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精准的计算对煤炭运营成功至关重要。 通过计算以获得各类主要参数,包括用于确定煤炭等级的灰分和热值等。

遍布全球的SGS化验师和专家团队通过一系列煤炭计算和指标分析获取煤炭样品的热值、总氢、焦炭反应指数 (CRI) 和焦炭反应后强度 (CSR)。 我们提供符合国际标准的、可靠的第三方测试和计算结果。

以下是SGS煤炭和焦炭专家常用的术语和公式。 这些计算可供参考,但SGS不保证所有的数据或公式均符合最新标准。 从事煤炭贸易的客户应熟悉合同中所采用的现行标准。

***净热值计算——参照ASTM D5865 - 12 / ISO 1928-2009
***通过水分转换不同的基态——参照ASTM D3180 / ISO 1170

  1. 基转换因子:
    参照: ASTM D3180 / ISO 1170——转换为不同的水分基

    1. AD因子(将AD 转换为指定水分(NM)): (100-NM)/(100-ADM)
      NM = AD / ((100-NM)/(100-ADM))

    2. Dry 因子 (将AD 转换为 Dry) (100-ADM)/100
      Dry = AD / ((100-ADM)/100)

    3. AR 因子 (将 Dry 转换为AR (100-TM)/100
      AR = Dry x ((100-TM))/100)

    4. DAF 因子 (将 Dry 转换为DAF) (100-Dry Ash)/100
      DAF = Dry / ((100-干灰)/100)

  2. 其中:
    TM 是全水分
    ADM 是空气干燥水分(分析试样水分)
    NM 是指定水分
    AR 是收到基
    AD 是已测定(空气干燥)基
    Dry 是干燥基
    DAF 是干燥无灰基

  3. 两步法全水分公式(参照ASTM D3302第10节)
    在煤炭样品太潮湿或量太少故缩分或破碎可能会造成明显水分损失时,采用两步法测定全水分。
    TMar, % = [Rm,ad, % x (100 – Fm,ad, %) / 100] + Fm,ad %
    TM = 全水分;Fm = 游离水分;Rm = 残余水分

  4. 热值转换因子: 参照: ASTM 5865-12 X1.4. & ISO 1928-9 10.5
    J/g = kcal/kg 除以0.238846 或乘以4.1868
    J/g = Btu/lb 乘以2.326或除以 0.429923
    kcal/kg = J/g 乘以0.238846 或 除以4.1868
    kcal/kg = Btu/lb 除以1.8或乘以0.555556
    Btu/lb = J/g除以2.326 或乘以0.429923
    Btu/lb = kcal/kg乘以1.8或除以0.555556

  5. CO2排放因子 (指令2003/87/EC )指令2007/589/EC
    CO2排放因子tCO2/TJ =
    = 收到基碳x 3.667 x [10,000/净热值(p)] (单位为kJ/kg)
    = 收到基碳x 3.667 x [2388.46/净热值(p)] (单位为 kcal/kg)

    CO2排放因子的标准不确定度 (tCO2/TJ)
    作为新欧洲委员会(EC)CO2排放报告要求的一部分, 分析实验室要报告归因于实验室分析的“CO2排放因子的标准不确定度”,以标准偏差的形式表达之。

    ISO可再现性值C(db)1.00%和GCV(db)300J / g转换为收到基,被用以计算不确定度。

  6. 燃料比
    = 固定碳 / 挥发分




  7. 煤炭中的氢: 参照 ASTM 3180 / ISO 1170
    根据与样品水分中是否含有氢可报告氢值,相关转换规定如下。  

    采用以下转换以报告氢(包括或不包括水分中的氢):

    已测定总氢 (ad):包括分析试样水分中的氢

    1. 氢((不包括水分中的氢)
      氢(干燥基)= [总氢 (ad)-(AMx0.1119)] x (100/(100-AM))

    2. 氢(包括 水分中的氢)
      氢(ar) = [总氢 (db) x ((100-TM)/100)]+(0.1119*TM)

    3. ISO 1170 空气干燥基氢不包括分析试样水分中的氢
      氢(空气干燥基)= 总氢(已测定)- (分析试样水分 x 0.1119)

      基于水的原子量的氢和氧
      氢 = 水分 X 0.1119
      氧 = 水分 X 0.8881

  8. DMMF计算
    干燥无矿物成分计算(参照ASTM D388 )

  9. 采用元素分析估算总热值的经验公式
    (参照: 煤类型学—物理—化学—结构,作者DW Krevelen,1993年第三版528页) 关于干基(DB)的所有输入结果以重量百分比表达。
    DULONG (1820) = (80.8 x C) + (344.6 x H) – (43.1 x O) + (25 x S) BOIE (1953) = (84 x C) + (277.7 x H) – (26.5 x O) + (15.0 x N) + (25 x S)
    SEYLER (1938) = (123.9 x C) + (388.1 x H) + (25 x O2) - 4269 NEAVEL (1986) = (81.05 x C) + (316.4 x H) – (29.9 x O) + (23.9 x S) - (3.5x Ash)
    MOTT 和 SPOONER (1940) OXYGEN < 15% = (80.3 x C) + (339 x H) - (34.7 x O) + (22.5 x S) GIVEN (1986) = (78.3 x C) + (339.1 x H) – (33.0 x O) + (22.1 x S) + 152

    MOTT和 SPOONER (1940) 氧> 15% = (80.3 x C) + (339 x H) - (36.6 x O) + (0.17 x O2) + 22.5 x S  

    注: 这些公式不适用于混煤。 以上注解亦适用于Seylers Formula公式


    摘录自《煤》— D.W. Krevelen(第529 页)“所有的经验公式都是基于一些理论基础对原来的Dulong公式的修改,以适应煤炭热值的经验数据,从而成为事实上的经验关系由GIVEN (1986) 和 NEAVEL (1986)给出的相关性是最可靠的。“

  10. 净热值(NCV)的计算和转换因子
    参照: 净热值(ASTM D5865-12 )
    在0.1 Mpa (1 Atm) 恒压下物质燃烧产生的热量,伴之形成的任何水保持为蒸汽形式。

    关于恒压的ASTM D5865-12 / D3180
    Qv-p= 0.01 * RT * (Had / (2*2.016)) - Oad / 31.9988 - Nad / 28.0134)
    Qh = 0.01 * Hvap * (Had / 2.016)
    Qmad = 0.01 * Hvap * (Mad / 18.0154)
    Qmar = 0.01 *Hvap * (Mar / 18.0154)
    Qvar = Qvad *((100-Mar) / (100-Mad))
    Qpad(net) = Qvad(gross) + Qv-p - Qh – Qmad
    Qpd(net) = (Qvad(gross) + Qv-p - Qh) * (100/(100-Mad)
    Qpar(net) = ( Qvad(gross) + Qv-p - Qh) * (100 - Mar) / (100 - Mad) – Qmar

    其中:
    Qv-p = 与因燃烧反应引起的该气相体积变化相关的能量
    R=通用气体常数[ 8.3143 J / (mol* K)]
    T = 标准热化学参考温度(298.15 K)
    Had = Had,m – 0.1119 * Mad (总氢 – 水分中的氢)
    Oad = Oad,m – 0.8881 * Mad (总氧 – 在水分中的氧)
    Hvap =在恒压下水的汽化热(43985 J/mol)
    Qh =样品中氢含量的汽化热
    Qmad = 分析试样中水的汽化热
    Qmar = 样品中全水分的汽化热
    原子量:  O2= 31.998 / N2= 28.0134 / H22.016 / H2O = 18.0154

    ISO 1928-2009之关于恒容
    Qv, net, m,J/g =( Q gr,v,d - 206.0 [ wHd ] ) x (1-0.01xMT) - (23.05x MT)
    Qv, net,m,kcal/kg = ( Q gr,v,d - 49.20 [ wHd ] ) x (1-0.01xMT) - (5.51x MT)

    ISO 1928-2009之关于恒压
    Qp, net,m,J/g =
    { Q gr,v,d - 212.2 [ wHd ] - 0.8 x [wOd + wNd] } x (1- 0.01MT) - 24.43 x MT
    Qp, net,m,kcal/kg =
    { Q gr,v,d - 50.68 [ wHd ] - 0.191 x [wOd + wNd] } x (1- 0.01MT) - 5.84 x MT

    [ wHd ] = 样品中的氢含量减去水分中的氢
    w(H)d = w(H) x 100/100-MT
    MT= 全水分

  11. Seyler公式
    采用Seyler公式和其他类似计算方法(如Dulong公式)根据元素分析和热值测定结果可估算煤炭的各类参数。

    ISO 1928 2009 总热值测定
    ISO标准是唯一允许根据Seyler公式计算结果估算氢含量的国际标准。

    Seyler公式仅适用于大多数烟煤。
    注1: 当估算的Hdb小于3 %时不适用
    注2: 当Odaf 大于15 %时不适用
    注3: 在低阶煤、无烟煤或石油焦和烟煤的混合煤炭装运情况下不适用于估算氢
    注4: 不适用于低阶煤、无烟煤、石油焦或焦炭

    ISO 1928 2009 的 E.3.3部分
    wH = 0.07 x w(V) + 0.000165 x qv,gr,m - 0.0285 x [ 100 - MT- w(A) ]
    w(H)——是样品中的氢含量减去水分中所含的氢,以质量百分比计
    w(V)——是样品的VM含量,包括水分MT ,以质量百分比计
    W(A)——是样品灰分含量,包括水分含量MT ,以质量百分比计
    qv,gr,m——是样品总CV,包括水分含量MT ,单位为焦耳/克

  12. 焦炭平均粒度 (参照ISO 728附录A)
    = (B(a-c)+C(b-d)+…+J(h-k) +100j)/200

    其中: a、b、c、d ... h、j、k是连续筛孔径,单位为mm ; A、B、C、D ... H、J、K是每个筛子的筛上物累积百分比。

    注: 孔径为“a”的筛子具有能使所有焦炭通过的最小孔径(即 A = 0%)。 孔径为“k”的筛子是任何焦炭均不能通过的假设性筛子(k=0mm ,K=100 %)。

焦炭反应指数 (CRI) 和焦炭反应后强度 (CSR)

当焦炭在鼓风炉中下降时,会与逆流的CO2发生反应, 并受到摩损。 这些并行过程减弱焦炭强度并与之发生化学反应,其所产生的过量粉末可能会降低鼓风炉载荷的渗透率。 SGS能在合理的测试周期中完成CRI和CSR测试,并提供高度准确的结果。 通过CRI和CSR测试可确定煤炭在炉中燃烧时产生的能量。

CRI/CSR测试可检测焦炭在高温条件下与二氧化碳的反应能力,以及反应后的焦炭在转鼓试验中的强度。 测试中,从1公斤毛样中提取2个200克(19*22mm)大小的焦炭平行样品,放置于CO2反应舟内,保持1100度,反应2小时。反应后的焦炭在I 形转鼓中以每分钟20转的速度转600转,随后称重。 + ⅜” 焦炭的重量百分比等于CSR。 大多数鼓风炉要求焦炭的CSR 大于60,CRI 小于25。SGS致力于提供准确的、具有成本效益的鼓风炉焦炭分析。

SGS是世界领先的煤炭和焦炭分析测试服务提供商。 我们的分析数据能够确保煤炭和焦炭产品获得最优的性能和回收率。