煤对二氧化碳化学反应性的测定方法(图)

2017-09-20  来自: 鹤壁市英泰电子电器有限公司 浏览次数:618

1、范围      

本标准规定可测定煤对二氧化碳化学反应性的方法提要所用的煤样、仪器设备,测定步骤和结果表述。      

本标准适用于褐煤、烟煤、无烟煤及焦炭。      

2、方法原理      

煤的化学反应性又称活性,系指在一定温度下煤与某种气体介质如二氧化碳、氧及水蒸气等化学反应性能。      

测定煤反应性的方法很多。本标准方法是以在一定温度下,煤将二氧化碳转化为一氧化碳的转化率作为其化学反应性指标。本方法的优点是,测定结果在生产实际中有一定的指导意义,试验设备简单,操作简便、测定结果重复性和再现性良好。     

3、方法提要    

先将煤样干馏,除去挥发物(如试样为焦炭则不需要干馏处理)。然后将其筛分并选取一定粒度的焦渣装入反应管中加热。加热到一定温度后,以一定的流量通入二氧化碳与试样反应。测定反应后气体中二氧化碳的含量,以被还原成一氧化碳的二氧化碳占通入的二氧化碳量的百分数,即二氧化碳还原率α(%),作为煤或焦炭对二氧化碳化学反应性的指标。      

4、试剂       

4.1无水氯化钙(HGB3208):化学纯       

4.2硫酸(GB/T625):化学纯,相对密度1.84       

4.3氢氧化钠(GB/T629)或氢氧化钾(GB/T2306):化学纯       

4.4钢瓶二氧化碳气:纯度98%以上。       

5、仪器设备       

5.1反应性测定仪,应具有以下技术要求:        

反应炉:炉膛长约600mm,内径28~30mm;最高加热温度可达1350℃的硅碳管竖式炉。       

反应管:耐温1500℃的石英管或刚玉管,长800~1000mm,内径20~22mm,外径24~26mm。       

温度控制器:能按规定程序加热,控温精度±5℃,最高控制温度不低于1300℃。       

5.2试样处理装置,应具有以下技术要求:       

管式干馏炉:带有温控器,有足够的容积,温度能控制在(900±20) ℃。       

干馏管:耐温1000℃的瓷管或刚玉管,长550~660mm,内径约30mm,外径33~35mm。       

5.3气体分析器:奥式气体分析器或者其他二氧化碳气体分析器,测定范围为0~100%,精度为±2%。       

5.4铂铑10-铂热电偶和镍铬-镍硅热电偶各一对。       

5.5热电偶套管:长500~600mm,内径5~6mm,外径7~8mm的刚玉管两根。       

5.6气体流量计:量程0~700mL/min(在气压低与799.9hPa即600mmHg柱的地区要用量程较大的流量计)。       

5.7圆孔筛:直径200mm,孔径3mm和6mm,符合板厚小于3mm的工业筛标准,并配有底和盖。        5.8气体干燥塔:内装氯化钙(4.1)。       

5.9洗气瓶:内装浓硫酸(4.2)。       

5.10稳压贮气筒。       

5.11水银气压计:测量范围799.9~1066.6hPa,精度0.13hPa,分度值1.33hPa,工作温度-15~45       

6、测定准备       

6.1试样的制备与处理。       

6.1.1按GB474规定制备3~6mm粒度的试样约300g。       

6.1.2用橡皮塞把热电偶套管(5.5)固定在干馏管中,并使其顶端位于干馏管的中心,将干馏管直立,加入粒度为6~8mm碎瓷片或碎刚玉片至加热电偶套管露出瓷片约100mm,然后加入试样至试样层的厚度达200mm,再用碎瓷片或刚玉片充填干馏管的其余部分。       

6.1.3将装好的试样的干馏管放入管式干馏炉中,使试样部分位于恒温区内,将镍铬-镍硅热电偶插入热电偶套管中。       

6.1.4接通管式干馏炉电源,以15~20/min的速度升温到900℃时,在此温度下保持1h,切断电源,放置冷却到室温,取出试样,用6mm和3mm的圆孔筛(5.7)叠加在一起筛分试样,留取3~6mm粒度的试样作测定用。粘接性馁处理后其中大于6mm的焦块必须破碎使之全部通过6mm筛。       

注:煤样也可以用100cm3的带盖坩埚在马弗炉内按6.1.4规定的程序处理。      

6.2反应性测定仪的安装       

6.2.1连接各部件并使各连接处不漏气。       

6.2.2用橡皮塞将热电偶套管固定在反应管中,使套管顶端位于反应管恒温区中心,将反应管直立,加入粒度为6~8mm碎刚玉片或碎瓷片至热电偶套管露出刚玉碎片或瓷片约50mm。       

7、测定步骤       

7.1将热处理后3~6mm粒度的试样加入反应管,使料层高度达100mm,并使热电偶套管顶端位于料层的中央,再用碎刚玉片或碎瓷片充填其余部分。       

7.2将装好试样的反应管插入反应炉内,用带有导出管的橡皮塞塞紧反应管上端,把铂铑10-铂热电偶插入热电偶套管。       

7.3通入二氧化碳(4.4)检查系统有无漏气现象,确认不漏气后继续通二氧化碳2~3min赶净系统内的空气。       

7.4接通电源,以20~25/min速度升温,并在30min左右将炉温升到750℃(褐煤)或800℃?9烟煤、无烟煤),在此温度下保持5min。当气压在(1013.3±13.3)hPa(760±10mmHg柱0室温在12~28时,以500mL/min的流量通入二氧化碳(如气压和室温偏离前述规定,应按附录A(标准的附录)校准),通气2.5min时用奥式气体分析器在1min内抽气清洗系统并取样.停止通入二氧化碳,分析气样中的二氧化碳浓度(若用仪器分析,应在通二氧化碳3min时记录仪器所显示的二氧化碳浓度)。       

7.5在分析气体的同时,继续以20~25/min的速度升高炉温。每升高50℃按7.4的规定保温、通二氧化碳并取气样分析反应后气体中的二氧化碳浓度、直至温度达到1100℃时为止。特殊需要时,可测定到1300℃。       

8、数据处理及结果报告       

8.1根据以下关系式绘制二氧化碳还原率与反应后气体中二氧化碳含量的关系曲线:

煤对二氧化碳化学反应性的测定方法(图)-鹤壁市英泰电子电器有限公司

煤对二氧化碳化学反应性的测定方法(图)-鹤壁市英泰电子电器有限公司

式中:α—二氧化碳还原率%                  

a—钢瓶二氧化碳气体中杂质气体含量%                   

V—反应后气体中二氧化碳含量%       

:当钢瓶二氧化碳的纯度改变时,必须重新绘制a与V的关系曲线。       

8.2根据测得的反应后气体中二氧化碳含量V,从a-V曲线上查得相应的二氧化碳还原率a。        8.3结果报告       

每个试样做两次重复测定,按GB/T483规定的数据修约规则,将测得的反应气体中的二氧化碳含量V,修约到小数后一位,从a-V曲线上查得相应的二氧化碳还原率a,将测定结果填入附录B(提示的附录)所示的表中,以温度为横坐标,a值为纵坐标的图上标出两次测定的各试样结果点,通过各点按最小二乘法原理绘一条平滑的曲线——反应性曲线将测定结果表和反应性曲线一并报出。       

9、精密度       

任一温度下两次测定的a值与反应性曲线上相应温度下a值的差值应不超过±3%。       

附录A       

(标准的附录)       

二氧化碳流量的调整。        

A1 如果测定时气压与室温偏离(1013. 3±13.3)hPa和12~28,则二氧化碳流量应按式(A1)进行调整: 

煤对二氧化碳化学反应性的测定方法(图)-鹤壁市英泰电子电器有限公司

式中:V—需通入的二氧化碳流量,Ml/min                   

p—大气压力,hPa                   

t—室温, ℃       

A2 如果计算值在(500±20)mL/min范围内,仍可按500mL/min的流量通二氧化碳。       

附录B

煤对二氧化碳化学反应性的测定方法(图)-鹤壁市英泰电子电器有限公司

附加说明:本标准由中华人民共和国能源部提出。本标准由煤炭科学研究院北京煤化学研究所归口并负责起草。本标准起草人陈丽珠、姚恩题。本标准于1962年首次发布,1977年第一次修订。   

GB—220   89代替GB—220   77