煤炭的工業(yè)分析包括水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的測定。傳統(tǒng)方法需要分布使用馬弗爐、烘箱等設(shè)備，步驟繁瑣且誤差較大。熱重分析法是評估煤炭熱穩(wěn)定性的常用手段，在煤炭分析中的應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用與研究煤炭的熱解、燃燒特性、揮發(fā)分釋放、灰分殘留以及反應(yīng)動力學(xué)等。

　　一、測試原理　

　　煤炭在惰性氣體中受熱時，會經(jīng)歷熱解過程：揮發(fā)性逐漸析出，固定碳和灰分殘留。熱重分析儀通過實時監(jiān)測煤炭樣品升溫過程中的質(zhì)量變化，去繪制質(zhì)量和溫度以及DTG微分曲線，從而分析其熱解特性。

　　二、實驗測試步驟

　　1.樣品準(zhǔn)備：將煤炭樣品研磨至均勻粉末，取15—30mg樣品避免因顆粒不均導(dǎo)致傳熱差異。　

　　2.設(shè)備：DZ-TGA101熱重分析儀

　　3.設(shè)備參數(shù)設(shè)定　

　　氣氛：高純度氮氣（避免氧化反應(yīng)，模擬熱解環(huán)境），氣體流速通常為50ml/min

　　溫度程序：室溫至800°C（具體根據(jù)實驗要求調(diào)整）升溫速率建議20°C/min　

　　4.測試過程將樣品均勻平鋪于坩堝底部，避免堆積，運行熱重分析儀設(shè)備程序，記錄TG變化。

　　5.數(shù)據(jù)分析

　　煤炭熱解階段隨著溫度的升高主要分為三個階段

　　5.1干燥脫水階段（室溫—200℃）脫出吸附水和部分結(jié)合水，如圖可以看到50℃至200℃失重為7.64%。

　　5.2揮發(fā)分析階段（200°C—600°C）也就是主熱解階段，有機質(zhì)進(jìn)行裂解揮發(fā)，生成焦油，CH4等。始終約為42.6%。

　　5.3終分解階段（600°C—800°C）碳含量進(jìn)一步分解，然后趨于穩(wěn)定。

　　三、熱重分析儀測量煤炭熱穩(wěn)定性的作用　

　　1.評估煤炭的熱穩(wěn)定性。熱重分析儀通過測量煤炭樣品在加熱過程中的質(zhì)量變化，可以評估煤炭在高溫下的熱穩(wěn)定性。　

　　2.分析熱解速率和失重情況。隨著溫度升高，煤炭熱解速率會發(fā)生變化。熱重分析儀能夠準(zhǔn)確地測量不同溫度下煤炭的質(zhì)量變化速率，即熱解速率。通過分析熱解速率曲線，可以了解煤炭熱解反應(yīng)的快慢程度。

　　3.評估添加劑對煤炭熱穩(wěn)定性的影響。為了提高煤炭的熱穩(wěn)定性，有時會添加一些添加劑。熱重分析儀可以用來評估這些添加劑的效果。通過在添加和未添加添加劑的情況下分別對煤炭進(jìn)行熱重分析，對比質(zhì)量—溫度曲線的差異。

　　四、實驗過程中的注意事項　

　　1.樣品的均勻性：如果樣品顆粒不均勻可能導(dǎo)致測試結(jié)果波動。

　　2.升溫速率：調(diào)整合適的升溫速率，過快過慢的速率都會影響測試結(jié)果以及反應(yīng)細(xì)節(jié)。

返回列表