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热分析在煤炭化学研究中技术的应用
热分析在煤炭化学研究中技术的应用

热重(TG)是在程序控制温度下,测量物质的质量与温度关系的一种技术。

        将热重TG分析用于煤的燃烧过程,跟踪煤样在完全燃烧过程中的质量变化情况,可得到TG曲线及其微分曲线DTG,利用此曲线可对煤在固定床、流化床等燃烧装置的燃烧特性给出相对评价,还可以根据失重最大时的温度(峰温)对煤的燃烧活性进行等级划分。利用TG -DTA联用装置研究3种变质程度不同煤样的燃烧过程,结果表明,不同变质程度的煤在燃烧过程中呈现不同的放热峰。变质程度越高,焦燃烧的峰温越高。变质程度低的煤其着火温度,燃烧速率最大时的温度和燃烬温度都较低;着火温度越高,煤的燃烧特性越差,由此可推导出煤的可燃指数。

        利用TG DTG技术不仅可以对煤的燃烧性能进行预测和分类,还可以对燃烧的操作条件进行优化,为煤在不同床型中燃烧条件的确定提供依据。TG和DTA装置可以考察原煤的燃烧性质,还可以用来研究煤燃烧过程中的催化作用,即催化剂对煤燃烧特性的影响,给出催化剂的相对评价。

          利用TG曲线可获得煤样的工业分析结果:在TG曲线上可获得质量变化过程中的一系列相关参数,经计算即可得到煤的工业分析结果,如水分、挥发分、灰分、固定碳含量等。该方法测定的煤样工业分析结果与国标法测定值可以很好地吻合。

            热分析技术在煤质分析中的应用最多的是用热重分析法来进行煤的工业分析。利用热重分析测定煤的工业分析流程是先测水分后测挥发分最后测灰分,国内外的仪器均如此,差异在于加热温度和升温速率。按照中国的国标,煤样在氮气气氛中加热至110e左右并且加热至恒重测定水分,然后在氮气气氛中升温至900e左右并且保持7分钟测挥发分,最后降温至815e并且通入氧气加热至恒重测定灰分。根据测定结果可以计算出固定碳,利用水分、灰分、发热量之间的回归方程推算出高低位发热量。对中国电力行业而言,还可以在815e测定煤的燃烧产物飞灰和炉渣中的可燃物含量。按照美国的ASTM标准,煤样在氮气气氛中加热至106e左右并且加热至恒重测定水分,然后在氮气气氛中升温至950e左右并且保持7分钟测挥发分,最后降温至750e并且通入氧气加热至恒重测定灰分。热重分析法应用在煤质工业分析中,使整个测定过程均处在高温下完成,省去了降温恒重的过程,简化了操作,节省了测定时间,避免了人为的操作误差,提高了工作效率。

 

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