燃煤过程中产生的废气，烟尘，二氧化硫，氮氧化物怎样计算？

你要把这些废气分别吸收，然后计算。通入已知量的燃烧后的气体

1

SO2鉴定计算：先通过碱石灰，称重，增加的质量是SO2的；2

氮氧化物中NO2的计算

然后通过水，4NO2+H2O=NO+3HNO3，根据谁的增重算出NO2的量，3将通入水后的气体通过干燥剂除水，剩下的就是废气和NO，根据第二步算出NO的量，剩下的就是废气的量。

（一）低温氮吸附类型

图4-7 鄂尔多斯盆地压汞曲线类型（类型a）

通常吸附量是温度和压力的函数。固定温度时，吸附量只随压力而变，这就是吸附等温线。测定的方法有静态法和动态法之分，前者较准确，后者省时间。在静态法中又分容量法和重尺法，前者根据吸附前后气体的压力和体积的变化计算吸附量，后者利用灵敏石英弹簧或精密天平直接测定吸附剂吸附气体后的增重。前人通过实验发现，固体存在许多形状不同的气体吸附等温线，但绝大多数可归纳五类等温线中（图4-9）。

图4-8 鄂尔多斯盆地压汞曲线类型（类型b、c）

第Ⅰ类：吸附量在p/p0（其p0是气体在吸附温度下的饱和蒸气压）很低时迅速上升，继续增加压力时上升减缓，最后达到极限吸附。通常将此极限吸附仅当作是单分子层饱和吸附量。其实，问题并不如此简单。事实上，只要吸附剂是微孔型的，就常能得到这类等温曲线。这种情况下，由于微孔的大小与吸附分子的尺寸同数量级，因此，极限吸附是吸附分子将微孔填充满的结果，而不是表面铺满一分子层的饱和吸附量。第Ⅱ至Ⅴ类等温线都是多分子层吸附的结果。倘若吸附剂是非孔型的，吸附空间没有限制，则所得等温线是第Ⅱ或Ⅲ类的。在p/p0→1 时，吸附量急剧上升，倘若吸附剂是多孔的，但不是微孔型或至少不完全是微孔型的，则吸附空间虽可以容纳多层吸附，但不能是无限的，故吸附量在 p/p0→1 时趋于饱和值，这个饱和值相当于吸附剂的孔充满了吸附质液体，由此可以求得吸附剂的孔体积，其等温线属于第Ⅳ或Ⅴ类，它们与第II或III类的另一区别是在中等p/p0时曲线的上升一般更陡些，这是毛细凝结造成的结果，至于第Ⅱ和第Ⅲ类（或第Ⅳ和第Ⅴ类）的不同，是在等温线起始部分的斜率是由大变小（Ⅱ类、Ⅲ类），还是由小变大（第Ⅲ，Ⅴ类），这与第一层的吸附热究竟是大于还是小于吸附质的液化热有关。

图4-9 物理吸附的五类等温曲线

多孔固体中毛细孔的存在及大小对物理吸附等温线类型具有明显的影响。根据BET理论和Polanyi理论，气体分子在多孔固体的毛细孔中发生凝聚的现象，对毛细凝聚现象的研究能为我们提供有关多孔固体孔结构的信息。

现在来研究多孔固体的吸附。假设孔都是一端开口半径为r的圆筒，筒的大小在中孔范围，且液体对孔壁是完全润湿的。这样，所得的吸附等温线应有图4-10的形状。图4-10中AB线代表低压下的吸附，可以用Langmuir（朗格缪尔）公式或BET公式表示。通常认为，在AB区固体的微孔将被吸附分子填满。当压力达到B时发生了毛细凝聚，这时R与p的关系服从Kelvin公式。因孔大小是一样的，故在B处等温线沿BC垂直上升；在C处毛细孔都被液体充满到图4-10中的弯月面A处，因液面与孔壁形成的接触角为零，故A处的曲率半径为r。压力继续升高，弯月面的曲率将降低（图4-10的虚线B）p=p0时，弯月面的曲率为零，即平面。图4-10中CD段的吸附增量包括孔中由图4-10的A经B变至平面所增加的凝聚液体，以及正常情况下全部外表面因压力由p′增至p0而引起的吸附增加量。实际上，多孔固体的毛细孔通常按大小有一定的分布。因此，图4-10中的BC线将不是垂直上升而是逐渐上升的，这就解释了经常遇到的第Ⅳ类等温线；第Ⅴ类等温线的情形也相似，只是AB区不同。

图4-10 具有半径都是r的圆筒毛细管的多孔固体的吸附等温线

测试多孔固体的物理吸附时，常会遇到逐渐增加气体压力时得到的吸附等温线，与吸附后逐渐降低压力时得到的脱附等温线不相重合，这就是所谓的吸附滞后现象。如果表面是干净的，而又没有化学反应或溶解等过程的干扰，这种滞后现象是可以重复的。图4-11示意了第Ⅳ类等温线的滞后现象。由图可见，脱附线总在吸附线的左上方，由吸附线和脱附线构成的环通常叫作滞后环。

对于口窄腹宽的“墨水瓶”毛细孔（如图4-11所示），吸附时只有压力达到相当于孔的最宽部位（图4-11中的Ra）发生凝聚时，孔才会被凝聚液充满；但在脱附时，必须将压力降至相当于孔颈（图中的Rb）处弯月液面蒸发时，孔中液体才会蒸发出来。

Foster认为滞后现象是吸附时弯月面的形成受到延迟而造成的。如毛细孔是两端开口的圆筒，筒的半径为r。吸附时，开始只能形成两端开口的圆筒形液面，而不能形成弯月形球面。但压力一旦升高到能发生凝聚作用时，整个孔就将为液体充满，因为圆筒形液面越往里收，曲率半径越小，蒸汽压就越低。

图4-11“墨水瓶”形孔的吸附-脱附滞后环示意图

根据De Boer，滞后环的形状大致可归为5类，各对应于一定的孔结构类型。

A型（图4-12）吸附线和脱附线都很陡，而且都发生在中间相对压力的范围。这类滞后环对应的孔结构最典型的是两端开口的圆筒孔；图4-12中右侧绘有可得A类滞后环的某些其他的孔结构。但是，只有在圆筒孔和正多面柱孔的情况下，滞后环上吸附线上升最陡处的压力pa与脱附线上相应的压力pd之间才符合Cohan的规则，即当毛细孔是其他形状时，（pd/p0）2可以大于也可以小于pd/p0。

图4-12 A型滞后环及相应的孔结构示意图

图4-13 B型滞后环及相应的孔结构示意图

B型（图4-13）吸附线平缓上升，压力接近p0时才变陡；脱附线平缓下降，在中间相对压力时才迅速下降。这类滞后环对应的典型孔结构是平行板构成的狭缝毛细孔。吸附时因不能形成弯月面，故不发生凝聚，直到压力接近p0时才开始毛细凝聚。脱附时，因狭缝中已经充满了液体，故只有当压力降至满足与狭缝宽度相应的弯月面有效半径时，液体才自狭缝蒸发出来。

C型（图4-14）吸附线在中间相对压力时很陡，脱附线则很平缓。相应的典型孔结构是锥形或双键形管状毛细孔。吸附时压力达到与小孔半径相应的值时，发生毛细凝聚，直到液体将孔填充到半径相当于R时为止。继续增加压力，曲线平缓上升，直到孔完全为液体充满。脱附时，由大口处开始随压力的降低逐渐蒸发直到小口半径处，曲线始终是平缓下降的。

图4-14 C型滞后环及相应的孔结构示意图

图4-15 D型滞后环及相应的孔结构示意图

D型（图4-15）吸附线平缓上升，只在压力接近p0才迅速上升。而脱附线始终平缓下降。相应的孔结构是由相互倾斜的平板搭成的毛细孔。形成这类滞后环的机理与B类的相似，所不同的只是在此处板与板不平行，因此，脱附线上没有突然下降的部分。倘若孔窄的一边间隔很小，例如只有几个分子直径，则很快形成弯月面，结果就像V字型毛细孔一样，这时吸附和脱附线相重合，滞后环就消失了。

图4-16 E型滞后环及相应的孔结构示意图

E型（图4-16）吸附线上升缓慢，脱附线在中间相对压力时急剧下降。具有瓶形的孔，细口宽躯的毛细管是这类滞后环对应的典型孔结构。吸附时孔逐渐为凝聚液体所充满；但脱附时压力必须降到与小口半径相应的值时，孔中的液体才会蒸发出来，直到凝聚液全部蒸出为止，结果在脱附线上出现突然下降的一段。

（二）准噶尔盆地煤储层低温氮吸附法孔隙特征

1煤储层孔径分布特征

由于氮为化学惰性物质，且在液氮温度下不易发生化学吸附，所以低温氮吸附法是最常用的测定比表面积与孔径分布的方法。其所测得的孔半径范围为03～80 nm，虽然与汞置换法测得的孔隙范围有部分重叠性，但由于二者测试原理与方法有着质的不同，因此同一样品二者重叠段的孔隙含量无可比性。据王昌桂等（1998）研究，随成熟度的增加，煤中小于2 nm的微孔逐渐增加，可以从20%增加到50%，2～25 nm的过渡孔体积百分含量逐渐减小，而25 nm以上的中-大孔则变化不大。

根据低温氮吸附资料（表4-20），准噶尔盆地煤储层的比表面为9734～0171 m2/g，总孔容000098～001873 mL/g，平均孔径8888～11573 nm，微孔占1029%～4833%，过渡孔占4893%～6171%，中孔占297%～281%，以过渡孔和微孔为主。

表4-20 准噶尔盆地煤低温氮吸附特征表

2煤储层孔隙结构特征

（1）低温氮吸附等温线类型

从曲线类型分析，将所测煤样的低温氮吸附曲线与5种典型曲线特征对比发现：准噶尔盆地的煤样低温氮吸附等温线（图4-17）类型仅出现第Ⅲ类吸附等温线，未出现其他类情况。该类曲线呈平滑抛物线状，曲线的前半段上升缓慢或很平缓，后半段则发生急剧上升，表明煤中含有各级别的孔隙，并在其表面上发生了多分子层吸附和毛细孔凝聚。对于这类曲线，吸附质在吸附剂上吸附时，其第一层吸附热比吸附质的液化热的数值小，意味着脱附时第一吸附层以上的分子脱附较第一吸附层分子脱附母体所需的能量要大，因而相对困难些。

图4-17 准噶尔盆地煤储层低温氮吸附典型曲线

无第Ⅰ类吸附等温线表明，煤孔隙表面是非均匀的，孔隙类型复杂多样。而第Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ类吸附等温线未出现，原因在于，液氮吸附法所确定的孔尺寸上限其半径仅为85 nm，而煤中尚含有较多的大于这一孔径范围的孔隙，尚未达到饱和吸附，因此吸附等温线后段也未平缓起来。

从准噶尔盆地煤样低温氮吸附曲线（图4-17）分析，曲线呈两端开口的管状类孔隙模型，相对压力较高处脱附线滞后，即在相对压力等同时，解吸过程的吸附体积大于吸附过程的吸附体积，表明较大孔为开放性孔。一直到相对压力极低至趋近于零，脱吸附曲线才趋于重合，表明较小孔的开放程度也较好。对所测煤样的吸附回线特征分析表明，部分孔隙是两端开口较好、孔直径范围变化较大的管状或板状毛细孔，部分是较均一的平行板状孔。本区开放性孔的发育对煤中孔隙的连通和煤层气流动有利，此类孔结构易于烃类的储集与运移，对煤层气的储集和开采均很有利。

（2）吸附回线与孔结构

孔隙结构类型可以直观地反映烃类在孔隙中储集与运移的难易程度。前述5类常见吸附等温曲线中除了第Ⅰ类外，其余4类吸附等温线往往有吸附分支与脱附分支分离的现象，形成吸附回线。De Boer（1958）归纳总结出了A、B、C、D、E共5种类型吸附回线，每一类均反映了一定的孔结构类型。De Boer总结的这5类吸附回线是典型理想化的孔结构模式，即这些孔具有较均一的形状和大小，倘若孔的形状和大小有一定的分布规律，则常呈现出非典型的回线，它们是几个典型回线的叠加。事实上，煤中孔隙结构类型复杂多样，因此吸附回线所反映的孔结构是煤各级别孔结构的综合反映。

将本区所测煤样的吸附回线（即“解吸曲线”或称“脱附曲线”）与De Boer（1958）的5类典型吸附回线比较发现：煤中孔隙结构类型具有复杂多样性，准噶尔盆地煤储层应属A类曲线的变种，即其吸附分支与脱附分支的分离在整个过程中都存在，两个分支都很陡，以中等相对压力处的分离程度最大，由中等相对压力处向两侧，随其减小和增大，两分支趋于重合。它反映了部分孔隙是两端开口较好、孔直径范围变化较大的管状或板状毛细孔，部分孔隙是较均一的平行板状孔。此类孔结构易于烃类的储集与运移，对煤层气的储集和开采均很有利。

对比盆内两个样品的吸附等温曲线发现：在小于中等相对压力区域，脱附分支与吸附分支的分离程度是昌吉硫磺沟煤样小于阜康三工河煤样，说明昌吉硫磺沟煤样较小孔的开放程度小于阜康三工河煤样。在大于中等相对压力区域则相反，是昌吉硫磺沟煤样大于阜康三工河煤样，且在接近饱和压力时，昌吉硫磺沟煤样脱附回线较阜康三工河煤样的陡，反映昌吉硫磺沟煤样较大孔的开放程度更大。

（三）塔里木盆地煤储层低温氮吸附法孔隙特征

样品的低温氮吸附实验结果表明：塔里木盆地北缘阳霞矿区侏罗纪煤层的BET比表面积为4248 m2/g，BJH比表面积为4631 m2/g，说明该煤层的小到微孔含量较高。盆地南缘和田布雅矿区侏罗纪煤层的BET比表面积为0806 m2/g，BJH比表面积为0873 m2/g，说明该煤层的小到微孔含量较低（表4-21）。

表4-21 塔里木盆地煤储层低温氮吸附实验成果表

将样品的低温氮吸附实验结果作统计分析，可以看出阳霞矿区侏罗纪煤层中孔径＞100 nm的孔隙体积比为111%，面积比为068%，孔径介于100～10 nm的孔隙体积比为405%，面积比为102%，孔径＜10 nm的孔隙体积比为483%，面积比为891%。而和田布雅矿区相应的孔隙体积比分别为213%、601%和86%，相应的面积比分别为28%、319%、607%（表4-22）。

表4-22 塔里木盆地煤储层孔隙特征表

测试结果表明，塔里木盆地煤样的液氮吸附等温曲线基本为3种不同类型。一种是以塔里木盆地北缘阿艾煤矿、阳霞煤产地1号井煤层及塔南和田布雅煤矿为代表，该类曲线前半段上升平缓，呈上凸的形状，后半段急剧上升，表明发生毛细凝聚现象。吸附线与脱附线接近重合，反映的是一端几乎是封闭的毛细管形状且大小变化很大的孔隙结构类型，其孔径在5～10 nm。第二种是以塔北缘阳霞煤产地2号井和俄霍布拉克煤矿为代表，其孔径在5～100 nm，该类曲线上升较平缓，吸附等温线与吸附后逐渐降低压力时得到的脱附等温线不重合，直到相对压力较低时才发生重合，即所谓的吸附滞后现象。第三种以塔北缘俄霍布拉克煤矿为代表，吸附曲线平缓上升，脱附曲线与吸附曲线不重合，且出现多个台阶状，表明有各种孔径的“墨水瓶”状孔隙，这类孔隙不利于煤层气的解吸。

（四）吐哈盆地煤储层低温氮吸附法孔隙特征

将固体与气体接触，气体的分子就会不断地撞上固体的表面，其中有的分子立即弹回气相，有的分子则会在固体表面滞留一段时间才返回气相，从而产生了吸附。分子在固体表面上的滞留是固体表面与吸附分子之间的引力所造成。这种引力大致可分为两类，一类是分子通过Van der Waals（范德华）力吸附在固体表面，称之为“物理吸附”；另一类是分子、原子、原子团通过化学键力吸附在固体表面，称之为“化学吸附”。

低温氮吸附法测定煤的孔隙分布，是基于煤对甲烷的吸附属于物理吸附过程。利用化学惰性气体氮作为吸附剂，在平衡温度条件下，测定不同压力的氮吸附量，通过作图和计算可求得不同孔径的分布。利用吸附等温曲线可判断煤的孔分布、孔隙特征。Brunauer，DeMIng 等根据大量的实验结果，将气体吸附等温曲线分为5类，表明煤中孔中不但有单分子吸附，还存在多层吸附。

1孔隙特征

根据低温氮吸附资料（表4-23），煤储层的BET比表面为0126～1672 m2/g，BJH总孔容000066～001847 mL/g。平均孔径3627～11617 nm。

表4-23 吐哈盆地煤储层低温氮吸附资料统计表

2低温氮吸附等温线类型

测试结果表明吐哈盆地煤的液氮吸附等温曲线基本为两种。一种是以艾维尔沟矿为代表（图4-18），该类曲线前半段上升平缓，呈上凸的形状，后半段急剧上升，表明发生毛细凝聚现象。吸附线与脱附线接近重合，反映的是一端几乎是封闭的毛细管形状且大小变化很大的孔隙结构类型，其孔径在5～10 nm（图4-19）。另一种是以三道岭矿为代表（图4-20、4-21），孔径10～100 nm（图4-20，4-21），这类曲线上升较平缓，吸附等温线与吸附后逐渐降低压力时得到的脱附等温线不重合，即所谓的“吸附滞后现象”。Krae mer和 mcBain认为这是一种“墨水瓶”现象，即吸附时只有压力达到相当于孔的最宽部位发生凝聚，孔才会被凝聚液充满；但在脱附时，必须将压力降到孔颈处于弯月液面蒸发时，孔中液体才会蒸发出来。吐哈盆地低变质煤具有较高的微孔隙，可能就是由于煤中含较多的未充填的细胞腔，它由细胞壁的破裂或更小的孔而得以与其他孔隙、裂隙连通，由此形成大量的“墨水瓶”孔，这类孔隙有利于煤层气的储存，但不利于煤层气的解吸。

图4-18 艾维尔沟矿煤低温氮吸附等温曲线图

图4-19 艾维尔沟矿煤的微孔隙分布图

图4-20 三道岭矿煤低温氮吸附等温曲线图

图4-21 三道岭矿煤微孔隙分布图

（五）伊犁盆地煤储层低温氮吸附法孔隙特征

煤的低温氮吸-脱附曲线特征表明，伊犁盆地煤的孔隙分为封闭性孔隙和开放性孔隙。相对压力较高和较低处脱附曲线滞后，表明较大孔和较小孔均为开放性孔。相对压力较高处脱附曲线滞后，表明较大孔为开放性孔；相对压力较低处吸脱附曲线又重合，表明较小孔为封闭性孔。开放性孔的发育对煤中孔隙连通和煤层气排放运移有利。实验结果亦表明，伊犁盆地侏罗系煤层的总比表面积介于0668～1175 m2/g，总孔容介于000472～000793 mL/g，平均孔径8409～11665 nm，大于100 nm的中孔占2176%～2740%，介于100～10 nm的小孔占6682%～7133%，小于10 nm的微孔占578%～691%。表明该区煤层小孔占绝对优势（表4-24）。

表4-24 伊犁盆地煤储层低温氮吸附特征

煤的等温吸附实验表明，伊犁盆地原煤的饱和吸附量（VL）为134 m3/t，可燃质饱和吸附量为157 m3/t，这说明该区煤储层储气能力较弱，这对煤层气开发是极为不利的。Langmuir压力（PL）179 MPa（表4-25）。等温条件下，吸附量与储层压力呈正相关。随着压力的增高，吸附量变大，在0～4 MPa区间段，吸附量随压力增加而以较高的斜率近似呈线性增长，此后增长率逐渐变小，直至吸附量达到饱和状态。

表4-25 伊犁盆地煤储层等温吸附特征

（六）柴达木盆地煤储层低温氮吸附法孔隙特征

根据样品的低温氮吸附实验结果，柴达木盆地及祁连山地区侏罗系煤储层的比表面为00676～2501 m2/g，其中以柴北缘鱼卡矿区煤样的比表面最高，达2501 m2/g；柴北缘大煤沟矿部分地区和祁连地区的大通矿区及默勒矿区煤样的比表面大于2099 m2/g；柴北缘绿草山矿区、旺尕秀矿区和祁连地区木里矿区、海德尔矿区煤样的比表面较低，均在0828 m2/g以下。

BJH总孔容000042～00364 mL/g；平均孔直径5367～1299 nm，其中，微孔占014%～7017%，过渡孔占2662%～7633%，中孔占322%～5131%，除绿草山、木里矿区及旺尕秀和大煤沟矿区的部分地区煤样以中孔及过渡孔为主外，其他地区均以过渡孔及微孔为主。样品的低温氮吸附实验结果见表4-26。

表4-26 柴达木盆地及祁连地区煤储层低温氮吸附实验结果表

将样品的低温氮吸附实验结果作统计分析，可以看出，柴北缘鱼卡矿区侏罗纪煤层中孔径＞100 nm、介于100～10 nm和＜10 nm的孔隙体积比分别为322%、2662%和7017%，相应的面积比分别为017%、597%和9386%。大煤沟矿区相应的孔隙体积比分别为622%～1830%、3184%～7319%和851%～6194%，相应的面积比分别为042%～378%、929%～6042%和3580%～9029%。大头羊矿区侏罗纪煤层中相应的孔隙体积比分别为3339%、5504%和1157%，相应的面积比分别为736%、3787%和5476%。旺尕秀矿区侏罗纪煤层中相应的孔隙体积比分别为1477%、3600%和4923%，相应的面积比分别为099%、889%和9011%。

祁连山含煤区木里矿区侏罗系煤储层相应的孔隙体积比分别为5131%、4855%和014%，相应的面积比分别为2733%、7114%和154%。大通矿区侏罗系煤层相应的孔隙体积比分别为1167%～1687%、5269%～7633%和1200%～3044%，相应的面积比分别为167%～264%、2337%～5394%和4400%～7496%。海德尔矿区相应的孔隙体积比分别为1913%、5738%和2349%，相应的面积比分别为218%、2830%和6952%。默勒矿区相应的孔隙体积比分别为1385%、6754%和1861%，相应的面积比分别为180%、3734%和6085%（表4-27）。

表4-27 柴达木盆地及祁连地区煤储层孔隙特征表

测试结果表明，柴达木盆地及祁连地区煤样的液氮吸附等温曲线基本为3种。第一种是以柴北缘绿草山煤矿为代表，该类曲线前半段上升平缓，呈上凸的形状，后半段急剧上升，表明发生毛细凝聚现象。吸附线与脱附线接近重合，反映的是一端几乎是封闭的毛细管形状且大小变化很大的孔隙结构类型，其孔径在5～10 nm。第二种是以柴北缘大煤沟煤矿为代表，其孔径在5～100 nm，该类曲线上升较平缓，吸附等温线与吸附后逐渐降低压力时得到的脱附等温线不重合，直到相对压力较低时才发生重合，即所谓的“吸附滞后现象”。第三种以柴北缘鱼卡煤矿为代表，吸附曲线平缓上升，脱附曲线与吸附曲线不重合，且出现多个台阶状，表明有各种孔径的“墨水瓶”状孔隙，这类孔隙不利于煤层气的解吸。

（七）鄂尔多斯盆地煤储层低温氮吸附法孔隙特征

1孔隙特征

物理吸附靠的是普遍存在于分子之间的van der Waal力。因此，吸附量主要取决于表面积的大小，而不是表面的特殊性质（例如化学性质），其吸附量是随气体压力而变化的。

根据低温氮吸附资料（表4-28），鄂尔多斯盆地煤储层的比表面为0208～1285 m2/g，其中石炭-二叠系煤储层比表面相对较小，如铜川桃园及吴堡五一煤矿山西组煤层比表面分别是0208 m2/g和2748 m2/g。侏罗系煤层以陕西榆林地区及神北地区煤的比表面较高，如榆林跳沟煤的比表面为1285 m2/g。而内蒙古东胜煤田低变质煤及汝箕沟高变质煤的比表面均较低。BJH总孔容00007～00154 mL/g，平均孔径475～1478 nm，微孔占441%～958%，过渡孔占473%～7916%，中孔占0～6907%（表4-29），除汝箕沟矿区侏罗系煤以中孔及过渡孔为主外，其他地区均以过渡孔及微孔为主（图4-22）。

表4-28 鄂尔多斯盆地煤的低温氮测试结果表

表4-29 鄂尔多斯盆地煤低温氮测试煤孔径分布一览表

图4-22 鄂尔多斯盆地煤的低温氮测试孔隙分布图

固体对气体的吸附量为许多因素所决定，除了固体和气体本身的品种以外，还取决于气体的压力、温度和固体的比表面（指1克固体的总表面积），后者又取决于固体的细分状态、特别是固体的孔结构。与液体不同，固体表面的原子不能自由移动，因此，固体表面总是凹凸不平的。固体的表面积是一种与测定方法有关的相对性质，利用气体吸附法测定固体的比表面，就是用吸附分子作为一种“尺”来量固体的表面积。显然，这种测量的结果也会因所选用的吸附分子的大小、形状不同而异。其实，无论用什么方法测定，其结果都不可避免地带有一定的相对性。在研究活性炭的孔结构的基础上（图4-23），将孔按尺寸分为微孔（孔半径小于10 nm）、小孔（孔半径在10～100 nm之间）和中孔（孔半径大于100 nm）。实验结果表明，绝大多数表面主要来自微孔。由于煤级、煤组分等不同，煤储层比表面和孔隙结构可以有很大差别。

根据比表面分布曲线，鄂尔多斯盆地煤储层比表面曲线类型可分为4类。第一类，比表面来自微孔和小孔，其贡献相当（图4-24a）。第二类，比表面主要来自小孔（图4-24b）；第三类，比表面主要来自微孔，中孔有一定的贡献（图4-24c）；第四类，比表面基本上是由孔径3 nm的微孔所贡献（图4-24d）。测试样品中，比表面分布曲线属于第四类的，占大多数，且主要是中低煤级煤储层，如陕西府谷五一矿、神北新民矿区的华石矿及柠条塔矿、榆横矿区的跳沟煤矿。第一类主要分布在中高变质煤储层中，如宁夏汝箕沟煤矿及陕西铜川矿区。第二类分布于低煤级煤储层，如内蒙古东胜煤田；第三类出现于中低煤级的高镜质组含量煤储层，如甘肃华亭矿HK80号样。

图4-23 活性炭的微孔体积分布图

图4-24 鄂尔多斯盆地煤储层比表面曲线类型

2低温氮吸附等温线类型

鄂尔多斯盆地煤储层低温氮等温吸附曲线类型主要有3种类型。

第一类型属B型，以内蒙古东胜煤田低煤级侏罗系中低煤级煤储层为代表，其吸附线平缓上升，压力接近p0时才变陡（图4-25c）；脱附线平缓下降，在中间相对压力时才迅速下降，属孔结构是平行板构成的狭缝毛细孔。显微裂隙测定结果也表明，该区煤储层微裂隙相当发育。

第二类为D型，以陕西府谷矿区五一矿中煤级为代表（图4-25b），吸附线平缓上升，只在压力接近p0才迅速上升。而脱附线始终平缓下降，并与吸附线相重合。这类煤储层多发育一端尖灭的不平行的裂隙。

图4-25 鄂尔多斯盆地煤储层低温氮等温吸附曲线类型

第三类为E型，以陕西神北新民矿区柠条塔煤矿为代表（图4-25a、4-24d），其吸附线上升缓慢，脱附线在中间相对压力时急剧下降。属“墨水瓶”孔发育型。

煤炭化验流程

采样

↓

用破碎机破碎至6毫米以下 →

取10克左右做全水

↓

用二分器缩分（或手工缩分）

↓

用鼓风干燥箱烘干煤样

↓

用密封式制样机制成02毫米以下煤样

↓

取09~11克精确至00001克做灰分（用高温炉项目2快灰）

取09~

11克精确至00001克做分析水（用鼓风干燥箱）

取09~11克精确至00001克做发热量（用量热仪）

取09~11克精确至00001克做挥发份（用高温炉项目6做挥发份）

取50毫克做全硫

实验方法

1．

全水（Mt)

称取6毫米以下煤样10克精确至0001克，放入事先升温至145度的鼓风干燥箱内，烘干30分钟，在空气中冷却约5分钟后放入干燥器15分钟后称量（无干燥器的，将样品冷却至室温）。

全水=（烘前总重-烘后总重）/烘前样重100

2分析水（Mad）

称取02毫米以下煤样1克精确至00001克，放入事先升温至145度的鼓风干燥箱内，烘干30分钟，在空气中冷却约5分钟后放入干燥器15分钟后称量（无干燥器的，将样品冷却至室温）。

分析水=（烘前总重-烘后总重）/烘前样重100

3。灰分（Aad）

打开高温炉电源，按“选项”键使“项目”显示“2”，然后按下“启动”和“消音”，“程序”显示“2”仪器自动升温至850度后报警。

用灰皿称取02毫米以下煤样1克精确至00001克

打开炉门将试样放在炉门口，缓慢将试样推入炉膛中央的高温带，（注意！不要是使煤样爆燃，烟囱阀应打开）然后关上炉门按下“启动”键，仪器自动向815度恒温40分后报警结束

取出后在空气中冷却约5分钟后放入干燥器15分钟后称量（无干燥器的，将样品冷却至室温）。

灰分=（烧后总重-烧前皮重）/烧前样重100

4。挥发分（Vad)

打开高温炉电源，按“选项”键使“项目”显示“3”，然后按下“启动”和“消音”，“程序”显示“3”仪器自动升温至920度自动报警

用挥发份坩埚称取02毫米以下煤样1克精确至00001克

打开炉门将试样放在炉门口，迅速将试样放入炉膛中央的高温带，（注意！烟囱阀应关闭，三分钟内炉温必须升至900度）然后关上炉门按下“启动”键，仪器自动向900度恒温7分钟后报警，取出煤样。

取出后在空气中冷却约5分钟后放入干燥器15分钟后称量（无干燥器的，将样品冷却至室温）。

挥发份=（烧前总重-烧后总重）/烘前样重100–

Mad

怎样粗略判断煤炭的水分？

水分的识别，粗略判断为：抓一把，捏一下，自然的松开。如果手心里的煤自然的散开，从手指缝隙漏出，没有明显的湿润感，这个水分应该就是5%；如果煤有成跎，但没有超过1/3，应该是6%；超过2/3是7%，煤砣上有手指印，8%，有水滴9%……

对煤样全水分测定的技术要求

⒈试样的粒度需要符合国标要求，试样粒度应小于13mm。若粒度太大，则在规定的时间内干燥不完全，会使测定结果偏低；粒度也不应太小，否则，在采制样的过程中会使外在水分有所损失，使得测定结果也偏低。

⒉干燥温度必须按国标要求加以控制。干燥箱的温控性能要良好，对干燥箱要求带有鼓风装置，这一方面可使箱内各部位温度均匀(105～110℃)，另一方面也可加速箱内水分从排气孔中排出，有利于煤样中水分完全蒸发。

⒊干燥时间必须按国标要求加以控制。干燥时间应为试样达到完全干燥的程度所需要的最短时间。但也不必随意廷长干燥时间，这将会增加煤样的氧化程度及浪费电能和时间。

煤炭含硫量检测知识-硫分分级

级别名称 代号 干燥基全硫分（St,d）范围/%

特低硫煤 SLS ＜045

低硫煤

LS 045～085

中硫煤 MS 086～150

中高硫煤 MHS

151～300

高硫煤 HS ＞300

无烟煤和烟煤的硫分在基准发热量

级别名称 代号

干燥基全硫分（St,d）范围/%

特低硫煤 SLS ＜050

低硫煤 LS

050～090

中硫煤 MS 091～150

中高硫煤 MHS

151～300

高硫煤 HS ＞300

煤炭质量标准——煤的固定碳分级

本标准适用于煤炭生产和使用中对煤的固定碳分级。

2 引用标准

GB 212煤的工业分析方法

3 煤的固定碳按下表进行分级

序号

级别名称 代号 分级范围（FCd），% 试验方法

1 特低固定碳煤 SLFC ≤4500 GB 212

2 低固定碳煤

LFC ＞4500～5500

3 中等固定碳煤 MFC ＞5500～6500

4 中高固定碳煤 MHFC

＞6500～7500

5 高固定碳煤 HFC ＞7500～8500

6 特高固定碳煤 SHFC ＞8500

煤质分析化验基准间的换算

煤质分析化验中，有些基准在实际中是不存在的，是根据需要换算出来的；有些基准在实际存在，但为了方便，有时不进行测试，而是根据已知基准的分析化验结果进行换算，这样就简单多了。

化验室中进行煤质分析化验时，使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的，它所处的状态为空气干燥状态。所以，化验室中用分析煤样进行分析化验时，其基准为分析基（又称为空气干燥基）。

分析煤样分析基化验结果，是化验室中直接测到的，是最基础的化验结果，是换算其它基准的分析化验结果的基础。

各种基准间的换算公式：

干基的换算：　　Xd=100Xad/(100-Mad)%

式中：　　Xad——分析基的化验结果；

Mad——分析基水分；　　Xd——换算干燥基的化验结果。

收到基的换算：　　Xaf=(100-Mar)/(100-Mad)%

式中：　　Mar——收到基水分；　Xar——换算为收到基的化验结果。

无水无灰基的换算：　　Xdaf=100Xad/(100-Mad-Aad)%

式中：　　Aad——分析基灰分；

Xdaf——换算为干燥无灰基的化验结果。

当煤中碳酸盐含量大于2%时，上式的分母中还要减去碳酸盐中CO2含量。

煤炭分析化验分析方法

煤炭分析化验是个比较复杂的问题，也是一个专门的学科，在高等院校开设有煤质化验专业，但在工业企业中的分析项目远不如想象的复杂，只要能指导我们的生产并能合理判断煤质的好坏就行。下面作一简要介绍：

煤质分析主要包括两个部分，即工业分析和元素分析，通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。

这两种分析均是借助于仪器进行物理或化学方法的分析。

1、元素分析

煤的元素分析主要按照《GB/T 476-2001

煤的元素分析方法》进行。

煤是由植物变成的，因此，植物的成分碳、氢、氧、氮便是煤的主要成分。另外，在煤的形成、开采和运输过程中还有其他物质加入。经过分析，煤的主要成分包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种主要元素以及水分（W）和灰分（A）。元素分析就是对煤的元素构成进行详细分析，根据需要分析项目可以减少。

2、工业分析

煤的工业分析按照《煤的工业分析方法(GB/T212-2001)》进行。

煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据。对国家标准种，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，

又叫煤的全工业分析。

企业具体要开展的煤质分析化验项目要根据情况确定，而不必每一项指标都去检测。

煤质热值和工业分析试验问题

1、煤质工业分析中，挥发份的测定要求高温炉（马弗炉）后部带一烟囱，请问这个烟囱起什么作用？实验过程对烟囱的开关有严格要求吗？

在装有烟囱的高温炉内测定挥发分，应将烟囱出口挡板关闭或用耐火材料堵住。

2、外水的测定中，要求干燥箱的通风孔打开，请问这个通风孔是指箱体顶部的外接温度计插孔吗？还是另有通风孔？实验过程中开通风孔有何意义？

通风孔和箱体顶部的外接温度计插孔是在一起的，只要把外面的盖一拧开即可。在升温的时候，可以把它关上，可以提高升温的速度。在做煤样期间应该打开通风孔，这样有利于蒸发的水分（水蒸汽）往外跑，更能提高试验煤样水分的精确性。

3、不同的燃烧皿对煤炭热值测定有何影响

①新的燃烧皿直接用来测定，会出现发热量偏低的现象。所以在使用前，应当将燃烧皿放入800℃的高温炉中烧至恒重再测定。

②不同厂家的燃烧皿，因厚薄深浅不同，质量也不尽相同。在大量的实践中我们发现，轻而薄的燃烧皿测得的热值要比重而厚的燃烧皿高。所以，在精密测量热值的时候，要尽量使用大小、重量相对一致的燃烧皿。

煤炭化验仪器应用相关知识

1、使用高温炉应注意哪些问题？

答：（1）要放在牢固的水泥台面上，周围不应有易燃易爆物质。（2）在炉内用碱性物质熔融试样或灼烧沉淀物时，应严格控制操作条件，最好在炉底预先铺一层耐火板，以防止腐蚀炉膛。

2、煤在锅炉中是如何燃烧的？

答：（1）干燥阶段。（2）挥发份析出及其燃烧阶段。（3）焦碳燃烧阶段。（4）燃尽阶段。

3、什么叫发电煤耗和供电煤耗？

答：发电煤耗：每发一度电所消耗的标准煤量（折合成发热量为29271MJ/KG的煤）。供电煤耗：扣除厂用电后发电厂向外界每供一度电所消耗的标准煤量。

4、试述可能产生采样系统误差的原因？

答：（1）采样点分布不均匀、不合理，如多分布在煤堆周围、车厢边沿、皮带两旁等，因而多采了大块煤。（2）采样工具（或采样器）进料开口宽度太小，大块煤采不到。（3）子样质量偏小，采到的子样的粒度组成不能代表它邻近的煤的粒度组成。（4）子样数目太少，失去了煤的代表性。（5）采样周期性恰好与被采煤质波动性周期相吻合，致使采到的煤样的煤质发生单向偏差。

5、怎样制全水分煤样？

答：测定全水分煤样的制备可根据其水分含量的多少按下列方法进行：（1）对含水分少的煤样，将煤样直接破碎到规定粒度6mm以下，稍加掺和摊平后，用九点法缩分出不少于05kg的煤样，立刻装入密封容器中（装样量不超过容器容积的3/4，下同）。（2）对含水分较多的煤样，可用破碎机一次破碎到粒度小于13mm，并缩分出不少于2kg的煤样，立刻装入密封的容器中。（3）对于含水分多而不能顺利通过破碎机的煤样，应先将其中的特大块煤选出，并破碎到粒度约为13mm以下，掺和后用九点法分出2kg，立刻放入密封的容器中。不管哪种煤样，都应做到制备要及时，缩分操作要迅速。将制备好的全水分煤样，称出质量，贴好标签后，连同记录迅速送化验室。全水分煤样若需缩分时，可将煤样稍混合摊平后立即用九点法缩取。

6、怎样制空气干燥状态的工业分析煤样？

答：在制备煤样中，当煤样粉碎到全部通过02mm的筛子后，须用空气进行干燥，使之达到空气干燥状态。空气干燥可按下列方法进行：（1）将制备好的02mm煤样放入洁净而干燥的盘子中，摊成均匀薄层。（2）将装有煤样的盘移到预先调节好温度的干燥箱中，控制温度不超过50℃,每小时称量一次，直到连续干燥1h后，煤样质量变化不超过01%，即达到空气干燥状态。（3）煤样移出干燥箱，稍冷却后，装入煤样瓶中，装入的煤样量应不超过煤样瓶容积的3/4，以便使用时混合。

7、测定全水含量有那些注意事项？

答：测定全水分最关键的是保持煤采样时的全部水分，不允许有损失，因此，操作要求如下：（1）采取的全水分煤样应保存在密封良好的容器内，并存放在阴凉干燥的地方。（2）制样速度要快，最好用密封式破碎机。（3）制备全水分煤样时，要求不应过细，若需用较细的煤样，则选用密封式破碎机制样，或采用两步法进行全水分测定。（4）全水分是规范性的测定项目，因此，要严格按照标准中的规定要求进行操作。（5）全水分送至化验室后应立即测定。（6）在称取煤样前，应将密封容器中的煤样混合至少1min后再称量。

8、为什么对装有热煤样的称量瓶要规定冷却时间？

答：因为称量瓶从干燥箱中取出来时，热的干燥煤样吸湿性极强。当温度急剧下降时，因称量瓶内产生微负压而吸入潮湿空气，使干燥过的煤样增重，水分测定结果偏低。为此，规定称量瓶从干燥箱中取出应立即加盖，置入干燥器中冷却到室温后称量（约20min）。

9、为什么灰分测定结果称为灰分产率？

答：灰分不是煤中所固有的。灰分是当煤在高温下燃烧时，除其中可燃部分生成气态化合物逸出外，矿物质也发生复杂的化学变化，最终形成以硅、铝氧化物成分为主的物质。温度和燃烧条件不同，所生成灰分量和灰分的组成也各有差异，可见，灰分是燃烧中经过一系列分解化合复杂反应后剩下的残渣。因此，称灰分测定结果为灰分产率或灰分，而不称为灰分含量。

10、测定灰分注意那些事项？

答：（1）高温炉通风良好，且要正确安装烟囱。（2）热电偶位置要正确。（3）灰皿在炉膛内的位置要合适。（4）灰皿要放置在恒温区域内。（5）煤样要完全灰化。（6）空气中冷却时间要一致。

11、为什么要称挥发分产率而不称为挥发分含量？

答：两者含义不同，挥发份含量往往被人理解为是原来煤中的一个组成部分，是固有的，而实际上它是煤在特定的条件下受热分解的产物。不同的温度有不同的挥发分产率，其化学成分也有差异，所以挥发分的测定结果不宜称挥发分含量，称挥发分产率更为确切。

12、测定发热量对电力生产的意义？

答：（1）它在煤质计价、编制消耗定额和供应计划、核算发电成本和计算能源利用效率等方面都以发热量为依据。（2）在设计锅炉上，对设计炉膛负荷、选则磨煤机容量、计算物料平衡的重要参数。（3）是锅炉热平衡、配煤燃烧及负荷调节的主要依据，同时又是计算煤耗的依据之一。

13、测发热量的房间应具备那些条件？

答：（1）应单独一个房间。（2）室内温度应尽量恒定。（3）室内应无强烈的空气对流和能发热的热源。

14、什么叫弹筒发热量？

答：单位质量燃料（气态除外）在充有氧气的氧弹内完全燃烧（其终态燃烧产物温度为25℃）这是所释放的热量为弹桶发热量。

15、什么叫高位发热量？

答：即弹桶发热量减去硝酸形成热和硫酸、二氧化硫形成热之差后所得的热量。

16、什么叫低位发热量？

答：高位发热量减去水（煤中氢燃烧生成的水和煤中的水）的汽化热后所得的热量。

17、为什么规定每年对痒弹做不低于20MPa的水压试验？

答：（1）燃料在氧弹内剧烈燃烧，并迅速产生热量，使的氧弹内压力迅速升高很多。（2）对于长期使用的氧弹，其弹体和连接环的螺纹，往往因腐蚀或磨损而增加了松动度，从而降低了抗耐压性能。

18、标定热容量为何选用苯甲酸？

答：（1）提取方法简单，易获得稳定的晶体结构，纯度高性能稳定。（2）吸湿性能低。（3）常温下挥发性能低。（4）完全燃烧时其热值接近被测燃料的热值。

19、什么是煤的内在水分？

答：指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中，在实际测定中，是指煤样达到空气干燥状态时所保留的那部分水。

20、什么是煤的外在水分？

答：吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔穴中的水分，在实际测定中，是指煤样达到空气干燥状态时所失去的水分。

21、测定挥发份应怎样操作才能得到正确的结果？

答：（1）称量前坩埚应在900±10℃的温度下灼烧至恒重。（2）称取的试样质量应在1±001g范围内，并使试样摊平。（3）高温炉要有足够的恒温区。（4）坩埚要符合要求。（5）测定时要注意观察炉温在3分钟内要恢复到900±10℃。（6）热电偶要安装正确并要定期校验。（7）炉子要密封。（8）坩埚架要符合要求。

22、氧弹量热仪主要包含那些部件？

答：氧弹、内筒、外筒、搅拌器、量热温度计。

23、长期放置的煤会发生那些变化？

答：（1）发热量降低。（2）挥发分变化。（3）灰份产率增加。（4）元素组成发生变化。（5）抗破碎强度降低。

24、制样室一般应备有那些设备？

答：（1）破碎设备。（2）缩分设备。（3）筛分设备。（4）还有手工磨碎煤样的钢板、钢辊。（5）十字分样板、平板、铁锹等。

25、简述挥发分对锅炉燃烧有什么影响？

答：（1）高的煤易着火，火焰大、燃烧稳定，但火焰温度较低；挥发份低的煤，不易点燃，燃烧不稳定，化学和机械不完全燃烧损失增加严重时甚至引起熄火。

26、怎样修约有效数字？

答：四舍六入五成双：（1）拟舍弃数值的第一位大于5则进1；（2）拟舍弃数值的第一位等于5，且5后面的数字并非全为0时则进1；（3）拟舍弃数值的第一位等于5，且5后面的数字全为0时，若5前面是奇数，则进1成双，若5前为偶数则舍弃。

数显鼓风干燥箱使用注意事项

使用注意事项：

1、该设备属于功率较大高温设备，使用时要注意安全，防止火灾、触电及烫伤等事故。

2、严禁干燥易燃易爆及酸性物品。样品放置时不能堵塞风道及排气孔，干燥时应逐步缓慢升温。

3、干燥箱附近严禁放置易燃易爆物品（如有机溶剂、高压气瓶等）、酸性及腐蚀性物品。

4、使用时不得超过额定温度，以免损坏加热元件。

5、经常清除箱内残留物，保持干燥箱清洁。

6、定期检查电路系统是否连接良好。

使用方法

1、合上电源。

2、打开仪器电源开关到“ON”。

3、取下保护罩，将测量/设定拨向“设定”，旋至所需温度（顺时针增大，反之减小），后拨向“测量”，盖上罩。

4、如需鼓风请将其打至“ON”。

5、选择加热功率“LOW”或“HIGH”（“HIGH”全功率加热，升温快）。

6、当温度到预定值，红绿灯交替工作，温度值以箱顶温度计为准。

7、调好温度后打开箱门，放入试样，关好门，记好时间。

8、用后关闭全部开关，最后断开电源。

使用天平有何注意事项？

使用任何天平前必须首先归零（有的天平要看水平），然后可以称量。使用后必须使砝码回位。有电源时必须停电。

注意事项：

（1）在同一试样的测定工作中必须用同一台天平，同一套砝码测定；

（2）在同一试样测定的几次称量过程中，不得多次调零。

（3）所称物体质量不得超过天平最高载重量的1/2。

（4）不能在天平上称量过冷或过热的物体。

（5）被称物体不得与称盘直接接触。有潮解性，挥发性的物质必须在有盖的容器内，有腐蚀性的物质应放在密封容器内盛重。

（6）称量时，被称物体放左盘，砝码放右盘，均应置于称盘中心。

（7）旋转制动旋钮时，应缓慢均调，使天平梁平稳地启动或制动，如指针仍在摆动时，应待指针将近中心零点时制动。

（8）向天平称盘中加上或取下物品时，在加减法码或开关天平玻璃门时，必须先将天平制动。

（9）在加减物品或加减砝码后，必须将各门完全关闭后，再启动天平读取读数。

（10）往盘中加砝码时，应按一定的次序。

（11）应用镊子夹取砝码,不得用手拿取。

（12）每台天平有固定的砝码，整套砝码不得拆散又用于另一台天平。

（13）防止阳光直射天平，用完天平后应及时罩上防尘罩。

（14）天平内应保持清洁，应用软毛刷或绸布擦拭灰尘或洒落的试样。如零件上有脏渍，可用绸布沾上无水酒精擦净。

（15）天平内应放置硅胶，并定期更换，烘干处理