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熱重分析法測試煤炭的熱穩(wěn)定性

發(fā)布時間:2025/3/31 11:32:19

  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?!?/span>

  2.設(shè)備:DZ-TGA101熱重分析儀

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  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。

圖片1.jpg

  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(jī)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)。


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