煤炭的工業分析包括水分、灰分、揮發分和固定碳的測定。傳統方法需要分布使用馬弗爐、烘箱等設備,步驟繁瑣且誤差較大。熱重分析法是評估
煤炭熱穩定性的常用手段,在煤炭分析中的應用廣泛,主要應用與研究煤炭的熱解、燃燒特性、揮發分釋放、灰分殘留以及反應動力學等。
一、測試原理
煤炭在惰性氣體中受熱時,會經歷熱解過程:揮發性逐漸析出,固定碳和灰分殘留。熱重分析儀通過實時監測煤炭樣品升溫過程中的質量變化,去
繪制質量和溫度以及 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致傳熱差異。
2. 設備:DZ-TGA101 熱重分析設備

3. 設備參數設定
氣氛:高純度氮氣(避免氧化反應,模擬熱解環境),氣體流速通常為50ml/min
溫度程序:室溫至 800°C(具體根據實驗要求調整)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,運行熱重分析儀設備程序,記錄 TG 變化。

5.數據分析
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合水,如圖可以看到50℃至 200℃失重為 7.64%。
5.2 揮發分析階段(200°C—600°C)也就是主熱解階段,有機質進行裂解揮發,生成焦油,CH4 等。始終約為 42.6%。
5.3 終分解階段(600°C—800°C)碳含量進一步分解,然后趨于穩定。
三、熱重分析儀測量煤炭熱穩定性的作用
1. 評估煤炭的熱穩定性。熱重分析儀通過測量煤炭樣品在加熱過程中的質量變化,可以評估煤炭在高溫下的熱穩定性。
2. 分析熱解速率和失重情況。隨著溫度升高,煤炭熱解速率會發生變化。熱重分析儀能夠準確地測量不同溫度下煤炭的質量變化速率,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的快慢程度。
3. 評估添加劑對煤炭熱穩定性的影響。為了提高煤炭的熱穩定性,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行熱重分析,對比質量—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致測試結果波動。
2. 升溫速率:調整合適的升溫速率,過快過慢的速率都會影響測試結果以及反應細節。
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