煤炭檢驗(yàn)-煤的氣化指標(biāo)測定

情境二：煤炭檢驗(yàn)任務(wù)九：煤的氣化指標(biāo)測定知識點(diǎn)：煤的結(jié)渣性測定煤的結(jié)渣性測定引言在氣化、燃燒過程中，煤中的碳與氧反應(yīng)，放出熱量產(chǎn)生高溫使煤中的灰分熔融成渣。渣的形成一方面使氣流分布不均勻，造成局部過熱，另一方面由于結(jié)渣后煤塊被熔渣包裹，煤中碳未完全燃燒就排出爐外，增加了碳的損失。因此，煤的結(jié)渣性是氣化過程的重要指標(biāo)。煤的結(jié)渣性測定實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是氣化爐氧化層和灰渣層的反應(yīng)能力。一、煤的結(jié)渣性1.定義是指煤在氣化或燃燒過程中，煤灰受熱軟化、熔融而結(jié)渣的性能的量度。即：結(jié)渣性反映的是煤灰在氣化和燃燒過程中成渣的特性。2.結(jié)渣性表示在規(guī)定條件下，一定粒度的煤樣燃燒后，大于6mm的渣塊占全部殘?jiān)馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。1.方法提要二、結(jié)渣性測定方法將3～6mm粒度的試樣，裝入特制的氣化裝置中，用木炭引燃，在規(guī)定鼓風(fēng)強(qiáng)度下使其氣化(燃燒)，待試樣燃盡后停止鼓風(fēng)，冷卻，將殘?jiān)Q量和篩分，以大于6mm的渣塊質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示煤的結(jié)渣性。2.反應(yīng)方程式煤灰在高溫下越易結(jié)渣，對氣化或燃燒越不利。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)選擇結(jié)渣性較小的煤炭。3.結(jié)渣性測定儀

1-觀測孔；2-煙氣室；3-鎖緊螺筒；4-氣化筒；5-空氣室；6-煙氣排出口；7-測壓孔；8-空氣針形閥；9-流量計(jì)；10-進(jìn)氣管；11-頂蓋4.試樣的制備按試樣制備方法的規(guī)定，制備粒3~6mm

空氣干燥試樣4kg左右。揮發(fā)分焦渣特征小于或等于3的煤樣以及焦炭不需要經(jīng)過破碎處理。揮發(fā)分焦渣特征大于3的煤樣，按下列方法進(jìn)行破碎處理。將馬弗爐預(yù)先升溫到300℃。量取煤樣800cm3(同一鼓風(fēng)強(qiáng)度重復(fù)測定用樣量)放入鐵盤內(nèi)，攤平，使其厚度不超過鐵盤高的2/3。打開爐門，迅速將鐵盤放入爐內(nèi)，立即關(guān)閉爐門。待爐溫回升到300℃以后，恒溫30min。然后將溫度調(diào)到350℃，并在此溫度下加熱到揮發(fā)物逸完為止。打開爐門，取出鐵盤，趁熱用鐵絲攪松煤樣，并倒在振篩機(jī)上過篩。遇有大于6mm的焦塊時(shí)，輕輕壓碎，使其全部通過6mm篩子。取3~6mm粒度煤樣備用。揮發(fā)分焦渣特征大于3的煤樣5.測定步驟每個試樣均在0.1，0.2和0.3m/s三種鼓風(fēng)強(qiáng)度下分別進(jìn)行重復(fù)測定(對應(yīng)于0.1，0.2，0.3m/s流速的空氣流量分別為2，4，6m3/h)。進(jìn)行測定時(shí)，第一次取400cm3試樣，并稱量(稱準(zhǔn)到0.01g)。其后測定用的試樣質(zhì)量與第一次相同。稱取約15g木炭，放在帶孔鐵鏟內(nèi)，在電爐上加熱至灼紅。將稱量后的試樣倒入氣化套內(nèi)，攤平，放好墊圈裝在空氣室和煙氣室之間，用鎖緊螺筒固緊。開動鼓風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)空氣針形閥，使空氣流量不超過2m3/h。再將鐵漏斗放在儀器頂蓋位置處，把灼紅的木炭倒在試樣表面上，攤平。取下鐵漏斗，擰緊頂蓋，再仔細(xì)調(diào)節(jié)空氣流量，使其達(dá)到規(guī)定值。在鼓風(fēng)強(qiáng)度為0.2和0.3m/s進(jìn)行測定時(shí)，應(yīng)先使風(fēng)量在2m3/h下保持3min，然后再調(diào)節(jié)到規(guī)定值。在測定過程中，隨時(shí)觀察空氣流量是否偏離規(guī)定值，并及時(shí)調(diào)節(jié)，記錄料層最大阻力。從觀測孔觀察到試樣燃盡后，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，記錄反應(yīng)時(shí)間。冷卻后取出全部灰渣，稱其質(zhì)量。將6mm篩子和篩底疊放在振篩機(jī)上，然后把稱量后的灰渣移到6mm篩子內(nèi)，蓋好篩蓋。開動振篩機(jī)，振動30s，然后稱出粒度大于6mm渣塊的質(zhì)量。6.結(jié)果計(jì)算結(jié)渣率按下式計(jì)算：式中Clin——結(jié)渣率，%；

m1——粒度大于6mm渣塊的質(zhì)量，g；

m——總灰渣質(zhì)量，g。三、煤的結(jié)渣性的影響因素1.煤灰熔融性煤灰熔點(diǎn)低，容易結(jié)渣；2.煤中礦物質(zhì)種類含有堿性礦物質(zhì)，容易結(jié)渣；含有酸性礦物質(zhì)，不易結(jié)渣；3.煤的灰分產(chǎn)率灰分含量高，容易結(jié)渣。情境二：煤炭檢驗(yàn)任務(wù)九：煤的熱穩(wěn)定性測定知識點(diǎn)：煤的熱穩(wěn)定性測定煤的熱穩(wěn)定性測定引言在煤炭氣化過程中，當(dāng)使用塊煤作為氣化原料時(shí)，應(yīng)預(yù)先測定煤炭的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性好的煤在燃燒或氣化過程中不破碎或破碎較少；反之，則破碎成煤粉。煤粉增多時(shí)，會降低氣化和燃燒效率，甚至?xí)斐赏t事故。因此，煤的熱穩(wěn)定性是生產(chǎn)的重要依據(jù)之一。煤的熱穩(wěn)定性測定實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是氣化爐干燥層和干餾層的反應(yīng)條件。1.定義一、煤的熱穩(wěn)定性是指煤在高溫燃燒或氣化過程中對熱的穩(wěn)定性程度，也就是煤塊在高溫作用下保持原來粒度的性質(zhì)。量取6～13mm粒度的煤樣，在(850±15)℃的馬弗爐中隔絕空氣加熱30min，取出冷卻，稱量，篩分。以粒度大于6mm的殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的百分?jǐn)?shù)作為熱穩(wěn)定性指標(biāo)TS+6；以3～6mm和小于3mm的殘焦質(zhì)量分別占各級殘焦質(zhì)量之和的百分?jǐn)?shù)作為熱穩(wěn)定性輔助指標(biāo)TS3～6、TS-3。2.測定原理3.結(jié)果計(jì)算煤的熱穩(wěn)定性指標(biāo)和輔助指標(biāo)按下式計(jì)算：

二、煤的熱穩(wěn)定性的影響因素1.溫度溫度升高，熱穩(wěn)定性下降;2.煤中水分水分升高，熱穩(wěn)定性下降；3.煤的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)不均一，熱穩(wěn)定性下降。情境二：煤炭檢驗(yàn)任務(wù)九：煤的氣化指標(biāo)測定知識點(diǎn)：煤對二氧化碳反應(yīng)性的測定煤對二氧化碳反應(yīng)性的測定在煤炭氣化過程中，當(dāng)使用塊煤作為氣化原料時(shí)，要求用反應(yīng)性強(qiáng)的煤以保證在氣化和燃燒過程中反應(yīng)速率快、效率高；反應(yīng)性強(qiáng)弱還直接影響氣化爐的耗煤量、耗氧量及煤氣中的有效成分等，因此，煤的化學(xué)反應(yīng)性是一項(xiàng)重要的氣化和燃燒的特性指標(biāo)。隨著氣化、燃燒技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)指標(biāo)在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。煤的化學(xué)反應(yīng)性測定實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是氣化爐還原層的反應(yīng)能力。引言1.定義一、煤的化學(xué)反應(yīng)性（活性）廣義：是指在一定溫度下，煤與不同氣體介質(zhì)如二氧化碳、氧氣或水蒸氣相互作用的能力而言。狹義：是指在一定溫度下，煤中的碳與二氧化碳進(jìn)行還原反應(yīng)的能力，即：煤將CO2還原成CO的能力。2.煤的化學(xué)反應(yīng)性表示方式直接以反應(yīng)速率表示；以反應(yīng)物分解率或還原率表示；以活化能表示；以同一溫度下產(chǎn)物的最大濃度或濃度與時(shí)間關(guān)系作圖表示；以著火點(diǎn)或平均燃燒速率表示。1.方法原理二、化學(xué)反應(yīng)性測定方法先將煤樣干餾，除去揮發(fā)物（如試樣為焦炭，則不需要干餾處理）。然后將其篩分并選取一定粒度的焦渣裝入反應(yīng)管中加熱。加熱到一定溫度后，以一定的流量通入二氧化碳與試樣反應(yīng)。測定反應(yīng)后氣體中二氧化碳的含量，以被還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?jǐn)?shù)，即二氧化碳還原率a(%)，作為煤或焦炭對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的指標(biāo)。2.儀器、設(shè)備反應(yīng)性測定儀，應(yīng)具有以下技術(shù)要求：反應(yīng)爐：爐膛長約600mm，內(nèi)徑28~30mm;最高溫度可達(dá)1350℃的硅碳管豎式爐。反應(yīng)管：耐溫1500℃的石英管或剛玉管，長800~1000mm，內(nèi)徑20~22mm，外徑24~26mm。溫度控制器：具有升溫速度控制和自動恒溫性能。最高控制溫度不低于1300℃。管式干餾爐：爐膛長400~500mm，內(nèi)徑35~40mm，爐膛中部具有長度大于200mm的恒溫區(qū)，加熱溫度可達(dá)900℃以上。氣體分析器：奧氏氣體分析器或者其他二氧化碳?xì)怏w分析器，其測定范圍為0~100%，精度為±2%。氣體流量計(jì)：量程0~700mL／min。圓孔篩：直徑為200mm，孔徑為3mm和6mm，符合板厚小于3mm的工業(yè)篩標(biāo)準(zhǔn)，并配有底和蓋。氣體干燥塔：內(nèi)裝無水氯化鈣。洗氣瓶：內(nèi)裝濃硫酸。鉑銠-鉑熱電偶3.奧氏氣體分析器1-二氧化碳瓶；2-貯氣筒；3-洗氣瓶；4-氣體干燥塔；5-氣體流量計(jì)；6-反應(yīng)爐；7-反應(yīng)管；8-奧氏體分析器；9-熱電偶；10-溫度控制器

圖反應(yīng)性測定裝置奧氏氣體分析器：CO2用40%的NaOH吸收；O2焦沒食子酸鉀（鄰苯三酚鉀）溶液吸收；CO氨性氯化亞銅溶液吸收；CH4和H2用爆炸燃燒法測定；剩余N2差減法；（1）根據(jù)以下關(guān)系式繪制二氧化碳還原率與反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量的關(guān)系曲線：4.結(jié)果處理

式中：??-二氧化碳還原率，%；

a

-鋼瓶二氧化碳?xì)怏w中雜質(zhì)氣體含量，%；

V-反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量，

%。（2）根據(jù)測得的反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量V，從α-V曲線上查得相應(yīng)的二氧化碳還原率α。（3）結(jié)果報(bào)告：每個試樣做兩次重復(fù)測定，并按數(shù)據(jù)修約規(guī)則，將測得的反應(yīng)后氣體中二氧化碳的含量V修約到小數(shù)點(diǎn)后一位。從α-V曲線上查得相應(yīng)的二氧化碳還原率α。將測定結(jié)果填入表（見附錄表B）中。在以溫度為橫坐標(biāo)，α值為縱坐標(biāo)的圖上標(biāo)出兩次測定的各試驗(yàn)結(jié)果點(diǎn)，在各點(diǎn)之間繪一條平滑的曲線——反應(yīng)性曲線(見附錄B)。將測定報(bào)告和反應(yīng)性曲線報(bào)出。溫度℃800850900950100010501100CO2%92.379.462.145.329.417.911.189.776.658.442.027.214.79.6a%3.511.023.037.354.