煤炭质量检测需要哪些设备仪器
煤炭质量检测的基本指标,包括水分、灰分、挥发分、固定碳、焦渣特征、发热量、胶质层最大厚度、粘结指数、煤灰熔融性温度(灰熔点)、哈氏可磨指数等,所需要的设备有在线微波水分测定仪、高效节能智能灰挥测定仪、微机全自动量热仪、微机胶质层测定仪、粘结指数测定仪、微机一体灰熔点测定仪、哈氏可磨性指数测定仪。
一、水分(M )
煤的水分分为两种,一是内在水分(Minh ) ,是由植物变成煤时所含的水分;二是外水(Mf ) ,是在开采、运输等过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内在不分总和。一般来讲,煤的变质程度越大,内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高,贫煤、无烟煤内在水分较低。
水分的存在对煤的利用极其不利,它不仅浪费了大量的运输资源,而且当煤作为燃料时,煤中水分会成为蒸汽,在蒸发时消耗热量;另外,精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ,发热量降低100kcal/kg(大卡/千克);冶炼精煤中水分每增加1 % ,结焦时间延长5 一10min 。
注:检测煤中水分需用到MS-590在线微波水分测定仪,是全球唯一不受被测物质的高度、大小、密度、温度、品种、重量等因索的影响,无需进行高度补偿、密度补偿及温度补偿就能精确测量水分,可以同时测量水份、密度两个参数的在线水分仪,且水份和密度各自有独立数据模型和校准曲线;
二、灰分(A)
煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分,灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块,它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差。灰是有害物质.动力煤中灰分增加,发热量降低、排渣量增加,煤容易结渣;一般灰分每增加2% ?发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加,高炉利用系数降低,焦炭强度下降,石灰石用量增加;灰分每增加1 % ,焦炭强度下降2 % ,高炉生产能九下降3 % ,石灰石用量增加4 %。
三、挥发分(V)
煤在高温和隔绝空气的条件下加热时,所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲,随着煤炭变质程度的增加,煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高,瘦煤、无烟煤挥发分较低。
四、固定碳(FC )
固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准,可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。
五、焦渣特征(CRC )
煤炭热分解以后剩余物质的形状。根据不同形状分为8 个序号,其序号即为焦渣特征代号。
1——粉状。全部是粉末,没有相互粘着的颗粒.
2——粘着。用手指轻碰即为粉末或基本上是粉末,其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。
3——弱粘性。用手指轻压即成不块。
4 ——不熔融粘结。用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 ——不膨胀熔融枯结。焦渣形成扁平的块,煤粒的界限不易分清.焦渣上表面有明显的银白色金属光泽,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,焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,但焦渣表面具有较小的膨胀泡.
7——膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,明显膨胀,但高度不超过15mm。
8——强膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面有银白色金属光泽,焦渣高度大于15mm。
注:检测煤的灰分、挥发分、固定碳、焦渣特性需要用高效节能智能灰挥测定仪。
六、发热量(Q )
发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量,主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳/千克(MJ/kg ) ,常用单位大卡斤克,换算关系为:1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ/kg .为便于比较,我们在衡量煤炭时消耗时,要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤,标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg ( 700okcal / kg )。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量( Qnet,ar) ,它反映煤炭的应用效果,但外界因素影响较大,如水分等,因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量( Qnet,ar) ,它能较为准确的反映煤的真实品质,不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下,空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg)左右。
注:检测煤炭发热量需要到微机全自动量热仪
七、胶质层最大厚度(Y )
烟煤在加热到一定温度后,所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大,容易结焦;冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求。
注:检测煤炭胶质层厚度需用微机胶质层测定仪
八、粘结指数(G )
在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力,它是煤炭分类的重要标准之一,是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高,结焦性越强。
注:检测煤炭G值需用粘结指数测定仪
九、煤灰熔融性温度(灰熔点)
在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰熔融性变形温度(DT )、软化温度( ST )、流动温度(FT ) ,常用软化温度(ST )来表示。灰熔融性温度越高,煤灰不容易结渣。因锅炉设计不同,对灰熔融性温度要求也不一样。煤灰熔融性温度的高低,直接关系到煤作为燃料和气化原料时的性能,煤灰熔融性温度低,煤灰容易结渣,增加了排渣的难度,尤其是固态排渣的锅炉和移动床的气化炉,煤灰熔融性温度要求较高。
注:检测煤灰熔融性需用微机一体灰熔点测定仪
十、哈氏可磨指数(HGI )
哈氏可磨指数是反映煤的可磨性的重要指标。煤的可磨性是指一定量的煤在消耗相同的能量下,磨碎成粉的难易程度。可磨指数赵大,煤赵容易磨碎成粉。在发电煤粉锅炉和高炉喷吹用煤,可磨指数是质量评价的一个重要指标。+、吉氏流动度(ddpm)煤的流动度是表征煤在干馏时形成的胶质体的粘度,是煤的塑性指标之一。流动度是研究煤的流变性和热分解力学的有效手段,又能表征煤的塑性,可以指导配煤和焦炭强度预测。吉氏流动度是以固定力矩在煤受热形成的胶质体中转动的最大转速表示的流动度指标,用每分钟转动的角度来表示。
注:检测煤的可磨性需用哈氏可磨性指数测定仪
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煤炭检测机构,煤炭化验室都需要哪些具体的煤炭化验设备:
一、量热仪:有微机全自动量热仪、单片机全自动量热仪和半自动智能量热仪,主要用来化验煤炭的发热量。推荐使用微机全自动量热仪。
二、测硫仪: 采用库仑滴定法分析煤炭的全硫分,快速准确。有微机一体定硫仪、汉字测硫仪和数字测硫仪等几种型号,推荐使用快速智能定硫仪,应该是一款性价比较高的煤炭含硫量检测仪器。
三、马弗炉:又叫高温炉,用来测量煤炭的灰分和挥发份以及固定碳。有普通箱式分体高温炉和智能一体马弗炉两款,从环保节能角度考虑,推荐使用高效节能一体化智能马弗炉。
四、粘结指数(G值):推荐使用NJ-8型粘结指数测定仪。
五、胶质层指数(X值、Y值)推荐使用JC-6型胶质层指数测定仪。
六、电子天平:必须是万分之一的分析天平,有进口和国产两种,价格相差比较大。
七、破碎机:用来把煤炭破碎到≤6mm的颗粒度,以便做煤炭的全水分,推荐使用EP-2颚式破碎机。
八、密封式制样化验粉碎机: 用来把煤炭制成粒度≤0.2mm煤样以供化验使用。有一次性粉碎50g、100g、200g和300g等几种设备,推荐使用一次性粉碎100g的型密封式粉碎制样机。若没有380v的动力电时,一次性粉碎50g的型粉碎机亦可代替。
煤中全硫含量是评价煤炭质量的重要指标之一,它也是大气污染的主要成份之一。因此煤炭生产部门和化肥、发电、民用、炼焦和建材等用煤部门都十分重视煤中全硫的分析。本仪器以碘为库仑滴定剂。汉字液晶显示试样中全硫含量,由于采用新的技术,所以测定的精确度和稳定性大大高于国家标准,每次测定时间5分钟左右。主要用于测定煤炭、钢铁和各种矿物中的全硫含量,是煤炭、电力、化工、建材、冶金、地质勘探、商检、环保检测等部门实验室的优选必备仪器。煤样在 1150 ℃高温条件下在净化过的空气流中燃烧,煤中各种形态的硫均被燃烧分解出来,被空气流带到电解池内与水化合生成 H2SO3 ,由于其破坏了电解池内原有的碘 - 碘离子对的动态平衡,仪器便立即输出电流电解碘化钾溶液生成碘,去恢复原来的动态平衡,也就是 GB/T214-1996 中的库仑滴定。
具体恢复到原来的动态平衡所耗用了多少电流,是与煤样中燃烧分解硫的多少有直接关系的,它可由微处理器测量并计算出来,故而我们可以得出煤中的全硫含量。根据库仑滴定法原理,煤样在1150℃高温条件及催化剂的作用下,在净化过的空气流中燃烧,煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2和少量SO3气体,而被净化过的空气流带到电解池内,生成H2SO3或少量H2SO4,H2SO3立即被电解液中的I2(Br2)氧化成H2SO4,结果溶液中的I2(Br2)减少而I(Br)增加,破坏了电解液的平衡状态,指示电极间的电位升高,仪器自动判断启动电解,并根据指示电极上的电位高低,控制与之对应的电解电流的大小与时间,使电解电极上生成的I2(Br2)与H2SO3反应所消耗的数量相等,从而使电解液重新回到平衡状态,重复些过程,直到试验结束。
煤样在1150℃高温条件下,在被净化过的空气流中燃烧,煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2或少量SO3而逸出,反应式如下:
煤(有机硫) +o2+Co2↑+H2O+8o2↑+CI2↑ 4FeS2+11o2 → 2Fe2O3+8SO2
2SO4→2MO+2SO2↑+O2↑(M指金属元素)
2SO2+O2→←2SO3
生成的SO2和少量的SO3被空气流带到电解池内,与水化合成H2SO3和少量H2SO4,破坏了碘-碘化钾电对的电位平衡,仪器便立即以自动电解碘化钾溶液生成的碘来氧化滴定H2SO3。反应式为:
阳极:3I --2e→I -3
阴极:2H++2e→H2↑
碘氧化SO2反应为:I2+H2SO3+H2O→2I+H2SO4+2H+D电解产生碘所耗用的电量,由接口控制仪器送计算机计数显示,由计算机运算处理最终得出煤中全硫含量百分数(分析基),与含水量数据处理后,可输出干基全硫含量(%)。
引起故障原因:
1:煤样制备质量好坏影响硫分测定结果。
2:测硫仪的废样、标样选择不当。
3:试验煤样粒度大小不均匀,代表性不够强。
4:测硫实验过程规范性不强。
5:在试验过程中,电解池的熔板有灰或有黑色沉积物时,会造成气路堵塞,使测得结果偏低。
避免的方法:
规范使用:
1、电解液的配制:碘化钾5克,溴化钾5克,溶入250~300ml的蒸流水中,然后加入10ml冰醋酸(冰乙酸)电解液可重复使用,当电解液的PH值应为1~2之间,当ph值<1或混浊不清时应更新配制电解液。
2、打开前电解窗,将电解液装入电解池内。
3、打开主机电源(电源开关在仪器的后左下方)
4、按下操作面板上的升温键,仪器将自动升温至1150℃。
5、按下搅拌键,搅拌器自动升速,气泵自动开启,这时要检查气路是否正常,将抽气流量调节至1000ml/min,用手紧捏电解池上方进气管时,如果抽气流量计下悬浮粒子降到底部,则表示空气净化系统不漏气,否则检查漏气部位。
6、试样称量前的准备工作:在试样称量前,应尽可能地将试样瓶内的煤样混和均匀,可用手握住带盖的试样瓶上方,自上而下做园周运动,切勿上下摇动。试样的充分混合是确保试验结果的重要因素。
7、称取煤样(50mg±0.2mg)保持小数后一位(50.0mg),并在上面覆盖一层三氧化钨以防止爆燃。
8、按下电解键后,按返回键,瓷盘托板自动打开,送样棒自动送出仪器右外侧。
9、送样棒复位后,按清零键,再将试样重量键入。
10、试验日期的键入:按动日期键,键入2005后再按一次日期键,键入0820。注意月份和日期均须键入两位数。这时的打印日期为2005年8月20日,若忘记输入日期,打印结果为????年??月??日。
11、将装有煤样的瓷舟放入托板上后,按启动键,仪器便自动进入测试工作状态。
12、按以上方法先做一到两个废样后,便可进入做正样的状态。每次测试完毕后,便自动打印出测试结果。清零后,从复以下测试过程。
13、测试工作完成后,按启送样键,再按返回键,送样棒会自动退入机体内,到位后,关闭送样板。按启搅拌键,升温键最后关掉电源开关。