煤被认为是最重要的化石燃料。2018年全球石材煤炭产量约为70亿吨。1中国、美国、俄罗斯和印度我大量的全球交易无烟煤。
所需的样本体积表征煤的不同几毫克到1克,这——相比非常大量的开采煤炭,似乎难以置信的小。对任何随后的测量,正确的采样和样品制备是必须的。质量评估和进一步的使用,正确的表征煤是重要的。
煤是适合炼焦、钢铁生产、电力生产,根据产品质量。本文概述了化学的背景最终和煤直接分析以及如何使用ELTRA的燃烧和热重分析仪建立正确的决心。
最常见的类型的煤沥青,褐煤和无烟煤可以区分他们的独特的物理和化学性质。煤的一般物理参数的一些水分,挥发性和灰分含量,以及总热值。元素的测定碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氧(O)通常是什么意思化学分析煤炭样品。
本文总结了所有相关标准并给出建议关于合适的分析设备。2020欧洲杯下注官网煤炭燃烧产品的特征,如灰,随着煤炭分析讨论。含硫量,损失点火价值和火山灰熔化温度是所有方面,可以分析。
总热值
很难的名字最好只有一个参数,描述了煤的质量,影响煤炭质量的各种参数。热值是适合给人第一印象的产品质量为煤主要是用作燃料。
表Nr。1显示煤的主要类型,以及它们的热值和挥发性内容。
表1。来源:ELTRA GmbH是一家
| 类型 |
热值kj /公斤 |
挥发性的内容 |
| 褐煤 |
6700 - 25000 |
45 - 60% |
| 烟煤 |
25000 - 35000 |
14 - 45% |
| 无烟煤 |
≥35000 |
< 14% |
标准炸弹热量计可以用来确定总热值和介绍了ISO 1928和ASTM D5865标准。
热量计的两类煤分析绝热和isoperibolic。以前干煤样在两种类型介绍了量热炸弹之前添加氧气和煤燃烧。给出了总热值当燃烧热测量。
分析直接煤
在其热值,煤样的灰,水分和挥发性内容也高度相关。这些煤参数称为直接煤分析,根据ISO 17246和ASTM D 3172。
尽管他们指的是不同的标准ISO 562、ASTM D 3175或ASTM D 7582,它描述一个分析参数的确定(e . g .挥发物)详细,这两个标准(ASTM、ISO)定义近似煤炭和焦炭分析。
图1所示。TGA Thermostep。图片来源:ELTRA GmbH是一家
图2。TGA Thermostep毫升。图片来源:ELTRA GmbH是一家
利用平衡和熔炉(ISO 562),或者根据ASTM D 7582,使用自动热重量分析仪ELTRA的TGA Thermostep(图1)TGA Thermostep毫升(图2),遵从标准的煤炭分析可以执行。
不同大气压、温度和测量条件重量稳定或测量时间必须应用可靠和兼容标准测定水分、灰分和挥发物。当使用单炉和平衡时,调整不同的设置是耗时的样本总是干燥器中冷却之前,最后的重量可以测量。
自动热重分析仪,如ELTRA TGA Thermostep系列,由一个可编程的炉与综合平衡、旋转木马有19个样品位置和有能力来衡量所有请求直接煤炭在一个单一的参数运行。
用户只需要激活应用程序软件,填写合适的样品重量(通常约。1克到陶瓷坩埚)并开始测量。衡量当前的体重,旋转木马旋转,然后在分析地方每一个坩埚重量基座。
不同温度和大气压应用根据分析步骤在整个测量过程。额外的空坩埚旋转木马的位置20测量补偿热浮力的可靠测定热重量参数。
分析时间近似显著降低由于煤炭分析这个过程,因为没有要求样品干燥器中冷却,以确保正确的测量。ASTM D 7582标准定义的设置自动测量挥发物,水分和灰分(表2)。
表2。直接燃煤分析参数根据ASTM D 7582。来源:ELTRA GmbH是一家
| 一步不 |
参数 |
温度°C |
大气 |
额外的盖子
在坩埚 |
停止条件 |
| 1 |
水分 |
107年 |
氮 |
没有 |
持续的质量 |
| 2 |
挥发性 |
950年 |
氮 |
是的 |
7分钟在950°C |
| 3 |
“冷却” |
600年 |
氮 |
是的 |
温度 |
| 4 |
灰 |
750年 |
氧气 |
没有 |
持续的质量 |
盖子的放置在坩埚挥发物的正确测量热重量分析仪是一个特别的设置。
额外的盖子旋转木马是利用ELTRA TGA Thermostep分析仪、自动应用在测量盖子。手册应用和删除盖子TGA Thermostep毫升所需的配置。煤质分析一个完整长度的近似周期与ELTRA TGA Thermostep需要大约4小时。
表3和图3显示了典型的19个样品同时观测的结果。盖子的放置在坩埚热重量分析仪是一个特别的设置。
表3。典型TGA结果Thermostep系列分析仪:干基地意味着给定值考虑了水的释放量。相比一个测量的样品收到,分别测量了火山灰和挥发性内容更高(ISO 17247)。来源:ELTRA GmbH是一家
样本
煤炭(CRM) |
%的水分 |
%挥发性干
基地 |
%灰干基 |
%固定碳
计算 |
92570 - 3020
(745418) |
0.16 + -0.04 |
5.42 + -0.14 |
0.08 + -0.04 |
94.34 + -0.13 |
92550 - 3020
(776121) |
1.12 + -0.02 |
15.79 + -0.16 |
20.98 + -0.06 |
62.49 + -0.20 |
92550 - 3060
(782118) |
1.82 + -0.04 |
30.63 + -0.11 |
23.42 + -0.08 |
45.08 + -0.13 |
92550 - 3060
(782118):600°C |
|
|
23.47 + -0.06 |
|
图3。典型的测量图ELTRA TGA Thermostep系列分析仪。图片来源:ELTRA GmbH是一家
- 轴(左):样本的相对权重
- 轴(右):温度
- 红色曲线:温度
- 应用煤样的图-:减肥
在表3中,前三个样本的分析已经处理750°C冷却温度。TGA Thermostep可以分析近似的煤炭与此设置参数分析时间短约4小时。
下兼容标准冷却温度达到600°C也可以应用在软件。虽然测量时间延长了大约一个小时,火山灰的重复性测量略有改进与应用程序的更低的温度。
这些替代的设置不会影响水分和灰分测量。计算值,直接煤的固定碳含量分析,利用估计的可口可乐,煤样会屈服。
通过减去被测量的过程挥发物含量的样品质量引入到陶瓷坩埚,固定碳含量可以计算。像一些挥发性碳氢化合物被在这一分析过程中,计算固定碳比总碳含量低。
最终煤炭分析(化学分析)
最终煤炭分析需要进一步参数的确定氢(H)、碳(C)、硫(S)、氮(N)和氧(O)煤除了直接分析。一般来说,100%的氧含量测量的区别和其他测量值的总和,并不是直接测量。
不同类型的元素分析仪都能在市场上找到兼容标准测定的元素:C, H, N, S。
通常,一个元素(燃烧)分析仪燃烧煤炭样本,然后释放燃烧气体与红外细胞,热导池或这两种方法的结合。当今市场上的分析基于所需的样品重量不同,燃烧温度和测量元素。
虽然微元素分析仪确实提供了一种功能,测量C、H、N, S在一个分析周期,他们只接受一个非常小的样品重量(max。10毫克)。使用这些分析增加了出错的可能性做准备,但标准并不禁止其使用。
在ISO 29541和ASTM D 5373标准,元素的测定C、H、N是监管。
一个标准兼容常见宏元素分析仪通常采用钢或石英燃烧管和过程煤样品重量约60 - 80毫克。应用温度是限制在大约1000 - 1050°C当使用这些类型的燃烧管。锡箔片或胶囊的应用可以提供所请求的燃烧温度为1150°C。
图4。ELEMENTRAC CHS-r带有可选监控持有人和触摸屏。图片来源:ELTRA GmbH是一家
符合标准单一碳分析定义除了氢的同时测量,碳和氮。单一碳分析需要燃烧分析仪ELTRA的ELEMENTRAC CS-r或CHS-r(图4),它提供一个最低1350°C的燃烧温度,根据ASTM D 5372 (B)方法。
最大的应用温度高达1550°C是促进的resistance-heated陶瓷炉CS-r或CHS-r,保证完全燃烧的可口可乐或煤炭样本而不需要添加通量像锡。硫和氢,碳,也可以同时测量两个红外细胞与ELEMENTRAC CS-r / CHS-r。
表4。典型的煤炭和焦炭的结果(N = 10)与ELEMENTRAC CS-r & CHS-r。来源:ELTRA GmbH是一家
| 分析仪 |
样本 |
重量 |
%碳 |
%硫 |
%氢 |
ELEMENTRAC
CHS-r |
ELTRA 92550 -
3040年
(781411多) |
200毫克 |
67.68 + -0.12 |
1.91 + -0.02 |
3.97 + -0.02 |
ELEMENTRAC
CS-r |
宠物可口可乐
基于“增大化现实”技术745
(745416多) |
350毫克 |
96.03 + -0.25 |
0.9 + -0.002 |
不可能的 |
图5。测量曲线的CHS-measurement煤:92550 - 3040(781411多)。图片来源:ELTRA GmbH是一家
- 时间轴:分析(sec)
- 轴:强度(V)
- 红色峰:碳
- 绿峰:氢
- 蓝色峰:硫
描述的火山灰
除了分析煤炭,燃烧特性的产品——煤炭和焦炭灰分分析感兴趣的。分析灰,因为它可以为煤,可以分为化学或物理分析。
例如,对于蒸汽发电,物理灰行为在不同的温度下(灰融合测试)是非常重要的(ASTM D 1857)。不需要的副产品像powder-shaped残渣或玻璃渣(熟料)煤炭燃烧时都会出现在一个电电厂炉。
因为需要cost-intensive炉清洁,并不是每一个电力工厂可以处理clinker-forming煤。火山灰锥的形状,形成金字塔或多维数据集,并引入炉在使用一个特殊的窗口灰融合分析仪,如CAF数字从Carbolite Gero。相机可以记录样品在加热通过这个窗口的行为。
通常,温度高达1600°C的应用程序。参数,如变形、半球、软化和流温度在加热过程中观察并记录。流的温度是至关重要的决定时的进一步使用煤炭。
损失点火(缺失值的固体燃烧残留物(ASTM D 7348)是另一个物理参数。样品从室温加热到950°C在氧化气氛中兼容标准热重量分析仪像ELTRA Thermostep。
LOI参数表示是否碳、水分、硫或任何其他物种存在于燃烧残留物。ASTM D 5016标准规定了专门的硫分析煤炭和焦炭的燃烧残留物。这样的管式炉分析仪ELEMENTRAC CS-r或CHS-r正确适用于硫测定他们提供燃烧所需的最低温度为1350°C。
结论与总结
挑战是建立可靠和正确分析煤炭、焦炭燃烧残留物。这是由于这样的事实,必须考虑各种各样的标准,和一个标准的煤炭实验室,要使用不同的分析设备。2020欧洲杯下注官网
成本效益和可靠的解决方案可以提供ELTRA对煤炭、焦炭和灰分析,这就是为什么ELTRA已被认为是一个可靠的伙伴在煤炭工业40多年。
当前有效标准煤炭、焦炭和灰分析总结在下表中,也提供了一些关于仪器的建议。
这些信息已经采购,审核并改编自ELTRA GmbH是一家提供的材料。欧洲杯足球竞彩
在这个来源的更多信息,请访问ELTRA GmbH是一家。