第21卷 第4期煤 炭 转 化V o l.21 No.4 1998年10月COA L CON V ERSIO N Oct.1998
低温热解处理后煤的热重分析
郑昀辉1) 戴中蜀2)
摘 要 采用等温与非等温相结合的方法,对低温热解处理前后的兖州煤、大同煤的热解历程进行分析。发现处理后煤样的热解行为发生一定程度的改变,其动力学参数数值发生一些变化,并且在各个温度处的失重量变化明显。
关键词 热失重,煤,低温热解
中图分类号 TQ533
0 引 言
炼焦用煤经低温热解处理后,其结焦性会发生一定的变化。[1]根据结焦机理,这种变化必然会在与其有关的热解过程中反映。人们曾采用各种途径对煤的热解行为进行研究,其中很重要的一种方法是热重法。通过对煤的热重分析,可求出热解反应有关的动力学参数,进而了解其反应机理。通常对煤样的热重分析有两种途径,即等温失重和非等温失重。[2～5]等温热失重将热解温度恒定于某一温度点,通过热解失重求出反应动力学常数,以此来了解该温度下的热解反应情况;而非等温热失重则是按一定的升温程序进行连续升温的过程,在一定的假设前提下可以对整个温度范围内的热解行为有一个全面的了解,但不能准确描述某一温度时热解反应情况。
本文采用等温与非等温相结合的方法研究两种低煤化度煤的热解过程,并对经低温热处理后的煤样进行了同样的实验,以将其热解过程进行对比。
1 实验部分1.1 煤样的制备及分析
选定300℃,350℃为低温热解处理温度,分别对兖州煤和大同煤进行低温热解处理,其方法见参考文献[6].对处理前后的试样进行元素分析和工业分析,所得数据见表1.
表1 试样的工业分析与元素分析数据煤 样
工业分析/%
M ad A d V da f
元素分析/%,daf
C H O N S
兖州原煤 3.299.0237.3682.96 5.239.72 1.570.52兖州300℃ 1.858.8435.9983.07 5.159.70 1.560.52大同原煤 2.628.2530.4583.15 4.8310.530.960.52大同350℃ 2.198.3829.1883.74 4.5610.270.950.48
1.2 热失重实验
实验采用北京光学仪器厂产CT—2差热天平进行。将待测煤样装入坩埚中,在N2气体的保护下,按一定的加热制度进行升温。即先以20℃/m in 升温速度快速升温至300℃,在300℃的条件下恒温至失重速率曲线为0,再以15℃/min的升温速率快速升温至350℃,保持恒温至失重速率曲线水平。按类似的操作每间隔50℃作一次等温失重,直至550℃.所得煤样的热失重曲线见图1.
国家自然科学基金资助项目(29376256).
1)硕士,武钢技术中心产品所,430080武汉;2)教授,武汉冶金科技大学化工系,430081武汉 收稿日期:1998-05-17
图1 煤样热失重曲线
(a)兖州原煤;(b)兖州300℃;
(c)大同原煤;(d)大同350℃2 实验数据的处理
根据化学反应的动力学方程式
d c
d t
=-k c n
而c=
w i
w0
=
w0-G i
w0
=1-
G i
w0
其中:w0——煤样量;w i——某一时刻的煤样重量;
G i——至某一时刻煤样的累积失重量。
代入则
d(1-
G i
w0
)
d t
=-k(1-
G i
w0
)n
即
d(
G i
w0
)
d t
=k(1-
G i
w0
)n
ln
d(
G i
w0
)
d t
=ln k+n ln(1-
G i
w0
)
以ln(1-
G i
w0
)～ln
d(
G i
w0
)
d t
作图,得到截距a =ln k,斜率b=n,由a,b的值即可求得反应的有关动力学参数。根据实验所得数据,计算反应的速率常数k和反应级数n,结果见第50页表2.
根据图1中的失重曲线可得每一恒温段始末累积失重量,根据始末累积失重量即可求出该恒温段的失重量,其结果见第50页表3.
3 结果与讨论
由图1中热失重曲线可见,煤样的热分解反应在严格的温度控制下分阶段进行,在任何温度下均有一定的挥发物产生,脱离出体系,引起煤样失重。这说明在煤样的热解过程中,热解反应是一个多种反应复合进行的过程,且不同反应的发生受温度的控制。
表2中给出了4种煤样的热解动力学参数。从表2的数据可以看出,在各个温度处所发生反应的反应级数均小于1,这时的反应仍是一个复杂的过程,且对于不同的煤,其反应速率常数尽管在同一数量级,但仍有着一定的差别。通过兖州、大同两种煤样热处理前后的动力学数据的比较,可以看出,经低温热解处理后其反应级数、速率常数均发生了一定的变化,这可能预示着反应历程的某些改变。而两种煤热处理前后的这种变化没有表现出一致的规律。
第50页表3给出了煤样在各个恒温段失重量的情况,表中数据反映了各阶段煤中物质以气态形式脱离出体系的历程。在300℃以前所脱离出体系的部分主要是水分和吸附气体,而300℃以后的失
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第4期 郑昀辉等 低温热解处理后煤的热重分析
表2 煤样热解动力学参数
温度/℃
兖州原煤
k n 兖州300℃
k n
大同原煤
k n
大同350℃
k n
300 6.02×10-30.82 2.88×10-40.67 2.07×10-30.68 3.84×10-30.76 350 6.39×10-50.28 1.59×10-50.32
400 3.86×10-40.60 4.25×10-40.56 1.41×10-40.26 1.95×10-40.49 450 1.18×10-30.799.59×10-40.79 1.04×10-30.78 3.28×10-40.54 500 5.83×10-40.657.24×10-40.72 3.41×10-40.40 2.01×10-40.45 5508.99×10-40.72 4.15×10-40.66 2.75×10-40.43 6.02×10-30.82
表3 热解过程中的失重百分数 %
温度/℃
兖州原煤
失重*累积失重**
兖州300℃
失重累积失重
大同原煤
失重累积失重
大同350℃
失重累积失重
30010.28.879.27 6.4
350 1.46 1.46 1.22 1.220.680.680.930.93
400 6.507.967.108.32 3.27 3.95 3.67 4.60
450 5.7713.738.7017.02 5.038.98 6.8811.48
500 3.9317.66 4.0321.05 4.1213.10 3.8915.37
550 4.2721.93 3.8724.92 3.4716.57 2.8618.23 *以初始分析基煤样量作分母计算失重百分数;**300℃以后开始累积。
重样热解过程中的气态产物。根据不同试样结果的对比,热解处理前后各温度阶段失重量的变化主要体现在以下两个方面。
(1)经热解处理后,在300℃以前的失重量明显减少。300℃以前的失重主要是水分和吸附气体,水分的脱除和吸附是一个可以在空气中逆向进行的过程,但水分的吸附与煤的表面性质有关。以前的研究表明,经低温热处理后,煤粒的比表面、孔径分布会发生变化[7],煤中的含氧官能团减少。[8]极性基团的减少,使煤粒对水分的吸附能力下降,在与空气平衡的状况下,煤中水分减少。而在热解处理过程中,吸附气体脱离出体系后不存在一个重新吸附的逆向过程。因此,经热解处理后煤样在300℃以前的失重量下降。
(2)经低温热解处理后,各温度阶段的失重变化情况不一致,但300℃后的累积失重明显增加, 350℃～450℃的这种变化尤其显著,且两种煤表现出一致的规律性。300℃以后的失重主要由于热解过程中气体产物的生成和脱除而产生,气态产物产量的变化也说明了这一阶段反应历程的变化。这一温度阶段通常与煤料热解过程中的胶质体阶段相对应,而胶质体阶段所表现出的一系列性质对煤料的粘结性有重要的影响。
以前工作中,借助仪器分析发现[6],这两种煤经过低温热解处理后,其分子结构,尤其是大分子结构中活性较强的脂肪烃部分发生了一些变化,这些分子结构的变化可能与上述的热解行为的变化有关。
4 结 论
(1)经低温热解处理后,兖州煤、大同煤的热解反应历程发生了一定程度的变化,表现在其热解动力学参数的改变上。
(2)经低温热解处理后,兖州煤、大同煤热解过程中失重情况发生变化,表现在300℃以前失重减少,300℃以后各个温度的累积失重增加,而350℃～450℃其增加尤为显著。
50 煤 炭 转 化 1998年
参 考 文 献
1 戴中蜀,吴志恒,李清田.燃料与化工,1990,21:183～1842 姚昭章,韩永霞.煤化工,1994,67:34～35
3 魏兴海,顾永达.燃料化学学报,1992,20:102～1044 葛世培,马家骧,申葆诚.燃料化学学报,1980,8:72～735 郭树才,袁庆春,朱盛维.燃料化学学报,1987,15:55～576 戴中蜀,郑昀辉.煤炭转化,1997,20(1):54～567 戴中蜀,马立红.燃料与化工,1998,29:1～28 M razibova J.Fuel,1986,65:342
STUDY ON THE LOW TEMPERATURE PYROLIZED COAL
BY THERMOGRAVIMETRY
Zheng Yunhui
(T he Technology Center o f W I SCO ,430080W uhan )
Dai Zhongshu
(W uhan Yej in Univ ersity of S cience and Technology ,430081Wuhan )
ABSTRACT T he py roly sis of Yanzhou coal and Datong co al befor e and after lo w tempera-ture pyro lized w as studied by combining the isotherm al and noniso thermal method.T he variation of py roly sis pro perties w as found ,also the value o f pyr olytic kinetics .T he difference of w eig ht loss at different temperature w as mo re sig nificant.
KEY WORDS thermal weight lo ss,co al,low temper ature pyro lysis
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第4期 郑昀辉等 低温热解处理后煤的热重分析
热重法，是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法。进行热重分析的仪器，称为热重仪，主要由三部分组成，温度控制系统，检测系统和记录系统。 通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。 从热重法可以派生出微商热重法，也称导数热重法，它是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。实验得到的结果是微商热重曲线，即DTG曲线，以质量变化率为纵坐标，自上而下表示减少；横坐标为温度或时间，从左往右表示增加。 DTG曲线的特点是，它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大反应速率温度和反应终止温度；DTG曲线上各峰的面积与TG曲线上对应的样品失重量成正比；当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用DTG曲线能明显的区分开来。 热重法的主要特点，是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。根据这一特点，可以说，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。图中给出可用热重法来检测的物理变化和化学变化过程。我们可以看出，这些物理变化和化学变化都是存在着质量变化的，如升华、汽化、吸附、解吸、吸收和气固反应等。但象熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品没有质量变化，热重分析方法就帮不上忙了。 热重法测定的结果与实验条件有关，为了得到准确性和重复性好的热重曲线，我们有必要对各种影响因素进行仔细分析。影响热重测试结果的因素，基本上可以分为三类：仪器因素、实验条件因素和样品因素。 仪器因素包括气体浮力和对流、坩埚、挥发物冷凝、天平灵敏度、样品支架和热电偶等。对于给定的热重仪器，天平灵敏度、样品支架和热电偶的影响是固定不变的，我们可以通过质量校正和温度校正来减少或消除这些系统误差。 气体浮力和对流的影响 气体浮力的影响：气体的密度与温度有关，随温度升高，样品周围的气体密度发生变化，从而气体的浮力也发生变化。所以，尽管样品本身没有质量变化，但由于温度的改变造成气体浮力的变化，使得样品呈现随温度升高而质量增加，这种现象称为表观增重。表观增重量可用公式进行计算。式中p为气体在273K时的密度，V为样品坩埚和支架的体积。 对流的影响：它的产生，是常温下，试样周围的气体受热变轻形成向上的热气流，作用在热天平上，引起试样的表观质量损失。措施：为了减少气体浮力和对流的影响，试样可以选择在真空条件下进行测定，或选用卧式结构的热重仪进行测定。 坩埚的影响 大小和形状：坩埚的大小与试样量有关，直接影响试样的热传导和热扩散；坩埚的形状则影响试样的挥发速率。因此，通常选用轻巧、浅底的坩埚，可使试样在埚底摊成均匀的薄层，有利于热传导、热扩散和挥发。 坩埚的材质：通常应该选择对试样、中间产物、最终产物和气氛没有反应活性和催化活性的惰性材料，如Pt、Al2O3等。 挥发物冷凝的影响 样品受热分解、升华、逸出的挥发性物质，往往会在仪器的低温部分冷凝。这不仅污染仪器，而且使测定结果出现偏差。若挥发物冷凝在样品支架上，则影响更严重，随温度升高，冷凝物可能再次挥发产生假失重，使TG曲线变形。 为减少挥发物冷凝的影响，可在坩埚周围安装耐热屏蔽套管；采用水平结构的天平；在天平灵敏度范围内，尽量减少样品用量；选择合适的净化气体流量。实验前，对样品的分解情况有初步估计，防止对仪器的污染。 实验条件因素包括升温速率和气氛的影响升温速率的影响： 升温速率对热重曲线影响的较大，升温速率越高，产生的影响就越大。因为样品受热升温是
实验7 聚合物的热重分析(TGA) 热重分析(TGA)是以恒定速度加热试样，同时连续地测定试样失重的一种动态方法。此外，也可在恒定温度下，将失重作为时间的函数进行测定。应用TGA可以研究各种气氛下高聚物的热稳定性和热分解作用，测定水分、挥发物和残渣，增塑剂的挥发性，水解和吸湿性，吸附和解吸，气化速度和气化热；升华速度和升华热，氧化降解，缩聚高聚物的固化程度，有填料的高聚物或掺和物的组成，它还可以研究固相反应。因为高聚物的热谱图具有一定的特征性，它也可作为鉴定之用。 1. 实验目的 （1）了解热重分析法在高分子领域的应用。 （2）掌握热重分析仪的工作原理及其操作方法，学会用热重分析法测定聚合物的热分解温度T d。 2. 实验原理 热重分析法(thermogravimetric analysis，TGA)是在程序控温下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。现代热重分析仪一般由4部分组成，分别是电子天平、加热炉、程序控温系统和数据处理系统(微计算机)。通常，TGA谱图是由试样的质量残余率Y(％)对温度T的曲线(称为热重曲线，TG)和/或试样的质量残余率Y(％)随时间的变化率dY/dt(%/min)对温度T的曲线(称为微商热重法，DTG)组成，见图2－40。 温度/℃ 图2－40 TGA谱图 开始时，由于试样残余小分子物质的热解吸，试样有少量的质量损失，损失率为(100－Y1)％；经过一段时间的加热后，温度升至T1，试样开始出现大量的质量损失，直至T2，损失率达(Y1－Y2)％；在T2到T3阶段，试样存在着其他的稳定相；然后，随着温度的继续升高，试样再进一步分解。图2－40中T1称为分解温度，有时取C点的切线与AB延长线相交处的温度T1′作为分解温度，后者数值偏高。 TGA在高分子科学中有着广泛的应用。例如，高分子材料热稳定性的评定，共聚物和共
低阶煤低温热解过程中挥发分的析出行为研究以锡林浩特煤(XL)和红柳林煤(HL)为原料,采用固定床热解装置,在N2气氛下对低阶煤低温热解特性进行了研究,发现煤热解焦油的产率随着热解终温的升高先增大后减小,XL热解焦油在热解终温为500℃时达到最大,为8.41%。HL热解焦油在热解终温为600℃时达到最大,为10.95%。压力的升高会抑制煤中挥发分的析出,使焦油产率减小,半焦和气体的产率增大,且随着热解终温的升高,压力对挥发分析出的阻碍作用有所减小。 以HL为原料,采用高压反应釜和固定床热解装置,通过热溶处理的方法考察了小分子化合物在煤低温热解中的作用。结果表明,随着热溶温度从260℃增加至340℃,热溶残渣热解过程中析出物质的含量从21.38%显著降低至10.49%,远低于原煤热解的挥发分析出量(28.02%),液相产物的含量从12.01%降低至3.72%,气相产物的含量稍有降低。340℃热溶处理后的HL热解比原煤热解的液体产率低近5%,半焦产率高近6%。 这是因为热溶脱除了煤中的部分小分子化合物,而这部分小分子物质可在煤热解过程中向煤提供自由基,促进煤的热解。以红柳林煤、石墨粉(C)、沥青烯(AS)和前沥青烯(PA)为原料,通过对这几种原料的混配,采用热重分析仪,对AS和PA 的热解析出行为进行了研究。结果表明,HL对AS热解析出行为的影响主要表现为夹带作用,即HL热解析出的挥发分与AS中的分子量较小的有机物互相夹带析出。 HL对PA的热解析出行为的影响,除夹带作用外,部分PA可能会通过与煤中的挥发分发生化学反应析出。综上所述,煤热解过程中沥青质的析出过程复杂,部分分子量较小的沥青质通过蒸发析出,部分未达到沸点的重质沥青质通过热解
热重分析方法在高分子材料领域的应用 [摘要]热分析是研究物质的物理化学性质随温度变化的一类技术，随着计算机在线分析和反馈控制技术的发展及多种手段联用技术的发展，热分析技术也得到了显著的发展。热分析是高分子的常规表征手段，可用于表征结构相变，分析残余单体和溶剂含量，添加剂的检测，热降解的研究；同时被用于产品质量的检测，生产过程的优化及考察外因对高分子性质的影响等。热重法定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。根据这一特点，可以说，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。我们可以看出，这些物理变化和化学变化都是存在着质量变化的，如升华、汽化、吸附、解吸、吸收和气固反应等。热重法测定的结果与实验条件有关，为了得到准确性和重复性好的热重曲线，我们有必要对各种影响因素进行仔细分析。影响热重测试结果的因素，基本上可以分为三类：仪器因素、实验条件因素和样品因素。 [关键词]热重分析法；质谱；联用技术 根据热分析协会(ICTA)的归纳分类，目前热分析法共分为9 类 17 种，其中主要和常用的热分析方法是热重法(Thermogravimetry，TG)，差热分析法(Differential Thermal Analysis，DTA)，差示扫描热量法(Differential Scanning
Calorimetry，DSC)。热重法是在程序控温下，测量物质的质量与温度的关系，通常热重法分为非等温热重法和等温热重法。它具有操作简便、准确度高、灵敏快速以及试样微量化等优点。但热重分析法无法对体系在受热过程中逸出的挥发性组分加以检测，这严重阻碍了热分析技术的应用与发展。因此，将 TG 法与其它先进的检测系统联用，如 TG/MS、 TG/FTIR 等，是现代热分析仪器的一个发展趋势。 1 热分析技术发展简史 热分析方法是仪器分析方法之一，它与紫外分光光度法、红外光谱分析法、原子吸收光谱法、核磁共振波谱法、电子能谱分析法、扫描电子显微镜法、质谱分析法和色谱分析法等相互并列和互为补充的一种仪器分析方法。 热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化，用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化。由此进一步研究物质的结构和性能之间的关系；研究反应规律；制订工艺条件等。最早发现的一种热分析现象是热失重，由英国人Edgwood 在 1786 年研究陶瓷粘土时首先观察到的，他注意到加热陶瓷粘土到达暗红色时有明显的失重，而在其前后的失重都极小。 1887 年法国的 Le chatelier 使用了热电偶测量温度的方法对试样进行升温或降温来研究粘土类矿物的热性能 研究，获得了一系列粘土试样的加热和冷却曲线，根据这些曲线去鉴
中国煤炭分类国家标准（GB5751-86） 类别符号包括数码分类指标( Vdaf% 挥发份 GRL粘结指数 Y,MN胶质层 ) 无烟煤 WY 01，02，03 10 贫煤 PM 11 >10.0-20.0 ≤5 贫瘦煤 PS 12 >10.0-20.0 5-20 瘦煤 SM 13，14 >10.0-20.0 >20-65 焦煤 JM 24 >20.0-28.0 >50-65 <25.0 15，25 >10.0-20.0 >65 <25.0 肥煤 FM 16，26，36 >10.0-37.0 (>85) >25 1/3焦煤1/3JM 35 >28.0-37.0 >65 <25.0 气肥煤 QF 46 >37.0 (>85) >25.0 气煤 QM 34 >28.0-37.0 >50-65 <25.0 43，44，45 >37.0 >35-65 <25.0 长焰煤 CY 41，42 ≥37.0 1/3焦煤 质量要求：灰份≤9.5--10% 挥发份 28--32% 硫份≤0.7% G值＞75 Y值＞ 14mm 国际上级冶金煤主焦煤 质量要求：灰份≤9.5--10% 可燃基挥发份 18--24% 硫份≤0.7% G值＞75 Y值＞ 16mm。 主焦煤：灰份% 含硫% 挥发份% G值 Y值 ＜9.5 ＜0.6 18-26 ＞65 ＞18 1/3焦煤：≤9.5 ≤0.6 28-35 ＞75 ＞18 肥煤是指国家煤炭分类标准中，对煤化变质中等，粘结性极强的烟煤的称谓，炼焦煤的一种，炼焦配煤的重要组成部分，结焦性最强，熔融性好，结焦膨胀度大，耐磨；精煤是指经洗选加工供炼焦用或其他用途的洗选煤炭产品的总称。 煤的挥发分 煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。 （1）煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。 挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。 （2）煤的挥发分测试要点见GB212-91。 煤炭的固定碳（FC） 固定碳含量是指去除水分、灰分和挥发分之后的残留物，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为煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准，可
热重分析仪方法 当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO4·5H2O中的结晶水）。从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O 中的5个结晶水是分三步脱去的。通过TGA 实验有助于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。热重分析通常可分为两类：动态(升温)和静态(恒温)。热重法试验得到的曲线称为热重曲线(TG曲线)，TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)作横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。 热重分析仪的工作原理 热重分析仪主要由天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分构成。 最常用的测量的原理有两种，即变位法和零位法。所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。 影响热重分析的因素 试样量和试样皿 热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。一方面是因为仪器天平灵敏度很高(可达0．1μg)，另一方面如果试样量多，传质阻力越大，试样内部温度梯度大，甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温，使TG曲线发生变化，粒度也是越细越好，尽可能将试样铺平，如粒度大，会使分解反应移向高温。 试样皿的材质，要求耐高温，对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的，即不能有反应活性和催化活性。通常用的试样皿有铂金的、陶瓷、石英、玻璃、铝等。特别要注意，不同的样品要采用不同材质的试样皿，否则会损坏试样皿，如：碳酸钠会在高温时与石英、陶瓷中的SiO2反应生成硅酸钠，所以像碳酸钠一类碱性样品，测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。铂金试样皿，对有加氢或脱氢的有机物有活性，也不适合作含磷、硫和卤素的聚合物样品，因此要加以选择。 升温速率
差热与热重分析研究CuSO4?5H20的脱水过程与差示扫描量热法 一.实验目的 （1）掌握差热分析法和热重法的基本原理和分析方法，了解差热分析仪，热重分析仪，差热热重联用仪的基本结构，熟练掌握仪器操作。 （2）运用分析软件对测得数据进行分析，研究CuSO4?5H20的脱水过程。 （3）了解差示扫描量热法的基本原理和差示扫描量热仪的基本结构，熟练掌握仪器操作。 二.实验原理 1.差热分析法 物质在受热或冷却过程中,当达到某一温度时,往往回发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随着焓的改变，因而产生热效应，其表现为体系与环境（样品与参比物）之间有温度差。差热分析是在程序控温下测量样品和参比物的温度差与温度（或时间）相互关系。在加热（或冷却）过程中，因物理-化学变化而产生吸热或者放热效应的物质，均可运用差热分析法进行鉴定。 2.热重法 物质受热时，发生化学反应，质量也随之改变，测定物质质量的变化就可研究其过程。热重法（TG）是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。 热重法的主要特点是定量强，能准确地测量物质的变化及变化的速率。 从热重法派生出微商热重法（DTG），即TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。DTG 曲线能精确地反映出起始反应温度，达到最大反应速率的温度和反应终止温度。在TG曲线上，对应于整个变化过程中各阶段的变化互相衔接而不易分开，同样的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，故DTG能很好地显示出重叠反应，区分各个反应阶段，而且DTG曲线峰的面积精确地对应着变化了的质量，因而DTG能精确地进行定量分析。 现在发展起来的差热-热重（DTA-TG）联用仪，是将DTA与TG的样品室相连，在同样气氛中，控制同样的升温速率进行测试，同时得到DTA和TG曲线，从而一次测试得到更多的信息，对照进行研究。 3.差示扫描量热法 差示扫描量热法(简称DSC)是在程序升温的条件下，测量试样与参比物之间的能量差 随温度变化的一种分析方法。是为克服DTA在定量测量方面的不足而发展起来的一种新 技术。 差示扫描量热法有功率补偿式和热流式两种。在差示扫描量热中，为使试样和参比物的温差保持为零在单位时间所必需施加的热量与温度的关系曲线为DSC曲线。曲线的纵轴为单位时间所加热量，横轴为温度或时间。曲线的面积正比于热焓的变化。 DSC与DTA原理相同，但性能优于DTA，测定热量比DTA准确，而且分辨率和重 现性也比DTA好，因此DSC在聚合物领域获得了广泛应用，大部分DAT应用领域都可 以采用DSC进行测量，灵敏度和精确度更高，试样用量更少。由于其在定量上的方便从而更适和测量结晶度、结晶动力学以及聚合、固化、交联氧化、分解等反应的反应热及研究其反应动力学。 三.仪器与试剂 1.仪器 日本岛津公司DTA-50差热分析仪；TGA-50热重分析仪；DTG60H差热-热重联用仪；日本岛津公司DSC60差示扫描量热仪；TA-60WS工作站；电子天平；SSC-30 压样机；FC60A气体流量控制器等。 2.试剂
煤与生物质共热解的研究进展 1研究背景 目前，国内外对单独的煤或生物质热解气化研究都相对比较成熟，由于煤是由生物质经几千万年以上转换而得来的，研究表明，生物质特性和利用方式与煤炭有很大的相似性。如果能将两者热解过程有效地结合起来，实现生物质与煤的共热解，势必能扬长避短，得到更好的效果。热解是生物质与煤利用技术中具有共性的重要问题。 煤在500°C热解产物以焦炭为主；在500~650°C快速热解产物以焦油或生物油为主；在800~1100°C以可燃气为主。 影响生物质与煤热解过程及产物的因素有：①生物质或煤的物料特性；②热解终温的高低；③升温速率的快慢。生物质与煤的混合共热解，既能克服生物质能量密度低的问题，又能发挥生物质本身的特点，实现高附加值化工产品的富集。在对煤与生物质的热解研究中，目前对于催化热解机理，升温速率影响，混烧方式以及反应动力学进行了较多的研究，其中对于二者的混合共热解成为重要课题。 2生物质与煤共热解特性及动力学研究 目前，国内外对生物质与煤共热解研究主要在于二者的协同作用。对于协同作用问题，主要存在两种观点：一种认为生物质与煤共热解时存在协同作用；另一种是二者不存在协同作用 2.1 单独生物质和煤的热失重曲线比较. 图2-1[1]比较了生物质和煤的热失重曲线，可以看出，煤和生物质的DTG 曲线图中都出现了两个峰，也即脱水峰和脱挥发分峰。在50~200℃的低温阶段，煤和生物质都出现不同程度的脱水峰，这是由于煤和生物质本身都含有水分所致，物料所含水分越高，该段TG 曲线变化越明显。随着热解温度的上升，煤和生物质进入热解主要失重阶段。此段生物质的失重率急剧增大，且生物质的总热解转化率明显高于煤，这与两者的组成成分和分子结构有关。由于生物质与煤组成结构不同，其热解过程也大不相同。生物质是由纤维素、半纤维素以及木质素通过相对较弱的醚键(R-O-R)结合，其结合键能较小(380～420kJ/mol)，在较低的热解温度下就断裂。因此，成分中含有较多纤维素和半纤维素的玉米秸秆（CS）在220℃左右就已开始热解，并在540℃左右就已基本热解完毕。而成分中含有较多木质素的木屑（SD）的热解起始温度稍高于CS，在230℃左右开始析出挥发分，并在590℃左右就已基本热解完毕。煤主要是C=C 键(键能为1000kJ/mol)相连的多环芳香碳氢化合物构成的大分子芳香聚合物，分子结合较强，在较低温度下很难断裂，因此煤热解温度较高。从表2-1 工业分析可知，生物质的挥发分含量要远远大于煤。以上因素都可能导致生物质更高的总热解转化率。 从DTG 曲线来看，两种生物质的挥发分开始析出温度为在225℃左右，其最大热解峰温分别为340℃左右（CS）和370℃左右（SD）左右，两种煤的挥发分开始析出温度分别为350℃左右（LC）和440℃左右(MC)，其热解峰温分别约为470℃（LC）和580℃（MC）。煤的挥发分开始析出温度比生物质要高130~210℃，其主要热解阶段温度比生物质要高130~240℃。可见，生物质和煤的热解过程中主要热解阶段温度相差较大，当煤开始热分解时，生物质的大部分已经热解掉了。 因此，使两种物料在相同或相近的温度范围内共热解，生物质中富裕的氢才会尽可能有效的被煤利用而使两者共热解过程中发生协同效应。
低阶煤热解提质技术进展；一、低阶煤概况；煤炭是我国的主要能源,在一次能源结构中占70%左；我国煤炭资源分类及其性质；低阶煤是指煤化程度比较低的煤(一般干燥无灰基挥发；褐煤包括褐煤一号(年轻褐煤)和褐煤二号(年老褐煤；低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约占；褐煤全水分高达20%～60%，收到基低位发热量一；低煤化程度的烟煤原煤灰分一般低于15%，含硫 低阶煤热解提质技术进展 一、低阶煤概况 煤炭是我国的主要能源,在一次能源结构中占70%左右, 预计到2015年煤炭消费量仍将占65%左右。在漫长的地质演变过程中，煤炭的形成受多种因素的作用，致使煤炭品种繁多。依据结构和组成不同，煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤3大类，而每大类又分为若干小类，其中烟煤可分为低变质烟煤和中变质烟煤，低变质烟煤也叫次烟煤，与褐煤一起统称为“低阶煤”。煤阶这一概念用来表示煤炭煤化程度的级别。一般情况下，煤埋藏深度增加，其煤化程度增加，碳含量相应增加。低阶煤在我国煤炭储量及产量中占很高比例。中国煤炭地质总局第三次全国煤田预测，我国低阶煤储量占全国已探明煤炭储量的55%以上，达5612亿吨，其中褐煤占12.7%，低变质煤占42.5%。 我国煤炭资源分类及其性质 低阶煤是指煤化程度比较低的煤( 一般干燥无灰基挥发分＞20%) ，主要分为褐煤和低煤化程度的烟煤。 褐煤包括褐煤一号( 年轻褐煤) 和褐煤二号( 年老褐煤) 2类，约占我国煤炭探明保有资源量的13%，主要分布于内蒙古东部和云南，少量分布于黑龙江辽宁山东吉林和广西等地区，近年发现新疆等区域亦赋存褐煤。 低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约占我国煤炭探明保有资源量的33%，主要分布于陕西、内蒙古西部和新疆，其次为山西、宁夏、甘肃、辽宁、黑龙江等地区，吉林、山东和广西等地区少量赋存。 褐煤全水分高达20%～60%，收到基低位发热量一般为11．71～16．73MJ/kg 。 由于高水分，高含氧量，低发热量，再加上褐煤易风化和自燃的特性，其不适合远距离输送，应用受到很大限制。 低煤化程度的烟煤原煤灰分一般低于15%，含硫量低于1% 鄂尔多斯盆地不黏煤和弱黏煤为特低硫-低硫特低灰-低灰煤。 低阶煤的化学结构中侧链较多，氢、氧含量较高，结果导致其挥发分含量高、含水高、含氧多、易自燃、热值低。根据低阶煤挥发分及氢含量高的特点，通过分级转化利用，可先获得高附加值的油、气和化学品，再将剩余半焦进行燃烧或气化，实现煤炭资源的梯级利用，从而，一方面提高了煤炭利用的能效，另一方面使难以利用的褐煤得到了有效利用，也可大大减少环境的污染。如下图： 城市煤气、工业燃气制氢（可用于煤焦油加氢）IGCC） 烧结焦粉 国家能源科技十二五规划将褐煤/低阶煤提质改性技术和中低温煤焦油制清洁燃料及化学品关键技术列为重大技术研究计划，研究具有自主知识产权的、适应性广的褐煤/低阶煤提质改性技术与工艺，针对中低温干馏焦油开发提取化学品及加氢制清洁燃料先进技术，低阶煤热解提质迎来了一次良好的发展机遇。 二、低阶煤热解 煤的结构特点决定了低阶煤挥发分高、活性强。由于水分和氧含量高而热值 低，直接利用（燃烧或气化）效率低，经济价值远不如高阶煤，大规模开发利用必须先对其进行加工提质。最为科学和常用的方法之一是热解，即“干馏”或热分解“。热解是指煤在隔
热重分析的应用发展及其实验影响因素 钱晶莹10050935 精细优050 摘要：作为一种便捷的分析手段，热重分析技术已在材科学、生命科学、物理和化学科学等研究领域得到了广泛的应用。本文主要介绍这种方法的具体应用实例和在热重分析实验中，对实验结果可能产生影响的因素。 关键词：热重分析应用影响因素 热重分析是在程序控制温度下，测量物质的质量质与温度关系的一种技术。通过所得曲线，对不同的物质，可以判断其使用温度特性、反应性、氧化、分解、吸附、燃烧等情况。 一、热重分析在各个领域中的应用 1、表征高聚物的热分解特性 收集不同生胶和塑料样品，绘制它们的TG和DTG谱图，整理出各材质DTG峰和结炭率。从数据可以看出各种聚合物的裂解是不同的。它们的图形和DTG峰温不同，有的一步分解，有的两步分解(出现二个失重过程，有两个DTG峰)。这些数据可以帮助我们了解聚合物的裂解机理。比较它们的耐热特性，对于定性定量分析未知胶样也是十分有用的。 2、测定烟炱含量 热重法测定烟炱含量基于油中的炭状沉积物——烟炱与氧气在高温下结合，生成二氧化碳而引起一定量的失重来测定烟炱的含量。因在650℃之前内燃机中的大部分组分除烟炱和杂质外均已蒸发及分解，所以在650～750℃之间失重只能是炭状沉积物——烟炱与氧气在高温下结合，生成二氧化碳而引起的失重。 3、药品稳定牲及预测存放期的确定 药品的稳定性和存放期的确定在研究、生产当中有是一个很重要的问题，它直接影响药品的正常安全使用．保障人们的身体健康。而药品的热稳定性和它的热氧降解历程在某种程度上与药品的稳定性有密切关系，也与药品的存放期有很大关连。根据TG曲线数据选择合适的计算热降解的动力学方法，进行动力学参数计算，确定动力学参数n、E、A等。然后根据热降解活化能E的数值大小确定药品的稳定性。一般活化能在几十KJ／mol以上的可认为是稳定的。 4、分析煤的特性 Rosenvold[1]等对21种烟煤作了热分析研究，结果表明利用非等温热重法所测定的挥发分和灰分的含量与美国材料实验标准值(ASTM)很一致。国内的研究也表明，利用TGA法，选择一定的条件，可以进行煤的快速工业分析，其误差在标准方法规定的误差范围之内。清华大学曾利用Dupont1901热分析仪进行了煤的工业分析测定工作，取得了满意的结果。20世纪70年代起，国内外学者普遍采用TGA分析方法判定煤的着火特性、稳燃特性及燃尽特性。热重分析与差热分析或差示扫描量热的结合可以在煤燃烧的全过程中连续得到温度、质量、差热、热量扫描等多种信息。 5、研究模化城市生活垃圾燃烧和热解特性 应用热重分析方法可以模拟出各种工况对生活垃圾（MMSW）的燃烧和热解特性进行研究，比较MMSW 在燃烧和热解条件下特性的异同，以期获得MMSW 燃烧和热解条件下的动力学参数，为城市生活垃圾热处理工艺过程，尤其是反应器设计和优化操作条件提供一定的参数依据。在研究我国城市垃圾组成特点并参考其他各国垃圾组成的基础上，确定、并
第40卷第10期 煤炭科学技术 Vol.40No.102012年 10月 Coal Science and Technology Oct． 2012 煤催化热解技术研究进展 郝丽芳1，李松庚1，崔丽杰2，柯娅妮 2 （1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190； 2.中国科学院研究生院北京100049） 摘 要：基于低温热解以及催化热解方式可以实现低阶煤的高效利用，阐述了用于煤催化热解的催化剂种类及其催化机理；总结了催化热解应用研究过程中催化剂的选择依据；根据催化剂在煤中分散程度和负载方式不同，介绍了目前煤催化热解工艺中ICHP 工艺、多段加氢热工艺、流化床热解工艺、逆流式煤催化热解工艺的特点。最后根据煤热解以及催化热解的特点，提出催化热解的研究重点在于煤分级转化技术的过程调控原理和催化剂定向制备原理。关键词：低阶煤；催化剂；催化热解；热解工艺中图分类号：TQ530.2 文献标志码：A 文章编号：0253－2336（2012）10－0108－05 Research Progress of Coal Catalytic Pyrolysis Technology HAO Li-fang 1，LI Song-geng 1，CUI Li-jie 2，KE Ya-ni 2 （1．National Key Lab of Multi Phase Complex System ，Research Institute of Process Engineering ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190，China ； 2．Graduate School ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ） Abstract ：Due to the low temperature pyrolysis and the catalytic pyrolysis method could have a high efficient utilization of the low rank coal ，the paper stated the type of the catalysts applied to the coal catalytic pyrolysis and the catalytic mechanism．The paper summarized the selection basis of the catalysts in the applied study process of the catalytic pyrolysis．According to the dispersion degree of the catalyst in coal and the different loading mode ，the paper introduced the features of the ICHP technique ，multi stage hydrogenation heating process ，fluidized bed pyrolysis technique ，adverse flow type coal catalytic pyrolysis technique in the present catalytic pyrolysis technique．Finally according to the coal pyrolysis and catalytic pyrolysis features ，the study key of the coal catalytic pyrolysis should be the process adjustment principle of the coal grading conversion technology and the directional preparation principle of the catalyst．Key words ：low rank coal ；catalyst ；catalytic pyrolysis ；pyrolysis technique 收稿日期：2012－05－14；责任编辑：代艳玲 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51104137，51174284） 作者简介：郝丽芳（1978—），女，山西长治人，助理研究员，博士。Tel ：010－82544963，E －mail ：lfhao@https://www.doczj.com/doc/a613364672.html, 网络出版时间：2012－10－1809：32：34；网络出版地址：http ：//https://www.doczj.com/doc/a613364672.html, /kcms /detail /11.2402.TD.20121018.0932.027.html 引用格式：郝丽芳，李松庚，崔丽杰，等．煤催化热解技术研究进展［J ］．煤炭科学技术，2012，40（10）：108－112． 低阶煤储量占我国全部煤炭储量的46%以上，对低阶煤进行低温热解，可充分利用煤分子结构中含氢的潜在优势及丰富的芳香结构以获得液态和气态产品，是一种煤的高效利用方式。近年来，随着循环流化床燃烧技术的发展，将煤热解与半焦燃烧相结合，旨在实现煤炭资源分级利用的热解集成技术的推广，但涉及热解油气产品利用的技术尚未实现商业化，面临的主要问题是热解油品质低（重质焦油组分多）、高温气固分离和油尘分离困难等。其中，重质焦油组分的生成会导致管路堵塞和油尘分离困难，是工艺应用中的核心问题。重质焦油本质上是由煤热解过程中自由基片段的缩聚产生 的，因此，通过低温催化热解影响热解过程中物料的反应历程，实现产品的定向转化，可改善焦油的品质。因此，经催化剂作用改变煤热解产物组成，防止重质焦油生成，是低阶煤热解技术研究中的关键问题。 1煤催化热解机理 煤的热解过程一般包括：基本结构单元中弱键破裂，生成自由基反应，若温度足够高，部分结构单元蒸发，部分结构单元缩合成高分子物质留在半焦中；氢传递反应，使结构单元经自由基反应而缩合，蒸发出来的结构单元通过氢传递变得稳定；高 8 01
日本的煤炭快速热解技术 徐 振 刚 (煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京 100013) 摘要:为了开发独具特色的煤炭快速热解技术,日本先后建立了原料煤处理量分别为7 t/d 和100t/d 的工艺开发和中间试验装置。大量的试验研究结果表明:1t 高挥发分原料煤经过快速热解,大致可以得到低热值为17187MJ /m 3的煤气1000m 3、半焦250kg 、焦油70kg 、苯类(主要是苯、甲苯及二甲苯)35kg ,同时还可副产水蒸气约300kg 。目前,中试研究仍在进行中。 关键词:煤炭;快速热解;气流床 中图分类号:TQ534 文献标识码:A 文章编号:100626772(2001)0120048204 收稿日期:2001-02-12 作者简介:徐振刚(1960-),男,吉林梨树人,高级工程师,现任煤科总院北京煤化学研究所副所长。 为了实现煤炭的洁净与高效利用,提高煤炭产品的附加值,并能从高挥发分煤中同时获得气态、液态及固态的多种化工产品和燃料,日本开发了独具特色的煤炭快速热解技术,并先后建立了原料煤处理量分别为7t/d 和100t/d 的工艺开发和中间试验装置。本文将对日本煤炭快速热解技术的反应器结构、工艺流程、工艺开发研究、中间试验研究以及将来商业化生产装置的物料衡算等有关情况作简要介绍。 1 反应器结构 日本煤炭快速热解技术采用的反应器为两段气流床形式,上段用于煤粉干馏,下段用于半焦气化。下部半焦气化段的作用主要有二:一是为上部煤粉热解段提供热量;二是分离和排出半焦中的灰 (试验表明:半焦中83 14%的灰从气化段底部以液态形式排出,其余部分的灰随煤气带走)。图1为该两段气流床反应器的结构示意图。 图1 日本煤炭快速热解反应器结构示意
热重仪器操作及数据处 理 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
热重分析仪操作方法 （1）、打开氮气（门后黑色气瓶；提供氮气气氛，仪器右侧按钮及流量计可进行检测和调节氮气流量，一般不变，按照现有设置进行即可。开总电源。打开仪器电源（仪器右侧红色按键），进行预热30分钟。打开电脑,打开恒久热分析系统。打开循环水，打开循环水恒温水浴（约为15℃，把循环水插头插上即可；若出水口流量较小，调整水桶位置使管路中气泡排出）。实验时，提前通气排出空气，保证仪器和天平处于氮气气氛中。差热仪需要30分钟，天平需要60分钟（实际试验中30min后，即可开始实验）。（2）、抬起仪器的加温炉，向上提加温炉到限定高度后向逆时针旋转至限定位置。 有两个放坩埚的位置，支撑杆的左托盘放参比物（氧化铝空坩埚），原位不动，起参比作用。右托盘放空白坩埚或试样样品坩埚。坩埚放好后，放下仪器的加温炉。顺时针旋转，双手托住缓慢向下放，切勿碰撞支撑杆。 （3）、试验时，需首先进行空白试验，即右托盘放空白坩埚进行试验，得到基线数据。然后加入试样进行试验。称样品：样品称量一定要精确。使用白色小坩埚，先称小坩埚质量；然后用掏耳勺把样品放入小坩埚中，约5-10mg（取中间值，10mg以下）。（4）、打开恒久软件，点“采集”（软件界面左上角，红色三角按键）。出现“设置参数”窗口，窗口左侧可设置试样名称（试验名称）、样品质量（空白试验不用填写，试样质量需填写准确）、TG量程（不变），其余不变。窗口右侧为升温参数，点“初始”，初始温度为25℃（一般不变）；点“终止温度”，按试验需求设置（如终温850℃，设置900℃，试验结束后，取对应的温度范围内数据即可，仪器自身的问题造成）；点“升温速率”，设置每分钟的升多少度；保温时间不设置。 如果有两个升温速率时，可添加序号进行增加。
实验七热重分析及综合热分析 一、实验目的与任务 1. 了解热重分析的仪器装置及实验技术。 2. 熟悉综合热分析的特点，掌握综合热曲线的分析方法。 3. 测绘矿物的热重曲线和综合热曲线，解释曲线变化的原因。 二、热重分析的仪器结构与分析方法 热重分析法是在程序控制温度下，测量物质的质量随温度变化的一种实验技术。 热重分析通常有静态法和动态法两种类型。 静态法又称等温热重法，是在恒温下测定物质质量变化与温度的关系，通常把试样在各给定温度加热至恒重。该法比较准确，常用来研究固相物质热分解的反应速度和测定反应速度常数。 动态法又称非等温热重法，是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系，采用连续升温连续称重的方式。该法简便，易于与其他热分析法组合在一起，实际中采用较多。 热重分析仪的基本结构由精密天平、加热炉及温控单元组成。图16示出了上海天平仪器厂生产的PRT－1型普通热天平结构原理图；加热炉由温控加热单元按给定速度升温，并由温度读数表记录温度，炉中试样质量变化可由人工开启天平并记录。自动化程度高的热天平由磁心和差动变压器组成的位移传感器检测和输出试样质量变化引起天平失衡的信号，经放大后由记录仪记录。 图16 PRT－1型热天平结构原理图 由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线（TG曲线）。曲线的纵坐标为质量，横坐标为温度。例如固体热分解反应A（固）→B（固）＋C（气）的典型热重曲线如图17所示。
图17 固体热分解反应的热重曲线 图中T i 为起始温度，即累计质量变化达到热天平可以检测时的温度。T f 为终止温度，即累计质量变化达到最大值时的温度。 热重曲线上质量基本不变的部分称为基线或平台，如图17中ab 、cd 部分。 若试样初始质量为W 0，失重后试样质量为W 1，则失重百分数为（W 0－W 1）/W 0×100%。 许多物质在加热过程中会在某温度发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化而出现质量变化，发生质量变化的温度及质量变化百分数随着物质的结构及组成而异，因而可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程，如试样的组成、热稳定性、热分解温度、热分解产物和热分解动力学等。例如含有一个结晶水的草酸钙（CaC 2O 4·H 2O ）的热重曲线如图18，CaC 2O 4·H 2O 在100℃以前没有失重现象，其热重曲线呈水平状，为TG 曲线的第一个平台。在100℃和200℃之间失重并开始出现第二个平台。这一步的失重量占试样总质量的12.3%，正好相当于每molCaC 2O 4·H 2O 失掉1molH 2O ，因此这一步的热分解应按 O H O CaC O H ·O CaC 242℃ 200℃100242 ~ +????→? 进行。在400℃和500℃之间失重并开始呈现第三个平台，其失重量占试样总质量的18.5％,相当于每molCaC 2O 4分解出1molCO ，因此这一步的热分解应按 CO CaCO O CaC 3℃500 ℃40042~ +????→? 进行。在600℃和800℃之间失重并出现第四个平台，其失重量占试样总质量的30％，正好相当于每molCaC 2O 4分解出1molCO 2，因此这一步的热分解应按 2℃800 ℃60042CO CaO O CaC ~ +????→? 进行。 可见借助热重曲线可推断反应机理及产物。
煤灰成分分析coal ash analysis 对煤灰中各种无机氧化物及盐类的分析测定。 灰熔融性ash fusibility 曾称“灰熔点”。在规定条件下测得的随加热温度而变化的煤灰锥变形、软化、呈半球和流动的特性。 变形温度deformation temperature, DT 曾记作T1。灰熔融性测定中煤灰锥体尖端(或棱)开始弯曲或变圆时的温度。 软化温度softening temperature, ST 曾记作T2。灰熔融性测定中煤灰锥体弯曲至锥尖触及托板或变成球形时的温度。 半球温度hemispherical temperature, HT 灰熔融性测定中煤灰锥形变到近似半球形，即灰样高度约等于底长一半时的温度。 流动温度flow temperature, FT 曾记作T。灰熔融性测定中煤灰锥体熔化展开成高度小于1.5mm薄层时的温度。 灰粘度ash viscosity 煤灰在熔融状态下流动阻力的量度。 灰碱度ash basicity 煤灰中碱性组分(铁、钙、镁、锰等的氧化物)与酸性组分(硅、铝、钛的氧化物)之比。 灰酸度ash acidity 煤灰中酸性组分(硅、铝、钛等的氧化物) 与碱性组分(铁、钙、镁、锰等的氧化物)之比。 灰烧结强度ash sintering strength 煤在规定条件下燃烧的过程中，灰渣的耐磨强度和抗碎强度的总称。 灰处理ash handling 对煤在燃烧或气化过程中产生的灰渣,进行处理的作业。 沾污fouling 煤燃烧过程中产生的灰粒对炉壁或后系统设备的沾结和污染。 沾污指数fouling index, fouling factor 灰碱度乘灰中Na2O值。沾污指数RF按小于0.2，0.2―0.5(不含)，0.5―1.0和大于1.0划分成四个等级，分别代表低、中等、高和严重沾污倾向。
里面MAX 最大值 VM (volatile matter) 是挥发份（根据这一条，即可判断该煤是无烟煤） TS (total sulfur) 是全硫T 应该是tatal 全部的意思S 是硫分 ASH(灰分的单词就是ash) 为灰分 C.V. （calorific value）空气干燥基发热量 T.M. （total moisture）是全水M 是水分 FC（fixed cabon）是固定碳 HGI（Hardgrove grindability index）哈氏可磨性指数 SIZE 是粒度0-50mm 占90%以上或者0。-30mm占90%以上。 DB（dry basis）、ADB（air dried basis）、ARB（air received basis）分别是三个不同基准：干燥基、空气干燥基、收到基 G指的是粘结指数(GR.I) Y指的是胶质层最大厚度 第一个指标：水分。 煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。 煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。 现在我们常报的水份指标有： 1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。 2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。 第二个指标：灰分 指煤在燃烧的后留下的残渣。 不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。 灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。 同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。 能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。 第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V 指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。 挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。 在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。 常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。 其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。 添加评论 评论读取中... 请登录后再发表评论! 取消