Skip to Menu Skip to Search Ota meihin yhteyttä Finland Nettisivut ja kieliversiot Skip to Content

Tarkat laskelmat ovat oleellisen tärkeitä hiilitoimintojen menestyksen kannalta. Niillä lasketaan eri perusparametrit, kuten tuhka- ja lämpöarvo, joiden avulla voidaan määrittää hiililuokat.

SGS:n maailmanlaajuiset kemistien ja asiantuntijoiden tiimit käyttävät erilaisia hiilen analyyttisiä laskelmia ja indeksejä hiilinäytteen lämpöarvojen, kokonaisvedyn, koksin reaktivisuusindeksin (CRI) ja reaktion mukaisen koksin vahvuuden määrittämiseen. Kolmannen osapuolen testituloksemme ja laskelmamme antavat luotettavaa kansainvälisten standardien mukaista tietoa.

Seuraavassa on joitakin mielenkiintoisia protokollia ja laskelmia, joita SGS:n hiili- ja koksiasiantuntijat käyttävät säännöllisesti. Nämä laskelmat ovat vain tiedoksi, eikä SGS voi taata kaikkien tietojen ja kaavojen vastaavan uusimpia standardeja. Hiilikaupassa toimivien asiakkaiden on itse tutustuttava sopimuksissa käytettyihin tämänhetkisiin standardeihin.

*** Nettolämpöarvon laskelma - katso ASTM D5865-12 / ISO 1928-2009
*** Kosteuden siirto eri pohjiin - katso ASTM D3180 / ISO 1170

  1. Pohjien muuntokertoimet:
    Viite: ASTM D3180 / ISO 1170 - Muunto eri kosteuspohjiin

    1. AD-kerroin (muuntaa AD-luvun nimelliskosteudeksi (NM)): (100-NM)/(100-ADM)
      NM = AD / ((100-NM)/(100-ADM))

    2. Kuivakerroin (muuntaa AD-arvon kuiva-arvoksi) (100-ADM)/100
      Kuiva-arvo = AD / ((100-ADM)/100)

    3. AR-kerroin (muuntaa kuiva-arvon AR-luvuksi(100-TM)/100
      AR = Kuiva x ((100-TM))/100)

    4. DAF-kerroin (muuntaa kuiva-arvon DAF-arvoksi (100-kuivatuhka)/100
      DAF = Kuiva / ((100-Kuiva tuhka)/100)

  2. Jossa:
    TM on kokonaiskosteus
    ADM on ilmakuivattu kosteus (analyysinäytteen kosteus)
    NM on nimelliskosteus
    AR on vastaanotettu pohja
    AD on määritetty (ilmakuivattu) pohja
    Kuiva on kuivapohja
    DAF on kuivatuhkan vapaa pohja

  3. Kaksivaiheinen kokonaiskosteuden kaava (katso ASTM D3302 osa 10)
    Kaksivaiheista kokonaiskosteuden määritystä käytetään hiilinäytteen ollessa massaltaan liian pieni tai liian kostea jaettavaksi tai murskattavaksi ilman huomattavaa kosteushäviötä.
    TMar, % = [Rm,ad, % x (100 – Fm,ad, %) / 100] + Fm,ad %
    TM = kokonaiskosteus; Fm = vapaa kosteus; Rm = jäännöskosteus

  4. Lämpöarvon muuntokertoimet Viite: ASTM 5865-12 X1.4. & ISO 1928-9 10.5
    J/g = kcal/kg jaettuna luvulla 0,238846 TAI kerrottuna luvulla 4,1868
    J/g = Btu/lb kerrottuna luvulla 2,326 TAI jaettuna luvulla 0,429923
    kcal/kg = J/g kerrottuna luvulla 0,238846 TAI jaettuna luvulla 4,1868
    kcal/kg = Btu/lb jaettuna luvulla 1,8 tai kerrottuna luvulla 0,555556
    Btu/lb = J/g jaettuna luvulla 2,326 TAI kerrottuna luvulla 0,429923
    Btu/lb = kcal/kg kerrottuna luvulla 1,8 tai jaettuna luvulla 0,555556

  5. CO2Päästökerroin (direktiivi 2003/87/EC) direktiivi 2007/589/EC
    CO2Päästökerroin tCO2/TJ =
    = vastaanotettuna hiilenä x 3,667 x [10,000/NCV(p)] yksikkönä kJ/kg
    = vastaanotettuna hiilenä x 3,667 x [2388.46/NCV(p)] yksikkönä kcal/kg

    CO:n standardiepävarmuus2Päästökerroin (tCO2/TJ)
    Osana Euroopan komission (EC) uusia CO-raportointivaatimuksia 2päästöt, analyysilaboratoriota pyydetään raportoimaan CO:n standardiepävarmuus2päästökerroin, lisättynä laboratorioanalyysiin, ilmaistaan standardipoikkeamana.

    ISO:n toistettavuusarvoja C(db) 1,00 % ja GCV(db) 300 J/g, muunnettuina vastaanottopohjaan, käytetään epävarmuuden laskentaan.

  6. Polttoainesuhde
    = pysyvä hiili / haihtuva aine

    Ballasti
    = Tuhka (AR) + kokonaiskosteus

  7. Hiilen vety: Katso ASTM 3180 / ISO 1170
    Koska vetyarvot voidaan raportoida näytteen veteen (kosteuteen) sisältyvän vedyn pohjalta tai ilman, alla on määritelty vaihtoehtoiset muuntomenetelmät.

    Käytä seuraavia muunnoksia vedyn ilmoittamiseksi kosteudeussa oleva vety mukaan tai pois lukien:

    Määritetty kokonaisvety (AD):sisältää vedyn analyysikosteudessa

    1. Vety (ilman vetyä kosteudessa)
      H(kuiva pohja) = [Kokonaisvety(ad)-(AMx0,1119)] x (100/(100-AM))

    2. Vety (sisältää vedyn kosteudessa)
      H(ar) = [Kokonaisvety(db) x ((100-TM)/100)]+(0,1119*TM)

    3. ISO 1170 ilmoittaa vedyn ilmakuivatulta pohjaltailmanvetyä analysoidussa kosteudessa.
      H(ilmakuivattu) = Kokonaisvety(määritetty) - (analyysin kosteus x 0,1119)

      Vety- ja happikertoimet vedyn atomipainon perusteella20
      Vety = Kosteus X 0,1119
      Happi = Kosteus X 0,8881

  8. DMMF-laskelmat
    Kuivamineraaliainelaskelmat (Dry Mineral Matter Free, viitteenä ASTM D388)

  9. Empiirinen kaava bruttolämpöarvon arviointiin alkuaineanalyysillä
    (Viite: COAL Typology - Physics - Chemistry - Constitution; tekijä D.W Krevelen; kolmas painos 1993, sivu 528). Kaikki syöttötulokset perustuvat kuivapohjaan (DB) ilmaistuna %-painona.
    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) - (3,5 x tuhka)
    MOTT & 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 & SPOONER (1940) OXYGEN > 15% = (80,3 x C) + (339 x H) - (36,6 x O) + (0,17 x O2) + 22,5 x S

    HUOMAUTUS:nämä kaavat eivät päde hiilisekoitteisiin. Katso Seylerin kaavan huomautus yllä.


    Ote teoksesta COAL - D.W. Krevelen. (sivu 529) "Kaikki empiiriset yhtälöt ovat muunnoksia alkuperäisestä Dulongin yhtälöstä teoreettisin perustein ja hiilen empiirisiin lämpöarvotietoihin sovellettuina todellisuudessa empiirisiä suhteita. Givenin (1986) ja Neavelin (1986) antamat korrelaatiot ovat kaikkein luotettavimmat."

  10. Nettolämpöarvo (NCV) -laskelmat ja muuntokertoimet
    Viite: Nettolämpöarvo (ASTM D5865-12)
    Lämpö, joka syntyy aineen palaessa vakiopaineessa 0,1 Mpa (1 ilmakehä) muodostuneen veden pysyessä höyrynä.

    ASTM D5865-12 / D3180 vakiopaineessa
    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(netto) = Qvad(brutto) + Qv-p - Qh – Qmad
    Qpd(netto) = (Qvad(brutto) + Qv-p - Qh) * (100/(100-Mad)
    Qpar(netto) = ( Qvad(brutto) + Qv-p - Qh) * (100 - Mar) / (100 - Mad) – Qmar

    Jossa:
    Qv-p = Kaasufaasin tilavuuden muutokseen palamisreaktiossa liittyvä energia
    R = kaasun yleisvakio [8,3143 J/(mol *K)]
    T = vakioarvoinen termokemiallinen peruslämpötila (298,15 K)
    Had = Had,m – 0.1119 * Mad (kokonaisvety – kosteuden vety)
    Oad = Oad,m – 0,8881 * Mad (kokonaishappi – kosteuden happi)
    Hvap = veden höyrystymislämpö vakiopaineessa (43985 J/mol)
    Qh = näytteen vetypitoisuuden höyrystymislämpö
    Qmad = näytteen vesipitoisuuden höyrystymislämpö
    Qmar = näytteen kokonaiskosteuden höyrystymislämpö
    Atomipainot: O2= 31,998 / N2= 28,0134 / H22,016 / H2O = 18,0154

    ISO 1928-2009 vakiotilavuudessa
    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 vakiopaineessa
    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 ] = näytteen vetysisältö pois lukien kosteuden vety
    w(H)d = w(H) x 100/100-MT
    MT= kokonaiskosteus

  11. Seylerin kaava:
    Hiilen eri parametrit voidaan arvioida alkuaineanalyysistä ja lämpöarvon määrityksistä Seylerin kaavalla ja muilla vastaavilla laskelmilla (esim. Dulongin kaava).

    ISO 1928 2009 Bruttolämpöarvon määritys
    ISO-standardi on ainoa kansainvälinen standardi, jonka avulla voidaan laskea arvio vetysisällöstä Seylerin kaavalla.

    Seylerin laskelma pätee vain kaikkein bitumipitoisimpiin hiiliin.
    Huomautus 1. EI päde, kun arvioitu Hdb on alle 3 %.
    Huomautus 2. EI päde, kun arvioitu Odaf-pitoisuus on yli 15 %.
    Huomautus 3. EI päde vedyn arviointiin, jos hiilikuljetukset ovat sekoitus matala-arvoista hiiltä, antrasiittiä tai petrolikoksia ja bitumipitoista hiiltä
    Huomautus 4. EI päde matala-arvoiseen hiileen, antrasiittiin, petrolikoksiin ja koksiin

    ISO 1928 2009 Osa E.3.3
    wH = 0,07 x w(V) + 0,000165 x qv,gr,m - 0,0285 x [ 100 - MT- w(A) ]
    w(H) - on näytteen vetysisältö pois lukien kosteuden vetysisältö, %:na massasta
    w(V) - on näytteen VM-sisältö mukaan lukien kosteussisältö MT, massa-%:na
    w(A) - on näytteen tuhkasisältö mukaan lukien kosteussisältö MT, massa-%:na
    qv,gr,m - on näytteen bruttolämpöarvo mukaan lukien kosteussisältö MT, jouleina/g

  12. KOKSIN KESKIARVOKOKO (viitteenä ISO 728 Liite A)
    = (B(a-c)+C(b-d)+…+J(h-k) +100j)/200

    Jossa: a, b, c, d…h, j, k ovat reikäkokoja millimetreinä peräkkäisille suodattimille; 'A, B, C, D…H, J, K ovat kumulatiivisia prosentuaalisia ylikokoja kullekin suodattimelle.

    Huomautus: Suodatin, jonka reikäkoko on 'a', on pienin koko, jonka läpi kaikki koksi mahtuu (esim. A = 0 %). Suodatin, jonka reikäkoko on 'k', on hypoteettinen suodatin, jonka läpi ei mahdu mikään koksi (k = 0 mm, K = 100 %).

Koksin reaktivisuusindeksi (CRI) ja reaktionjälkeinen koksin vahvuus (CSR)

Kun koksi laskeutuu masuuniin, se joutuu reaktioon vastavirta-CO:n kanssa2ja hankaukseen. Nämä vastavirtaiset prosessit heikentävät koksia ja reagoivat kemiallisesti sen kanssa luoden ylijäävää hienoainesta, joka voi vähentää masuunin läpäisevyyttä. SGS suorittaa CRI- ja CSR-testejä, jotta tarkat tulokset saadaan nopeasti. CRI- ja CSR-testit määrittävät, kuinka paljon energiaa hiili tuottaa, kun se poltetaan uunissa.

CRI-/CSR-testi mittaa koksia reaktiivisesti hiilidioksidissa korkeissa lämpötiloissa ja sen voimakkuutta rumpukäsittelyn jälkeen. Testissä 1 kg:n päänäytteestä otetaan rinnakkaiset 200 g:n (19 x 22 mm) näytteet, joiden annetaan reagoida säiliössä CO2-kaasun kanssa kahden tunnin ajan 1100 C-asteen lämpötilassa. Reaktionjälkeinen painonmenetys on CRI-arvo. Reagoitu koksi rumpukäsitellään tämän jälkeen I-muotoisessa rummussa 600 kierroksen verran nopeudella 20 kierr./min, minkä jälkeen se punnitaan. Kooltaan + ⅜” koksin painoprosentti on CSR-arvo. Useimmat masuunit vaativat koksin CSR-arvon olevan yli 60 ja CRI-arvon alle 25. SGS on sitoutunut tekemään tarkkoja ja kustannustehokkaista masuunikoksianalyysejä asiakkaan tarpeisiin.

SGS on maailman johtava hiili- ja koksianalyysien ja -testien toimittaja. Analyyttisten prosessien antamat tiedot takaavat hiilen tai koksin optimaaliset talteenottoasteet ja tehokkuudet.