有长度大于200mm的恒温区，加热温度可达900℃以上。气体分析器：奥氏气体分析器或者其他二氧化碳气体分析器，其测定范围为0~100%，精度为±2%。气体流量计：量程0~700mL／min。圆孔筛：直径为200mm，孔径为3mm和6mm，符合板厚小于3mm的工业筛标准，并配有底和盖。气体干燥塔：内装无水氯化钙。洗气瓶：内装浓硫酸。铂铑-铂热电偶3.奥氏气体分析器1-二氧化碳瓶；2-贮气筒；3-洗气瓶；4-气体干燥塔；5-气体流量计；6-反应炉；7-反应管；8-奥氏体分析器；9-热电偶；10-温度控制器

图反应性测定装置奥氏气体分析器：CO2用40%的NaOH吸收；O2焦没食子酸钾（邻苯三酚钾）溶液吸收；CO氨性氯化亚铜溶液吸收；CH4和H2用爆炸燃烧法测定；剩余N2差减法；（1）根据以下关系式绘制二氧化碳还原率与反应后气体中二氧化碳含量的关系曲线：4.结果处理

式中：𝑎-二氧化碳还原率，%；

a

-钢瓶二氧化碳气体中杂质气体含量，%；

V-反应后气体中二氧化碳含量，

%。（2）根据测得的反应后气体中二氧化碳含量V，从α-V曲线上查得相应的二氧化碳还原率α。（3）结果报告：每个试样做两次重复测定，并按数据修约规则，将测得的反应后气体中二氧化碳的含量V修约到小数点后一位。从α-V曲线上查得相应的二氧化碳还原率α。将测定结果填入表（见附录表B）中。在以温度为横坐标，α值为纵坐标的图上标出两次测定的各试验结果点，在各点之间绘一条平滑的曲线——反应性曲线(见附录B)。将测定报告和反应性曲线报出。温度℃800850900950100010501100CO2%92.379.462.145.329.417.911.189.776.658.442.027.214.79.6a%3.511.023.037.354.