煤炭元素分析

煤的元素分析及其意义煤炭中所含元素较多，但是主要是由有机质所组成，主要含有氮、硫、氧、氢以及碳五大类，碳、氧、氢占据了9 5 %以上，氮的含量约占1%~2%，硫的含量约占0.1%~10%。

煤炭中的碳是主要元素，主要是以六碳环形式存在，而少量的碳且是以碳酸盐及二氧化碳的形式存在，相比之下碳含量要高过任何元素。

氢和氧主要以结晶水形式存在于煤炭之中。

氮是煤炭之中唯一全部按照有机状态形式存在的元素，在煤结构中主要以氮杂环的形态存在，主要来自于成煤植物中的蛋白质，不同的原始成煤物质生成的煤其氮含量不同，腐泥煤中的氮含量往往比相同变质程度的腐植煤高，这是因为藻类等低等植物含氮量比高等植物高。

硫的含量随着煤炭沉积条件不同发生改变，煤炭中含硫量总趋势属于海陆交替相沉积煤，含硫量相对比较高。

煤炭中硫分按照有机硫、无机硫以及少量的元素硫的形式存在。

煤炭中的无机硫可以划分成硫铁矿硫和少量的硫酸盐硫两种，有机硫可以划分成脂肪硫和芳香硫两种。

当煤炭变质程度（又称碳化程度）不断加深，煤炭中的碳含量也就会随之而增高，例如褐煤中的含碳量(C daf)达到了70 %～8 0 %，无烟煤炭中含碳量达到了9 0 %～98 %，煤炭中的氢含量会随之降低，如褐煤的氢含量(H daf)为5％～6％，而无烟煤中氢的含量却只有1％～3％。

因此元素分析是煤炭科学分类重要的指标之一。

元素分析还能够用作核对、计算和煤炭中其他的特征密切相关的指标，比如煤炭发热量、水分等，通过元素分析能够估计与预测煤炭中的苯抽出物与低温干馏产物等。

而且对于工业而言，将煤炭作为燃料进行热工计算时，还要将煤炭元素作为计算基础，从而计算出燃烧产物和热平衡，比如计算燃烧中的烟气量。

气化工业之中，还要依据元素分析计算出煤炭气化之时物料平衡。

不同的元素组分不但能够体现出煤炭变质程度，还能够体现出煤炭具备的不同性质，比如氧含量高、碳含量低的煤，粘结性比较差，而且发热量也比较低。

例如含碳量较高而含氢量较低的煤炭，必定具备较深的变质程度。

煤的元素分析煤的元素分析包括煤中碳、氢、氧、氮和硫的测定。

由于我国煤质分析标准将硫单独列为一项，所以，这里讲的元素分析，是指煤中碳、氢、氮的测定和氧的计算。

第一节煤中碳、氢、氮和氧的存在形态和测定意义煤由有机物和无机物两部分组成。

无机物主要是矿物质和水；有机物主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。

其中碳、氢、氧的总和占有机质的95%以上，其中碳元素占60%~98%，氢元素占0.8~6.6%,氧占1%~30%。

氮含量变化范围不大，一般在0.3~3%之间，而硫元素大约占0.5~3%。

一般来说随着煤化程度的加深，碳元素含量增加，氢、氧元素含量减少，表2-44是我国各种类别煤的元素组成。

表2-44 各种类别煤的元素组成煤中各种元素的赋存形式不尽一致。

煤中碳、氢、氧主要以芳香族结构，脂肪族结构以及脂环族结构存在，目前，一般认为煤是由带脂肪的侧链大芳环和杂环的核所构成，碳是构成这些环的骨架，氢和其它元素结合分布在侧链和桥链上。

少量碳以碳酸盐二氧化碳形式存在，少量氢、氧以结晶水方式存在。

煤中氮，主要由成煤植物中的蛋白质转化而来的，通常为有机氮，其中有些是杂环型。

在泥炭和褐煤中又以蛋白质氮（各种氨基酸及其衍生物）形态存在。

由于在煤的无机组分中也含有少量碳、氢、氧和硫等元素，因此，在了解煤中有机质的元素组成及进行煤炭分类时，应以重液（密度为1.4或1.35）中洗选后的精煤来测定。

煤的工艺用途主要由煤中有机质的性质所决定。

因此，了解煤中有机质的组成是必要的。

在动力工业中，煤的元素组成可用来计算煤的燃烧热，煤中的碳和氢是热量的主要来源。

1g碳完全燃烧生成二氧化碳产生34040J的热量，而1g氢产生的热量为143000J，约为碳的4倍，因此，它们的含量决定了发热量的高低。

氧在煤中以化合态存在，氧本身不燃烧，但加热时容易使有机组分分解成挥发性物质，如：烟煤和褐煤含氧量高，所以生成的挥发性物质多，使着火点降低，但氧的含量高，碳氢的含量降低，发热量降低。

1.什么是煤的元素分析与工业分析？答：元素分析法就是研究煤的主要组成成分。

煤的主要组成成分包括碳(C)，氢(H)，氧(O)，氮(N)，硫(S)，灰分(A)，水分(M).其中碳、氢、硫是可燃成分。

硫燃烧后生成SO2及少量SO3，是有害成分。

煤中的水分和灰分也都是有害成分。

通过元素分析可以了解煤的特性及实用价值。

但元素分析法较复杂。

发电厂常用较用简便的工业分析法，可以基本了解煤的燃烧特性。

煤的工业分析是把煤加热到不同温度和保持不同的时间而获得水分，挥发分，固定碳，灰分的百分组成.2.链条锅炉炉拱的作用是什么？答：链条锅炉的炉拱分为前拱和后拱，与炉排一起构成燃烧空间。

前拱（辐射拱）：位于炉排的前部，主要起引燃作用。

吸收来自火焰和高温烟气的辐射热，并辐射到新煤上，使之升温、着火。

后拱: 位于炉排后部，主要作用是引导高温烟气，属对流型炉拱。

后拱具体作用如下：1）引燃：从引燃看，前拱是主要的；后拱通过前拱起作用，是辅助的。

2）混合：后拱输送富氧的烟气至前拱区，使之与那里的可燃气体相混合。

前拱一般短，后拱的输气路程较长。

后拱烟气的流动速度高，所产生的扰动混合大。

从混合上看，后拱的作用是主要的。

3）保温促燃：后拱可有效地防止炉排面向炉膛上部放热，能有效地提高炉排后部的炉温，起保温促燃作用。

3.什么是自然水循环？自然水循环是怎样形成的？答：依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之间的密度差进行的水循环，称为自然水循环。

在自然循环锅炉中，下降管一般在炉外不受热，而上升管是在炉内受热，水在上升管中吸收热量后，逐渐成为汽水混合物，其密度减小。

这样，下降管与上升管工质之间就产生了密度差，密度差所产生的压差作为推动力，推动工质在循环回路中流动。

这种循环流动，没有依靠外力，只靠工质本身状态变化后所产生的密度差，作为推动工质循环流动的动力，所以称为自然水循环。

4.简述自然水循环的工作过程。

答：自然循环回路由上升管、下降管、汽包和下集箱组成。

煤炭化验中常规指标煤炭化验中的常规指标是指对煤炭样品进行化学分析的常用指标。

其目的是了解煤炭的基本化学成分，评估其燃烧性能和应用前景。

常规指标通常包括元素含量、发热量、挥发分、灰分、固定碳等。

下面将详细介绍这些常规指标。

1.元素含量元素含量是评估煤炭质量的重要指标之一、常见的元素有碳、氢、氮、硫和氧。

其中，碳是主要元素，其含量与煤炭的发热量密切相关。

氢和氮主要与煤炭的燃烧性能有关，高氢低氮的煤炭易燃烧。

硫是煤炭中的有害元素，燃烧时会生成二氧化硫，对环境造成污染。

氧通常以损失在煤中的干燥基含量表示。

2.发热量发热量是煤炭燃烧时释放的热量。

它是煤炭的重要性能指标之一，评估煤炭的热能利用率和经济价值。

发热量与煤炭的碳含量、挥发分、灰分和水分等因素密切相关。

通常以低位发热量和高位发热量表示，低位发热量指的是水分不饱和状态下煤炭燃烧的热量，高位发热量指的是水分饱和状态下煤炭燃烧的热量。

3.挥发分挥发分是煤炭在加热过程中从样品中挥发出的含碳物质的质量百分比。

挥发分的多少直接影响煤炭的燃烧性能。

挥发分高的煤炭易燃烧，适用于锅炉燃料，而挥发分低的煤炭适合作为焦炭原料。

4.灰分灰分是煤炭在高温下焚烧后残留下来的无机物质的质量百分比。

灰分主要由煤炭中的无机物质组成，如氧化钙、氧化铁等。

灰分的含量对煤炭的应用范围和燃烧性能有重要影响。

灰分高的煤炭在燃烧时会生成大量的灰渣和污染物，不适合作为锅炉燃料。

5.固定碳固定碳是煤炭在焦化过程中残留下来的碳质量百分比。

固定碳是煤炭中不可挥发物质的主要组成部分，与煤炭的燃烧性能和焦化性能密切相关。

固定碳含量高的煤炭易燃烧，适用于锅炉燃料和炼焦原料。

此外，在煤炭化验中还可以测试煤炭的水分、硫分、灰熔点等指标。

水分是煤炭中存在的挥发性水分的含量。

水分高的煤炭燃烧时会降低燃烧温度。

硫分是煤炭中含有的硫的含量，与燃烧产生的二氧化硫有关，高硫煤炭易产生酸性煤烟，对环境造成污染。

灰熔点是煤炭燃烧时灰分的熔融温度，直接影响煤灰在锅炉中的沉积和危害。

煤的分析基包括
煤的分析基本包括以下几个方面：
元素分析：对煤样中的主要元素进行分析，包括碳（C）、氢（H）、氮（N）、硫（S）以及灰分、水分等。

组分分析：将煤样按照不同组分进行分离和分析，如挥发分、固定碳、可燃物质等。

物理性质测试：包括煤的密度、孔隙度、粒度分布等物理特性的测定。

热值测试：确定煤样的热值，即单位质量煤所含热能的大小。

燃烧性能测试：对煤样进行燃烧实验，了解其燃烧特性、燃烧行为、燃尽性等相关指标。

煤的矿物组成鉴定：通过显微镜观察煤体中的矿物颗粒和有机质形态，判断煤的类型和质量等信息。

这些分析可以帮助人们了解煤样的组成、热值、燃烧性能以及适用领域等重要指标，为煤炭资源的合理开发和利用提供依据。

需要指出的是，请确保煤炭分析工作符合国家相关标准和规定。

煤的元素分析与工业分析通过元素分析方法得出的煤的主要组成成分，称元素分析成分。

它包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）。

其中碳、氢、硫是可燃成分。

硫燃烧后要生成SO2，及少量SO3，故它是有害成分。

煤中的水分和灰分也都是有害成分。

通过元素分析成分可以了解煤的特性及实用价值，燃烧计算也都使用元素分析数据。

但元素分析方法较为复杂。

发电厂常用较为简便的工业分析方法得到工业分析成分，用它可以基本了解煤的燃烧特性。

煤的工业分析是把煤加热到不同温度和保持不同的时间而获得水分、挥发分、固定碳、灰分的百分组成。

一、煤的元素分析煤的元素分析是测定煤中碳（C）、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、磷（P）等元素的含量。

碳是煤中最主要的可燃元素，也是煤中最基本的成分，其含量约占40%~85%。

1KG碳完全燃烧生成二氧化碳，能放出约32825.56KJ热量。

1KG碳不完全燃烧生成一氧化碳，只能放出约9258.06KG的热量。

碳的燃烧特点是不易着火，燃烧缓慢，火焰短。

煤的碳化程度越深，即含碳量越多，则着火和燃烧越困难。

氢是煤中单位发热量最高的元素，但含量不多，约占3%~6%。

氢极容易燃烧，且燃烧速度快。

煤中的硫由有机硫、硫化铁和硫酸盐中的硫三部分组成。

前两种硫可以燃烧，构成所谓的挥发硫或可燃硫；后一种硫不能燃烧，将其并入灰分。

硫是煤中的有害元素。

氧是煤中的杂质，不能产生热量。

由于氧的存在，使得煤中可燃元素的含量相对降低。

煤中的氧有两部分，一部分是游离的氧，它能助燃；另一部分以化合物状态存在，不能助燃。

氮、磷是煤中的杂质，其含量很小，对煤的燃烧影响不大。

二、煤的工业分析煤的工业分析是对煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。

通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。

广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。

（一）煤的水分煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。

煤的元素分析煤的元素分析包括煤中碳、氢、氧、氮和硫的测定。

由于我国煤质分析标准将硫单独列为一项，所以，这里讲的元素分析，是指煤中碳、氢、氮的测定和氧的计算。

第一节煤中碳、氢、氮和氧的存在形态和测定意义煤由有机物和无机物两部分组成。

无机物主要是矿物质和水；有机物主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。

其中碳、氢、氧的总和占有机质的95%以上，其中碳元素占60%~98%，氢元素占0.8~6.6%,氧占1%~30%。

氮含量变化范围不大，一般在0.3~3%之间，而硫元素大约占0.5~3%。

一般来说随着煤化程度的加深，碳元素含量增加，氢、氧元素含量减少，表2-44是我国各种类别煤的元素组成。

表2-44 各种类别煤的元素组成煤中各种元素的赋存形式不尽一致。

煤中碳、氢、氧主要以芳香族结构，脂肪族结构以及脂环族结构存在，目前，一般认为煤是由带脂肪的侧链大芳环和杂环的核所构成，碳是构成这些环的骨架，氢和其它元素结合分布在侧链和桥链上。

少量碳以碳酸盐二氧化碳形式存在，少量氢、氧以结晶水方式存在。

煤中氮，主要由成煤植物中的蛋白质转化而来的，通常为有机氮，其中有些是杂环型。

在泥炭和褐煤中又以蛋白质氮（各种氨基酸及其衍生物）形态存在。

由于在煤的无机组分中也含有少量碳、氢、氧和硫等元素，因此，在了解煤中有机质的元素组成及进行煤炭分类时，应以重液（密度为1.4或1.35）中洗选后的精煤来测定。

煤的工艺用途主要由煤中有机质的性质所决定。

因此，了解煤中有机质的组成是必要的。

在动力工业中，煤的元素组成可用来计算煤的燃烧热，煤中的碳和氢是热量的主要来源。

1g碳完全燃烧生成二氧化碳产生34040J的热量，而1g氢产生的热量为143000J，约为碳的4倍，因此，它们的含量决定了发热量的高低。

氧在煤中以化合态存在，氧本身不燃烧，但加热时容易使有机组分分解成挥发性物质，如：烟煤和褐煤含氧量高，所以生成的挥发性物质多，使着火点降低，但氧的含量高，碳氢的含量降低，发热量降低。