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[煤分析专区] 煤的燃烧特性综合实验
发布时间：2009/6/13  阅读次数：1037  字体大小: 【小】 【中】【大】
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煤的燃烧特性综合实验
4 实验目的
　　在烧成无机非金属材料过程中需要消耗大量的热量，目前该热源仍需从燃料的燃烧过程中获得。在我国，尽管煤炭资源非常丰富，但是大多数为劣质煤，其应用受到限制，特别是在水泥行业中的应用。随着世界经济的发展，对能源的需求越来越大，如何有效利用煤炭资源是当前面临的难题。以往对煤的评价仅从煤的工业分析值和煤的发热量两个参数，但与实际应用情况并不相符。因此，必须建立新的煤的品质评价体系和标准。本实验通过煤的工业分析、发热量的测定等传统分析方法和热失重分析、差热分析等现代研究手段和因此了解煤的燃烧特性，是合理地选用燃料燃烧设备及组织燃烧过程的前提，也是达到高产、优质、低消耗生产效果的关键，因此非常重要。
　　本实验与最新研究进展紧密结合，使学生较全面的了解反映燃料品质、描述燃料燃烧特性的基本方法，通过不同的实验分析方法从不同角度揭示煤的燃烧信息，而实现对煤燃烧特性的综合评价。
4 实验要求
　　1．掌握煤的工业分析和氧弹法测定发热量的方法。
　　作为固体燃料的煤是由极其复杂的有机化合物组成的。就其所含元素而言，主要有碳、氢、氧、氮、硫、部分矿物杂质及水分。煤的工业分析方法是我国工矿企业中经常采用的一种简易的分析方法，即通过对实验中风干煤样（空气干燥基）所含水分、灰分、挥发分和固定碳的测定，得到煤的工业分析组成，同时还可以根据煤的工业分析结果和焦渣特性计算煤的发热量。煤发热量的测定是把一定量的试样放在密闭的充氧弹筒（俗称氧弹）中完全燃烧。氧弹置于盛水的内筒中，并被水完全浸没。根据内筒水温的升高，计算出试样的发热量。通过这两项的测试结果，可以基本判断煤的品质。
　　2．掌握热重分析和差热分析的基本原理。
　　差热分析是将试样与参比物质在相同条件下加热或冷却，测量试样与参比物之间的温差与温度的关系，从而给出材料结构变化等相关信息。由于煤在加热的过程中会发生水分的蒸发、挥发分的释放及固定碳的燃烧等物理和化学变化，通过差热分析曲线，可以知道发生这一变化所对应的温度。
　　热重分析法就是在程序控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种分析技术。通过测量物系质量随温度或时间的变化来揭示或间接揭示固体物系反应的机理和/或反应动力学规律。通过热失重曲线，可以确定煤的着火温度，即将热天平置于一封闭炉中，加热炉缓慢升温，记录炉内分别为空气及氮气情况下煤（煤焦）的失重曲线。将这两条曲线画在一个图中，则当曲线出现分离点时就表明颗粒着火了（即焦炭着火了）和判断煤的着火方式。通过热失重曲线，可以得到燃烧最大速度对应温度、燃尽对应温度、着火温度等参数。
　　3．掌握计算机处理数据的基本方法
　　由于本实验的实验数据较多，同时还涉及到差分处理，通过人工处理较困难，要求学生会利用常用数据处理软件——Excel和Oringin来处理数据，并对实验数据进行分析。
4 实验内容
　　1．煤的工业分析
　　2．煤的发热量测定
　　3．煤的差热分析(参考差热分析实验)
　　4．煤的热失重分析
4 数据处理（用Origin软件，以热失重数据处理为例）
1.Origin软件启动


2.导入数据
　　通过“复制”、“粘贴”命令可以将数据导入。


3.作质量－时间图
　　（1）选择“质量”一栏，按鼠标右键，选择画线（line）命令，即可以得到质量——时间曲线。




4.作温度－时间图
　　（1）通过“Plot”—“Line+Symbol”命令，将实验温度改变为纵坐标的值，即可以得到“温度—时间曲线”，通过该曲线可以看出升温速率是否匀速。




5.质量－时间曲线拟合（求最大燃烧速率的确定）
　　（1）选择“质量—时间”曲线，通过“Analisis”—“Fit Polynomial”命令进行曲线拟合，并选择相应参数，可以得到拟合曲线。






　　（2）通过“Analysis”—“Calculus”—“Diff/Smooth”命令对“质量－时间”曲线求导，即可以得到质量变化最大所对应的时间及质量最大变化率。




6.着火温度的确定
　　在“质量—时间”曲线上，以样品的质量作一条水平线，以质量变化速率最大的时间点作切线，两线相交于一点，以该交点作X轴的垂线，与“质量—时间”曲线的交点所对应的时间即为着火温度点。


7. 燃尽时对应温度的确定
　　燃尽度：已燃烧的可燃质份额

　　α：燃尽度
　　m0：样品的原始质量
　　m：某一时刻样品的质量
　　m∞：不能分解的残余物质质量

8. 特性指数的测定

（1） 挥发份释放特性指数D


（2）煤的燃烧特性指数S


（3）煤粉着火特性的指数Fz


（4） 煤的综合可燃性指标S

4 效果评价
　　本实验着重考察学生对基本实验技能（差热分析和热失重分析）的灵活应用能力和对煤质传统的评价方法的掌握。同时还要考察学生对实验数据的处理能力以及通过不同的测试方法得到的实验数据之间的关联能力，最终掌握对煤质的综合评价方法。
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