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2023年3月20日发(作者：9类轴承)煤对二氧化碳化学反应性的测定
一、煤对二氧化碳化学反应性测定的意义
煤的反应性，又称活性。是指在一定温度条件下，煤与各种气体介质(如二氧化碳、
氧气、空气和水蒸气等)发生化学反应的能力。反应性强的煤，在气化和燃烧过程中，
反应速度快，效率高。尤其当采用一些高效能的新型气化技术时，反应性的强弱直接影
响到煤在炉中反应的情况、耗氧量、耗煤量及煤气中的有效成分等。因此，煤的反应性
是气化和燃烧的重要特性指标之一。
二、煤对二氧化碳反应性的表示方法
1、反应速度；
2、活化能；
3、同温度下产物的最大百分浓度或浓度与时间的关系作图；
4、着火温度或平均燃烧速度；
5、反应物分解率或还原率；
6、临界空气鼓风量；
7、挥发物的热值等。
中国目前采用二氧化碳的还原率表示煤的反应性。
三、煤对二氧化碳化学反应性的测定
1．方法提要
先将煤样干馏，除去挥发物（如试样为焦炭则不需要干馏处理）。然后将其筛分并
选取一定粒度的焦渣装入反应管中加热。加热到一定温度后，以一定的流量通入二氧化
碳与试样反应。测定反应后气体中
二氧化碳的含量，以被还原成一氧化碳的二氧化碳量占通入的二氧化碳量的百分
数，即二氧化碳还原率a(%)，作为煤或焦炭对二氧化碳化学反应性的指标。
2．试剂
（1）无水氯化钙：化学纯。
（2）硫酸：化学纯，相对密度1.84。
（3）氢氧化钠或氢氧化钾：化学纯。
（4）钢瓶二氧化碳气：纯度98%以上。
3．仪器设备
（1）反应性测定仪，应具有以下技术要求：
①反应炉：炉膛长约600mm，内径28～30mm；最高加热温度可达1350℃的硅
碳管竖式炉。
②反应管：耐温1500℃的石英管或刚玉管，长800～1000mm，内径20～22mm，
外径24～26mm。
③温度控制器：能按规定程序加热，控温精度±5℃，最高控制温度不低于1300℃。
（2）试样处理装置，应具有以下技术要求：
①管式干馏炉：带有温控器，有足够的容积，温度能控制在(900±20)℃。
②干馏管：耐温1000℃的瓷管或刚玉管，长550～660mm，内径约30mm，
外径33～35mm。
（3）气体分析器：奥氏气体分析器或者其他二氧化碳气体分析器，测定范围为0～
100%，精度为±2%。
（4）铂铑10-铂热电偶和镍铬镍硅热电偶各一对。
（5）热电偶套管：长500～600mm，内径5～6mm，外径7～8mm的刚玉管两
根。
（6）气体流量计：量程0～700mL／min（在气压低于799.9hPa即600mmHg
柱的地区要用量程较大的流量计）。
（7）圆孔筛：直径200mm，孔径3mm和6mm，符合板厚小于3mm的工业
筛标准，并配有底和盖。
（8）气体干燥塔：内装氯化钙。
（9）洗气瓶：内装浓硫酸。
（10）稳压贮气筒。
（11）水银气压计：测量范围799.9～1066.6hPa，精度0.13hPa，分度值1.33
hPa。
4．测定准备
（1）试样的制备与处理
①按煤样制备方法的规定制备3～6mm粒度的试样约300g。
②用橡皮塞把热电偶套管固定在干馏管中，并使其顶端位于干馏管的中心。将干馏
管直立，加入粒度为6～8mm碎瓷片或碎刚玉片至热电偶套管露出瓷片约100mm，
然后加入试样至试样层的厚度达200mm，再用碎瓷片或刚玉片充填干馏管的其余部分。
③将装好试样的干馏管放入管式干馏炉中，使试样部分位于恒温区内，将镍铬-镍
硅热电偶插入热电偶套管中。
④接通管式干馏炉电源，以15～20℃／min的速度升温到900℃时，在此温度下
保持1h，切断电源，放置冷却到室温，取出试样，用6mm和3mm的圆孔筛叠加在
一起筛分试样，留取3～6mm粒度的试样作测定用。黏结性煤处理后，其中大于6mm
的焦块必须破碎使之全部通过6mm筛。
注：煤样也可以用100cm3的带盖坩埚在马弗炉内按上述规定的程序处理。
（2）反应性测定仪的安装
①按反应性测定仪连接各部件并使各连接处不漏气。
②用橡皮塞将热电偶套管固定在反应管中，使套管顶端位于反应管恒温区中心。将
反应管直立，加入粒度为6～8mm碎刚玉片或碎瓷片至热电偶套管露出刚玉碎片或瓷
碎片约50mm。
5．测定步骤
①将热处理后3～6mm粒度的试样加入反应管，使料层高度达100mm，并使热
电偶套管顶端位于料层的中央，再用碎刚玉片或碎瓷片充填其余部分。
②将装好试样的反应管插入反应炉内，用带有导出管的橡皮塞塞紧反应管上端，把
铂铑10-铂热电偶插入热电偶套管。
③通入二氧化碳检查系统有无漏气现象，确认不漏气后继续通二氧化碳2～3min
赶净系统内的空气。
④接通电源，以20～25℃／min速度升温，并在30min左右将炉温升到750℃（褐
煤）或800℃（烟煤、无烟煤），在此温度下保持5min。当气压在(1013.3±13.3)hPa(760
±10mmHg柱)、室温在12～28℃时，以500mL/min的流量通入二氧化碳，通气
2.5min时用奥氏气体分析器在1min内抽气清洗系统并取样。停止通入二氧化碳，分
析气样中的二氧化碳浓度（若用仪器分析，应在通二氧化碳3min时记录仪器所显示的
二氧化碳浓度）。
⑤在分析气体的同时，继续以20～25℃／min的速度升高炉温。每升高50℃按上
述规定保温、通二氧化碳并取气样，分析反应后气体中的二氧化碳浓度，直至温度达到
1100℃时为止。特殊需要时，可测定到1300℃。
6．数据处理及结果报告
（1）根据以下关系式绘制二氧化碳还原率与反应后气体中二氧化碳含量的关系曲
线：
2
2
100100()
=100%
(100)100()
aCO
aCO
式中α——二氧化碳还原率，%；
a——钢瓶二氧化碳气体中杂质气体含量，%；
φ(CO2)——反应后气体中二氧化碳含量，%。
注：当钢瓶二氧化碳的纯度改变时，必须重新绘制α与φ(CO2)的关系曲线。
（2）根据测得的反应后气体中二氧化碳含量φ(CO2)，从α-φ(CO2)曲线上查得相
应的二氧化碳还原率α。
（3）结果报告
每个试样做两次重复测定，按规定的数字修约规则，将测得的反应后气体中的二氧
化碳含量φ(CO2)，修约到小数点后一位，从α-φ(CO2)曲线上查得相应的二氧化碳还原
率α，将测定结果填入表中。以温度为横坐标，α值为纵坐标的图上标出两次测定的各
试验结果点，通过各点按最小二乘法原理绘一条平滑的曲线——反应性曲线。将测定结
果表和反应性曲线一并报出。
7．精密度
任一温度下两次测定的α值与反应性曲线上相应温度下α值的差值应不超过±3%。