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馬弗爐（箱式高溫爐）試驗方法

一，實驗?zāi)康?

　　1．掌握煤的工業(yè)分析方法。
　　2．了解煤的使用性能及煤種的判斷方法。
　　3．學(xué)會用經(jīng)驗公式計算煤的低發(fā)熱量。

二、馬弗爐（箱式高溫爐）實驗原理

　　固體燃料煤是由極其復(fù)雜的有機化合物組成的，通常包含碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五種元素及部分礦物雜質(zhì)（灰分A）和水分M。對煤進行成分分析，常采用元素分析和工業(yè)分析兩種方法。其中元素分析可參照GB476—79《煤的元素分析方法》進行；而工業(yè)分析則是我國工礦企業(yè)中采用的一種簡易分析方法，即通過對實驗室中的空氣干燥基煤樣所含揮發(fā)分V、固定碳FC、灰分A和水分M進行測定以得到煤的工業(yè)分析成分的方法。若分別以Vad、FCad、Aad和Mad，表示空氣干燥基下煤樣中揮發(fā)分、固定碳、灰分和水分的重量百分含量，則有：
Vad＋FCad＋Aad＋Mad＝100　　 （4-1）
工業(yè)分析方法由于比較簡單，一般工廠都可進行，且對于了解固體燃料的使用性能已能滿足要求，因而得到廣泛應(yīng)用。
　　馬弗爐（箱式高溫爐）實驗中所遵循的原理為熱解重量法，即根據(jù)煤樣中各組分的不同物理化學(xué)性質(zhì)控制不同的溫度和時間，使其中的某種組分發(fā)生分解或*燃燒，并以失去的重量占原試樣重量的百分比作為該組分的重量百分含量。其中對水分的分析采用常規(guī)測定的方法進行。鑒于空氣干燥基下煤樣中的水分為內(nèi)在水分較難蒸發(fā)，故置于105～110℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，并進行檢查，直至重量變化小于±0．001g為止；對煤的灰分的，分析采用快速灰化法，即將煤樣置于815℃的馬弗爐中灼燒40分鐘，并檢查其燃燒*程度，直至重量變化小于±0．001g為止；而對于揮發(fā)分，由于它是煤炭分類的重要指標(biāo)之一，且是煤樣在特定的條件下受熱分解的產(chǎn)物，故采取將煤樣放入帶蓋的瓷坩堝中，置于900±10℃的馬弗爐中隔絕空氣加熱7分鐘，冷卻后稱重，以失重減去水分即為揮發(fā)分重量。
上述各組分的計算式為：
 

水 分： Mad＝（失重／樣品重）×100） 灰 分：Aad＝（灰重／樣品重）×100 揮發(fā)分：Vad＝（失重／樣品重）×100－Mad

（4-2）

三、馬弗爐（箱式高溫爐）實驗設(shè)備

　　本實驗中用到的主要設(shè)備有：馬弗爐、鼓風(fēng)干燥箱、1／10000天平、玻璃干燥器及稱量瓶、瓷坩堝等。

四、馬弗爐（箱式高溫爐）實驗步驟

　　1．準(zhǔn)備工作
　　將鼓風(fēng)干燥箱、馬弗爐升溫至實驗要求的溫度并制備實驗煤樣。
　　2．水分的測定
　　在分析天平上稱出預(yù)先烘干的帶蓋稱量瓶的空重，然后加入粒度小于0．2mm的煤樣1±0．1g，稱量時讀數(shù)到小數(shù)點后4位。打開瓶蓋，將稱量瓶置入預(yù)先加熱到105～110℃的鼓風(fēng)干燥箱中，煙煤干燥1小時，無煙煤干燥1～1．5小時。取出稱量瓶并加蓋，在空氣中冷卻2～3分鐘后，放入干燥器中冷卻到室溫（約20分鐘），稱重。
　　3．灰分的測定
　　在預(yù)先灼燒并稱出空重的矩形坩堝中加入粒度為0．2mm以下的煤樣1±0．1g，稱量時準(zhǔn)確至小數(shù)點后4位。將坩堝置入已預(yù)熱到850℃的馬弗爐中，在815±10℃的溫度下灼燒40分鐘，取出坩堝在空氣中冷卻5分鐘后，放入干燥器內(nèi)冷卻到室溫（約20分鐘），稱重。稱重后的樣品再進行每次20分鐘的檢查性灼燒，直至重量變化＜0．001g為止（當(dāng)灰分＜15％時可不進行檢查性灼燒），并取zui后一次測定重量進行計算。
　　4．揮發(fā)分的測定
　　在分析天平上稱出預(yù)先在900℃下燒至恒重的帶蓋坩堝的空重，加入粒度＜0．2mm的煤樣1±0．1g，稱準(zhǔn)至小數(shù)點后4位，輕輕振動坩堝待煤樣鋪平后加蓋（若為褐煤或長焰煤則應(yīng)預(yù)先壓塊，并切成約3mm的小塊備用）。將坩堝迅速置入預(yù)先升溫至920℃的馬弗爐中，并在900±10℃的溫度下繼續(xù)加熱7分鐘（若3分鐘內(nèi)爐溫不能恢復(fù)到900±10℃并保持到實驗結(jié)束，則該實驗作廢）。取出坩堝在空氣中冷卻5～6分鐘后，放入干燥器中冷卻到室溫（約20分鐘），稱重。根據(jù)煤樣的焦渣特征及Vdaf值進行煤種類判斷及其低發(fā)熱量的計算。
馬弗爐（箱式高溫爐）焦渣特征，即測定揮發(fā)分時所殘留的焦渣外形特征，共分為八類，即：
　　（1）粉態(tài)：全部是粉末，沒有互相粘連的顆粒；
　?。?）粘著：以手指輕壓即成粉末；
　?。?）弱粘結(jié)：以手指輕壓即成碎塊；
　?。?）不熔融粘結(jié)：以手指用力壓才成碎塊；
　?。?）不膨脹熔融粘結(jié)：焦渣呈扁平餅狀，煤粒界限不易分清，表面有銀白色光澤；
　?。?）微膨脹熔融粘結(jié)：焦渣用手指不能壓碎，表面有銀白色光澤和較小的膨脹泡；
　　（7）膨脹熔融粘結(jié)：焦渣表面有銀白色光澤，明顯膨脹，但高度不超過15mm；
　　（8）強膨脹熔融粘結(jié)：同（7），但高度超過15mm。
　　由于焦渣特性對系數(shù)K1有較明顯的影響，因此在實驗中一定要根據(jù)以上特征對焦渣進行正確分類。

五、馬弗爐（箱式高溫爐）實驗報告

　　1．測定數(shù)據(jù)的記錄及處理
　　2．煤的種類的判斷
　　鑒于我國對煤的種類的劃分是以無灰干燥基揮發(fā)分含量Vdaf為根據(jù)，而Vdaf與Vad之間存在以下的換算關(guān)系：
Vdaf= Vad×[100－（Mad+Aad）]/100 （14-3）
　　則根據(jù)Vdaf可進行煤的種類判斷。
　　3．低發(fā)熱量的計算
　　測定數(shù)據(jù)記錄　　　　　　 表4-1

不同種類煤的揮發(fā)分（Vdaf） 表4-2

根據(jù)測定的Mad、Aad和Vad數(shù)據(jù)，結(jié)合不同的煤種，可按下列公式進行的近似計算：
無煙煤：＝K0－360Mad－38ad－100Vad （kJ／kg）
煙煤：＝100K1－（Kl＋25．12）（Mad＋Aad）－12．56Vad （kJ／kg）
式中：K0、K1為系數(shù)。其中K0可根據(jù)Vdaf查附錄六得，K1則隨Vdaf及焦渣特征改變，可由附錄查得。
4．馬弗爐（箱式高溫爐）計算被測定煤樣的標(biāo)準(zhǔn)燃料值。