热重分析法测试煤炭的热稳定性

煤炭的工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳的测定。传统方法需要分布使用马弗炉、烘箱等设备，步骤繁琐且误差较大。热重分析法是评估
煤炭热稳定性的常用手段，在煤炭分析中的应用广泛，主要应用与研究煤炭的热解、燃烧特性、挥发分释放、灰分残留以及反应动力学等。

一、测试原理
煤炭在惰性气体中受热时，会经历热解过程：挥发性逐渐析出，固定碳和灰分残留。热重分析仪通过实时监测煤炭样品升温过程中的质量变化，去
绘制质量和温度以及 DTG 微分曲线，从而分析其热解特性。

二、实验测试步骤
1. 样品准备：将煤炭样品研磨至均匀粉末，取 15—30mg 样品避免因颗粒不均导致传热差异。
2. 设备：DZ-TGA101 热重分析设备

3. 设备参数设定
气氛：高纯度氮气（避免氧化反应，模拟热解环境），气体流速通常为50ml/min
温度程序：室温至 800°C（具体根据实验要求调整）升温速率建议 20°C/min
4. 测试过程将样品均匀平铺于坩埚底部，避免堆积，运行热重分析仪设备程序，记录 TG 变化。

5.数据分析
煤炭热解阶段随着温度的升高主要分为三个阶段
5.1 干燥脱水阶段（室温—200℃）脱出吸附水和部分结合水，如图可以看到50℃至 200℃失重为 7.64%。
5.2 挥发分析阶段（200°C—600°C）也就是主热解阶段，有机质进行裂解挥发，生成焦油，CH4 等。始终约为 42.6%。
5.3 终分解阶段（600°C—800°C）碳含量进一步分解，然后趋于稳定。

三、热重分析仪测量煤炭热稳定性的作用
1. 评估煤炭的热稳定性。热重分析仪通过测量煤炭样品在加热过程中的质量变化，可以评估煤炭在高温下的热稳定性。
2. 分析热解速率和失重情况。随着温度升高，煤炭热解速率会发生变化。热重分析仪能够准确地测量不同温度下煤炭的质量变化速率，即热解速
率。通过分析热解速率曲线，可以了解煤炭热解反应的快慢程度。
3. 评估添加剂对煤炭热稳定性的影响。为了提高煤炭的热稳定性，有时会添加一些添加剂。热重分析仪可以用来评估这些添加剂的效果。通过在
添加和未添加添加剂的情况下分别对煤炭进行热重分析，对比质量—温度曲线的差异。

四、实验过程中的注意事项
1. 样品的均匀性：如果样品颗粒不均匀可能导致测试结果波动。
2. 升温速率：调整合适的升温速率，过快过慢的速率都会影响测试结果以及反应细节。