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煤发热量与灰分快检分析
2021-05-26 20:45:49   


• 应用概述

       煤的发热量是衡量煤质最重要的指标之一,其中碳是煤中最主要的可燃成分,也是煤中最基本的成分,其含量约占35%~85%,氢是煤中单位发热量最高的元素,但含量不多。另外煤中氧和硫的含量也会影响煤的发热量,本研究对于煤的发热量的快检分析是基于以上元素含量的分析进行的。

       煤中不能燃烧的矿物质在燃烧后形成灰分,是煤中的杂质。灰分容易隔绝可燃物与养护剂的接触,使得煤不易充分燃烧,同时灰分的排放也会污染环境,因此准确估计煤中灰分具有重要的实际意义。

       安科慧生研制的高灵敏度X射线荧光光谱仪MERAK-CEMII和快速基本参数法(Fast FP),通过对仪器结构及软件分析方法的优化,大幅提高对轻质元素的分析能力,结合自建的数学模型,能快速估计煤的发热量及灰分,同时具有样品制备简单、分析速度快、分析成本低等优势。

• 实验数据

(1)线性
煤中的碳和硫线性度如下图。



(2)准确性
在收集的16种煤标准样品中,种类包括了气煤、肥煤、气肥煤、焦煤、弱粘煤、贫瘦煤、无烟煤、长焰煤。热值范围为13.90~32.22MJ/kg,灰分范围为5.39~51.68%,估计结果及偏差如下表所示。

发热量(MJ/kg) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
给定值 22.83 13.9 30.52 32.22 31.41 30.51 25.01 27.19
测试值 23.54 14.27 31.00 33.18 30.95 30.28 24.74 26.92
偏差 3.1% 2.7% 1.6% 3.0% 1.5% 0.8% 1.1% 1.0%
发热量(MJ/kg) 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16#
给定值 23.25 27.27 28.65 29.06 22.16 26.09 28.38 24.21
测试值 25.31 26.44 27.75 28.45 21.31 26.92 27.82 23.81
偏差 8.9% 3.0% 3.1% 2.1% 3.9% 3.2% 2.0% 1.7%
 
灰分(%) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
给定值 31.80 51.68 11.37 5.39 11.35 13.33 27.50 21.73
测试值 29.44 51.75 11.89 6.41 10.66 12.42 26.31 20.74
偏差 7.4% 0.1% 4.6% 18.8% 6.1% 6.8% 4.3% 4.5%
灰分(%) 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16#
给定值 24.67 20.87 17.63 17.87 34.24 20.90 19.93 27.30
测试值 24.94 22.39 19.65 16.92 34.83 20.59 19.47 29.14
偏差 1.1% 7.3% 11.5% 5.3% 1.7% 1.5% 2.3% 6.7%
 
通过对部分煤灰标准样品的分析,MERAK-CEMII对不同种类煤的发热量以及灰分均具有较为准确的估计。


• 方法原理

 发明专利
【专利名称:一种高灵敏度单色激发多元素X射线荧光光谱仪,专利号:ZL201510567341.1】



1、硬件核心技术:高灵敏度X射线荧光光谱仪(HS XRF®


(1)单色化激发
         降低X射线管出射谱经样品散射线背景干扰2个数量级

(2)聚焦激发
         能量聚焦,增加SDD探测器接受样品元素荧光射线强度

(3)二次靶技术
         采用二次靶技术,激发XRF易检测的常量元素


2、软件核心技术:快速基本参数法(Fast FP®
软件著作权

(1)对X射线过程建立数学模型和数据库
(2) 正确计算基体、谱线干扰、背景扣除
(3) 采用少量标样即可得到精确定量结果





• 方法特点

 操作简单
 分析速度快
样品制备约每个样品十分钟,仪器分析5分钟内;


便携式,型号:PHECDA-ECO                                                 台式机,型号:MERAK-CEMII                  

• 应用特点

   速度快
   5分钟可以完成样品从制备到分析;

   现场检测
   PHECDA-ECO可以完成现场完成煤质发热量和灰分的快速检测;

   检测成本低
   单个样品分析成本降低至5元/样品;

   扩展性
   可以扩展分析煤质杂质元素含量和粉煤灰、煤矸石中元素含量分析。


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