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锅炉原理 实验指导书 目 录 一、煤的工业分析 二、烟气分析 一、煤的工业分析 （一）实验的目的和要求： 1．目的 煤的工业分析又叫煤的实用分析。它通过规定的实验条件测定煤中水分、灰 分、挥发分和固定碳等含量的百分数，并观察评判焦炭的粘结性特征。煤的工业 分析是锅炉设计、灰渣系统设计和锅炉燃烧调整的重要依据。通过煤的工业分析 实验，可进一步巩固煤的工业分析概念，学会煤的工业分析方法与有关仪器、设 备的使用知识。 2 ．要求 （1）掌握煤的工业分析方法与步骤。 （2 ）通过实验对煤的品质、工业价值作初步的鉴定，为如何选择动力用煤提供 科学依据。 （二）实验原理 煤中的水可分为游离水和化合水。游离水以附着、吸附等物理现象同煤结合； 化合水以化学方式与煤中某些矿物质结合，又称结晶水（如硫酸钙结晶水 CaSO ·HO、高岭土结晶水Al O ·2SiO ·2 HO等）。煤中游离水称为全水分。其 4 2 2 3 2 2 中一部分附着在煤表面上，称外部水分；其余部分吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛 细孔中，称为内部水分。煤中全部水分在稍高于100℃下，经过足够的时间，可 全部从煤中脱出。 煤的工业分析测定的是煤的全水分。根据煤样的不同，又分原煤样的全水分 （收到基水分 Mar）和分析煤样水分 Mad。在实验室条件下，去除煤外部水分后 的试样称为煤分析试样。制取分析试样的方法是先将3mm以下的0.5Kg的原煤倒 入方形浅盘中，使煤层厚度不超过4mm。然后，把煤盘放在70～80℃烘箱中干燥 1.5h。取出煤盘，将煤粉碎到 0.2mm 以下，在实验室的温度下冷却并自然干燥 24h。 煤的挥发分是煤在隔绝空气条件下受热分解的产物。它的产生量、成分结构 等与煤的加热升温速度、温度水平等有关。挥发分不是煤中的现存成分。 煤的灰分是指煤完全燃烧后留下的残渣。它与煤中存在的矿物质不完全相 同，这是因为在燃烧过程中矿物质在一定温度下发生一系列的氧化、分解和化合 等复杂反应。 固定碳是根据已测定的水分、挥发分、灰分，用计算方法求得，不直接测定。 把煤的各组分之和作为100%，减去水分、挥发物、灰分即为固定碳的含量。 由上述可知，煤的工业分析必须规定明确的实验条件，测定的水分、灰分、 挥发分等含量是在一定实验条件下得到的，是一种相对的鉴别煤工业特性的成分 数据。通过煤的工业分析，即可大致了解该种煤的经济价值和基本性质。 （三）实验设备及材料： 分析天平一台;高温电炉（700～900℃）二个；恒温电烘箱（100～110℃） 一个；计时器一只；干燥器一个；坩埚三只；坩埚坩一把；煤样若干克。 （四）实验方法： 1．水分测定：用分析天平精确称取1克（±0.01克）分析样品，放在已恒重的 坩埚中，然后将坩埚盖打开。把已盛好试样的坩埚放到予先加热到 105～110℃ 的烘箱内干燥1小时，取出放入干燥器中冷却至室温，然后称取重量。减少的重 量即为试样的水分，煤中水分重量占试样重量的百分数按下式计算。 ΔG M 1 ×100 % ad G 式中 M ad －分析试样中水分质量百分比； ΔG1 －分析试样干燥后减少的重量（克）； G －分析试样重量（克）。 表 1 工业分析水分测定允许误差见表 水分Mad （％） 同一实验室允许误差（％） 5 0.20 5～10 0.30 10 0.40 2 ．挥发分测定：先将电炉升温至900℃，称重1±0.01克分析试样置于坩埚内， 盖上坩埚盖，但不宜过于严密（允许挥发物能自然逸出），然后将坩埚放在坩埚 架的吊环上，让坩埚在炉内准确加热七分钟。在实验过程中用温度控制器控制炉 内温度，在试验开始时温度会有一些下降，但应在三分钟内停止（即在第三分钟 末应回升至900℃±10℃），否则此试验作废。 加热七分钟后取出，先在空气中冷却（约五分钟），然后放在干燥器中冷却至 室温称重，减少的重量即为分析水分，挥发分重量之和，故挥发分占试样重量的 百分数为： ΔG V 2 100?M % ad ad G 式中：V —分析试样中挥发物的质量百分比； ad ΔG —加热后试样减少的重量（克）； 2 G —分析试样重量（克） M ad —分析试样水分含量% 。 表 2 工业分析挥发分测定允许误差见表 挥发分Vad （％） 同实验室测定允许误差（％） 20 0.30 20～40 0.50 40 0.80 3 ．灰分测定：称取试样 1±0.01 克。置于已灼烧过的坩埚内，放入已加热至 350 ℃的马弗炉中（此温度是对烟煤而言，无烟煤、焦炭可升至 600℃），然后将电 炉加热至 815±10℃，在此温度下灼烧 1.5～2 小时，然后取出，冷却至室温称 重，残余物的重量