Kohle-Berechnungen

Die globalen Teams von SGS aus Chemikern und Experten verwenden eine Reihe von kohleanalytischen Berechnungen und Indizes, um die Heizwerte, den Gesamtwasserstoff, den Koksreaktivitätsindex (CRI) und die Koksfestigkeit nach Reaktion (CSR) Ihrer Kohleprobe zu ermitteln. Unsere unabhängigen Testergebnisse und Berechnungen liefern Ihnen zuverlässige Daten, die internationalen Standards entsprechen.

Im Folgenden finden Sie einige der interessanten Protokolle und Berechnungen, die von den Kohle- und Koksspezialisten SGS regelmäßig verwendet werden. Diese Berechnungen werden zu Ihrer Information zur Verfügung gestellt, aber SGS kann nicht garantieren, dass alle Daten oder Formeln den aktuellsten Standards entsprechen. Kunden, die mit Kohle handeln, müssen sich mit den aktuellen Standards vertraut machen, die in den Verträgen verwendet werden.

*** Netto-CV-Berechnung – siehe ASTM D5865-12 / ISO 1928-2009
*** Feuchtigkeitsumrechnung auf verschiedene Basen – siehe ASTM D3180 / ISO 1170

1. Basis-Umrechnungsfaktoren:
   Siehe: ASTM D3180 / ISO 1170 - Umrechnung auf verschiedene Feuchtebasen
   
   
   1. AD-Faktor (konvertiert AD in nominierte Feuchtigkeit (NM)):  (100-NM)/(100-ADM)
      NM = AD / ((100-NM)/(100-ADM))
      
      
   2. Trockenheitsfaktor (konvertiert AD in Trocken) (100-ADM)/100
      Trocken = AD / ((100-ADM)/100)
      
      
   3. AR-Faktor (konvertiert Dry in AR): (100-TM)/100
      AR = Trocken x ((100-TM))/100)
      
      
   4. DAF-Faktor (konvertiert Trocken in DAF): (100-trockene Asche)/100
      DAF = trocken / ((100-trockene Asche)/100)
      
      
Wo:
TM ist Gesamtfeuchtigkeit
ADM ist luftgetrocknete Feuchtigkeit (Feuchtigkeit in der Analyseprobe)
NM ist nominierte Feuchtigkeit
AR ist Basis bei Erhalt
AD ist Basis wie bestimmt (luftgetrocknet)
Dry ist Trockenbasis
DAF ist trockene, aschefreie Basis


2. Zweistufige Formel für die Gesamtfeuchte (siehe ASTM D3302, Abschnitt 10) Die
   zweistufige Bestimmung der Gesamtfeuchte wird verwendet, wenn die Kohleprobe zu klein oder zu nass ist, um sie zu teilen oder zu zerkleinern, ohne dass erhebliche Mengen an Feuchtigkeit verloren gehen können.
   TMar, % = [Rm,ad, % x (100 – Fm,ad, %) / 100] + Fm,ad %
   TM = Gesamtfeuchtigkeit; Fm = Freie Feuchtigkeit; Rm = Restfeuchtigkeit
   
   
3. Umrechnungsfaktoren für den Heizwert Siehe: ASTM 5865-12 X1.4. und ISO 1928-9 10,5
   J/g = kcal/kg geteilt durch 0,238846 ODER multipliziert mit 4,1868
   J/g = Btu/lb multipliziert mit 2,326 ODER geteilt durch 0,429923
   kcal/kg = J/g multipliziert mit 0,238846 ODER geteilt durch 4,1868
   kcal/kg = Btu/lb geteilt durch 1,8 oder multipliziert mit 0,555556
   Btu/lb = J/g geteilt durch 2,326 ODER multipliziert mit 0,429923
   Btu/lb = kcal/kg multipliziert mit 1,8 oder geteilt durch 0,555556
   
   
4. CO₂-Emissionsfaktor (Richtlinie 2003/87/EG)  Richtlinie 2007/589/EG
   CO₂-Emissionsfaktor tCO₂/TJ =
   = Kohlenstoffgehalt bei Erhalt x 3,667 x [10.000/NCV(p)] in kJ/kg
   = Kohlenstoffgehalt bei Erhalt x 3,667 x [2388,46/NCV(p)] in kcal/kg
   
   Standardunsicherheit des CO₂-Emissionsfaktors (tCO2/TJ)
   Im Rahmen der neuen Berichtspflichten der Europäischen Kommission (EK) für CO₂-Emissionen wird das analysierende Labor gebeten, die „Standardunsicherheit des CO₂-Emissionsfaktors” anzugeben, die der Laboranalyse zugeordnet ist und als Standardabweichung ausgedrückt wird.
   
   Zur Berechnung der Unsicherheit werden die ISO-Reproduzierbarkeitswerte für C(db) 1,00 % und GCV(db) 300 J/g verwendet, umgerechnet auf den Zustand bei Erhalt.
   
   
5. Kraftstoffverhältnis
   @@gt@@= fester Kohlenstoff / flüchtige Bestandteile
   
   Ballast
   @@gt@@= Asche (ar) + Gesamtfeuchtigkeit
   
   
6. Wasserstoff in Kohle: Siehe ASTM 3180 / ISO 1170
   Da Wasserstoffwerte auf der Grundlage des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Wasserstoff im Wasser (Feuchtigkeit) der Probe angegeben werden können, werden im Folgenden alternative Umrechnungsverfahren definiert. 
   
   Verwenden Sie die folgenden Umrechnungen, um H einschließlich oder ausschließlich H in Feuchtigkeit anzugeben:
   
   Gesamtwasserstoff nach Bestimmung (ad): berücksichtigt H in der Analysefeuchte
   
   
   1. Wasserstoff (ohne H in Feuchtigkeit)
      H(trockene Basis) = [Gesamtwasserstoff(ad)-(AMx0,1119)] x (100/(100-AM))
      
      
   2. Wasserstoff (einschließlich H in Feuchtigkeit)
      H(ar) = [Gesamtwasserstoff(db) x ((100-TM)/100)]+(0,1119*TM)
      
      
   3. ISO 1170 gibt H auf luftgetrockneter Basis an ohne H in der analysierten Feuchtigkeit.
      H (luftgetrocknet) = Gesamtwasserstoff (wie bestimmt) - (Analyse Feuchtigkeit x 0,1119)
      
      Wasserstoff‑ und Sauerstofffaktoren basierend auf dem Atomgewicht von H₂0
      Wasserstoff = Feuchtigkeit X 0,1119
      Sauerstoff = Feuchtigkeit X 0,8881
      
      
7. DMMF-Berechnungen
   Berechnungen ohne trockene mineralische Bestandteile (Referenz ASTM D388)
   
   
8. Empirische Formel zur Schätzung des Bruttoheizwerts mittels Elementaranalyse
   (Siehe: COAL Typology - Physics - Chemistry - Constitution; Autor D.W Krevelen; dritte Auflage 1993, Seite 528). Alle Daten sind auf Trockenbasis (DB), ausgedrückt in Gewichtsprozent.

   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 Asche)
   MOTT & SPOONER (1940) SAUERSTOFF < 15% = (80,3 x C) + (339 x H) - (34,7 x O) + (22,5 x S)		GEGEBEN (1986) = (78,3 x C) + (339,1 x H) – (33,0 x O) + (22,1 x S) + 152
   MOTT & SPOONER (1940) SAUERSTOFF > 15% = (80,3 x C) + (339 x H) - (36,6 x O) + (0,17 x O2) + 22,5 x S   HINWEIS: Diese Formeln gelten nicht für Kohlemischungen. Siehe obige Anmerkung zur Seylers-Formel.

   Auszug aus KOHLE - D.W. Krevelen. (Seite 529) "Alle empirischen Gleichungen sind Modifikationen der ursprünglichen Dulong-Gleichung mit "einer gewissen theoretischen Grundlage" und sind, durch Anpassung an empirische CV-Daten der Kohle, de facto empirische Beziehungen. Die Korrelationen von GIVEN (1986) und NEAVEL (1986) sind die zuverlässigsten."

9. Berechnung des unteren Heizwerts (NCV) und Umrechnungsfaktoren
   Ref: Nettoheizwert (ASTM D5865-12)
   Die Wärme, die bei der Verbrennung eines Stoffes bei einem konstanten Druck von 0,1 MPa (1 atm) entsteht, wobei das entstehende Wasser als Dampf zurückbleibt.
   
   ASTM D5865-12 / D3180 bei konstantem Druck
   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
   
   Wobei:
   Qv-p = Die Energie, die mit dieser Volumenänderung der Gasphase für die Verbrennungsreaktion verbunden ist
   R = die universelle Gaskonstante [8,3143 J/(mol *K)]
   T = die thermochemische Standardreferenztemperatur (298,15 K)
   Had = Had,m – 0,1119 * Mad (Gesamtwasserstoff –  H in Feuchtigkeit)
   Oad = Oad,m – 0,8881 * Mad (Gesamt-Sauerstoff – O in Feuchtigkeit)
   Hvap = Verdampfungswärme von Wasser bei konstantem Druck (43985 J/mol)
   Qh = Verdampfungswärme des Wasserstoffgehalts in der Probe
   Qmad = Verdampfungswärme des Wassergehalts in der Analyseprobe
   Qmar = Verdampfungswärme des Gesamtfeuchtigkeitsgehalts in der Probe
   Atomgewichte: O₂ = 31,998 / N₂ = 28,0134 / H₂ 2,016 / H₂O = 18,0154
   
   ISO 1928-2009 bei konstantem Volumen
   Qv, netto, m, J/g =( Q gr,v,d - 206,0 [ wHd ] ) x (1-0,01xM_T) - (23,05x M_T)
   Qv, netto, m, kcal/kg = ( Q gr,v,d - 49,20 [ wHd ] ) x (1-0,01xM_T) - (5,51x M_T)

   ISO 1928-2009 bei konstantem Druck
   Qp, netto, m, J/g =
   { Q gr,v,d - 212,2 [ wHd ] - 0,8 x [wOd + wNd] } x (1- 0,01M_T) - 24,43 x M_T
   Qp, netto, m, kcal/kg =
   { Q gr,v,d - 50,68 [ wHd ] - 0,191 x [wOd + wNd] } x (1- 0,01M_T) - 5,84 x M_T

   [ wHd ] = H-Gehalt der Probe abzüglich des in der Feuchtigkeit vorhandenen Wasserstoffs
   w(H)d = w(H) x 100/100-M_T
   M_T = Gesamtfeuchtigkeit

10. Seyler-Formel
    Verschiedene Parameter von Kohle können anhand der Elementaranalyse und der Bestimmung des Heizwerts unter Verwendung der Seyler-Formel und anderer ähnlicher Berechnungen (z. B. der Dulong-Formel) geschätzt werden.
    
    ISO 1928 2009 Bestimmung des Bruttoheizwerts
    Die ISO-Norm ist die einzige internationale Norm, die die Berechnung des Wasserstoffgehalts nach der Seyler-Formel zulässt.
    
    Die Berechnung von Seyler gilt nur für die meisten bituminösen Kohlen.
    Anmerkung 1. Gilt NICHT, wenn der geschätzte Hdb-Wert weniger als 3 % beträgt
    Anmerkung 2. Gilt NICHT, wenn der Odaf-Gehalt mehr als 15 % beträgt
    Anmerkung 3. Gilt NICHT für die Schätzung von H, wenn die Kohletransporte eine Mischung aus niedrigrangiger Kohle, Anthrazit, Petrolkoks und bituminöser Kohle sind
    Anmerkung 4. Gilt NICHT für niedrigrangige Kohle, Anthrazit, Petrolkoks oder Koks
    
    ISO 1928 2009 Teil E.3.3
    wH = 0,07 x w(V) + 0,000165 x qv,gr,m - 0,0285 x [ 100 - M_T - w(A) ]
    w (H) - ist der H-Gehalt der Probe abzüglich des in der Feuchtigkeit enthaltenen H, in % Masse
    w(V) - ist der VM-Gehalt der Probe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von M_T, in % Masse
    w(A) - ist der Aschegehalt der Probe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von M_T, in Massenprozent
    qv,gr,m – ist der Brutto-CV-Wert der Probe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von M_T in Joule/g

11. MITTLERE GRÖSSE VON KOKS (siehe ISO 728 Anhang A)
    = (B(a-c)+C(b-d)+...+J(h-k) +100j)/200

    Wo: a, b, c, d…h, j, k sind die Lochgrößen in mm der aufeinanderfolgenden Siebe; A, B, C, D…H, J, K sind die kumulativen prozentualen Übergrößen für jedes der Siebe.
    
    Anmerkung: Das Sieb mit der Lochgröße "a" ist die kleinste Größe, die der gesamte Koks durchläuft (d. h. A = 0 %). Das Sieb mit der Lochgröße „k“ ist das hypothetische Sieb, durch das kein Koks hindurchpasst (k=0 mm, K=100 %).

Koksreaktivitätsindex (CRI) und Koksstärke nach Reaktion (CSR)

Wenn Koks in den Hochofen absinkt, reagiert er mit dem gegenläufigen CO₂ und unterliegt Abrieb. Diese gleichzeitigen Prozesse schwächen den Koks und reagieren chemisch mit ihm, um überschüssige Feinanteile zu erzeugen, die die Durchlässigkeit der Hochofenlast verringern können. Die SGS führt CRI- und CSR-Tests durch, um hochgenaue Ergebnisse mit guten Durchlaufzeiten zu liefern. CRI- und CSR-Tests bestimmen, wie viel Energie Ihre Kohle erzeugt, wenn sie im Ofen verbrannt wird.

Der CRI/CSR-Test misst die Koksreaktivität in Kohlendioxid bei erhöhten Temperaturen und seine Festigkeit nach der Reaktion durch Trommelprüfung. Im Test werden doppelte 200-g-Proben von 19 x 22 mm (⅞” x ¾”) großem Koks aus einer mindestens 1 kg schweren Ausgangsprobe entnommen und in einem Behälter zwei Stunden lang bei 1100 °C mit CO₂-Gas behandelt. Der Gewichtsverlust nach der Reaktion entspricht dem CRI. Der umgesetzte Koks wird dann in einem I-förmigen Tumbler für 600 Umdrehungen bei 20 U/min getrommelt und anschließend gewogen. Der Gewichtsprozentsatz des + 3/8"-Kokses entspricht dem CSR. Die meisten Hochöfen benötigen Koks mit einem CSR-Wert von über 60 und einem CRI-Wert von unter 25. SGS hat es sich zur Aufgabe gemacht, Ihnen genaue und kostengünstige Analysen von Hochofenkoks für Ihren Betrieb zu liefern.

SGS ist weltweit führend in der Analyse und Prüfung von Kohle und Koks. Die Daten, die sich aus unseren analytischen Prozessen ergeben, gewährleisten optimale Rückgewinnungsraten und Leistung Ihrer Kohle oder Ihres Kokses.