煤发热量的测量综述

氧弹量热法测定煤的发热量 摘要 发热量不仅是火电厂进煤的计价依据， 也是火电厂计算 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 煤耗率的主要参 数。发热量的准确测定对于电厂的安全生产和经济运行具有双重意义。 燃油与燃 煤发热量的测定原理及所用仪器设备完全相同，在此不做介绍。本文主要参照 GBT 213-2008《煤的发热量测定方法》 ，介绍了用氧弹量热法测定煤的发热量的 实验步骤，适用范围，仪器设备及试验中的关键问题。 关键词 ：发热量； 氧弹量热法； 适用范围； 仪器设备； 关键问题 1. 前言 煤的发热量是评价煤质的一项重要指标， 根据纯煤的发热量， 可以大致推测 煤的变质程度以及其他某些特征，例如黏结性、结焦性等，有些煤的分类法中， 也可以用发热量 （恒湿无灰基） 作为划分煤类型的指标。煤的发热量高低， 主要 取决于煤中可燃物质的化学组成， 在实际燃烧是， 还与煤燃烧条件有关。 一定种 类的煤，其化学组成可以是一定的， 然而燃烧条件是可以改变的， 因此，只有明 确规定燃烧条件，才能得出科学，准确，有实际意义的煤的发热量。 2 . 发热量的表示方法及计算公式 2.1 弹筒发热量 弹筒发热量是实验室内用氧弹热量计直接测得的发热量，即单位质量 的式样在充有过量氧气的氧弹内燃烧， 其燃烧的物质组成为氧气， 氮气，二氧化 碳 , 硝酸，硫酸，液态水以及固体灰时放出的热量称为弹筒发热量。计算公式： 2.2 恒容高位发热量 单位质量的式样充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后产物组成为 25 摄 氏度下的过量氧气、 氮气、二氧化碳、 二氧化硫、 液态水及固态灰时放出的热量。 恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热后得到的发热量。 计算公式如下： 2.3 恒容低位发热量 单位质量的试样在恒容条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物组成为 25 度下的过量氧气、 氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水及固态灰时放出的热量。 恒容低位发热量即是由高位发热量减去水的汽化热后得到的发热量。计算公式： ar ad ar adadgrarvnet M M M HQQ 23 100 100)206( ,,, 2.4 恒压低位发热量 单位质量的试样在恒压条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物成为氧 气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰放出的热量。计算公式： 恒容低位发热量和恒压低位发热量统称低位发热量，低位发热量又称净 热量或有效值。它的含义是，单位质量的煤在锅炉中完全燃烧是产生的热量。将 高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水 ) 的汽化热，即为低位 发热量。 3. 氧弹量热法测发热量 迄今为止，煤的发热量测量方法是在一个密闭的容器里，在有过量的氧气 存在的条件下，点燃适量的煤样并使其完全燃烧，用水吸收煤样燃烧的热量，测 量水温升高值，计算煤的发热量。在此选取恒温式热量计法测煤的发热量。 3.1 适用范围 适用于泥炭、褐煤、无烟煤、焦炭、炭质页岩等固体矿物燃料及水煤浆。 3.2 基本原理 把一定量的煤试样放于充氧气的氧弹筒内完全燃烧。氧弹筒浸没在盛有一 定量水的容器中。煤试样燃烧后放出的热量使氧弹热量计量热系统（包括盛水的 容器、容器内的水、搅拌器和量热温度计等）的温度升高，测定水的温度升高值 即可计算氧弹发热量。氧弹发热量的计算式为 S z G qtK DTQ 001.0 KJ/ ㎏ 式中 K ——氧弹热量计系统与浸没氧弹的水的热容量， KJ/ OC Q ——引燃物等的放热量， KJ； Δ t 2——浸没氧弹水的温升值， OC； G S——燃煤试样的质量， g。 3.3 实验仪器设备 3.3.1 热量仪 3.3.1.1 概述 热量仪是由燃烧氧弹、 内筒、外筒、搅拌器、 温度传感器和试样点火装置、 温度测量和控制系统以及水构成。 3.3.1.2 氧弹 由耐热、耐腐蚀的溴铬或溴铬相合金刚制成，需要具备 3 个主要性能： a) 不受燃烧过程中出现的高温和腐蚀性产物的影响而产生热效应； b) 能承受充氧压力和燃烧过程中产生的瞬时高压； c) 试验过程中能保持完全气密。 3.3.1.3 内筒 用紫铜、黄铜或不锈刚制成，断面可为椭圆形、菱形或其他适当的形状。 筒内装水 2000mL-3000mL，以能浸没氧弹（进出气阀和电极除外）为准。 内筒外面应高度抛光，以减少与外筒间的辐射作用。 3.3.1.4 外筒 为金属制成的双壁容器，并有上盖。外壁为圆形，内壁形状则依内筒的形 状而定；外筒应为完全包围内筒， 内外筒应有 10mm-12mm的间距，外筒底部有绝 缘支架，以便放置内筒。 3.3.1.5 搅拌器 螺旋桨式或其他形式。转速（ 400-600）r/min 为宜，并应保持恒定。 3.3.1.6 量热温度计 用于内筒温度测量的量热温度计至少应有 0.001K 的分辨率，以便能以 0.002K 或更好的分辨率测定 2K到 3K 的温升； 3.3.2 附属配件 3.3.2.1 燃烧皿 铂制品最理想，一般可用溴铬刚制品。规格可采用高 17mm-18mm、底部直径 19mm-20mm,直径上部直径 25mm-26mm，厚 0.5mm.其他合金钢或石英制的燃烧皿也 可使用。 3.3.2.2 压力表和氧气导管 压力表由两个表头组成： 一个指示氧气瓶中的压力， 一个指示充氧时氧弹内 的压力。表头上应减压阀和保险阀。 压力表通过内径 1mm-2mm的无缝筒管与氧弹连接， 或通过充氧装置连接， 以 使导入氧气。 3.3.2.3 点火装置 点火采用 12V-24V 的电源，可用 220V交流电源经变压器供给。线路中应串 联一个调节电压的变阻器和一个指示点火情况的指示灯或电流计。 点火电压应预先试验确定。 方法：接好点火丝， 在空气中通电试验。 在熔断 式点火的情况下，调节电压使点火丝在 1s-2s 内达到亮红；在棉线点火的情况下， 调节电压使点火丝在 4s-5s 内达到暗红。电压和时间确定后，应准确测出电压、 电流和通电时间，以便计算电能产生的热量。 如采用棉线点火，则在遮火罩以上的两电极住间连接一段直接约 0.3mm的溴 铬丝，丝的中部预先烧成螺旋数圈，以便发热集中。 3.3.2.4 压饼机 螺旋式、杠杆或其他形式压饼机。能压制直径 10mm的煤饼或苯甲酸酸饼。 模具及压杆应用硬质制成，表面光洁，易于擦拭。 3.3.2.5 秒表（或其他能指示 10s 的计时器） 3.3.2.5 天平 （1）分析天平：感量 0.1mg。 （2）工业天平：载量 4kg-5kg, 感量 1g. 3.4 实验步骤 ⑴按照仪器说明书安装和调节热量计。 ⑵在燃烧皿中称取粒度小于 0.2 ㎜的空气干燥煤样或水煤浆干燥试样 0.9 ～ 1.1g （称准到 0.0002g ），然后将燃烧皿装入氧弹的坩埚架上。 ⑶取一段已知热值的点火丝， 两端分别接在氧弹的两个电极柱上， 弯曲点火 丝接近试样，注意与试样保持良好接触或保持微小的距离（对易飞溅和易燃的 煤）；并注意勿使点火丝接触燃烧皿，以免形成短路而导致点火失败，甚至烧毁 燃烧皿。同时还应注意防止两电极间以及燃烧皿与另一电极之间的短路。 当用棉 线点火时，把已知质量棉线的一端固定在已连接到两电极柱上的点火导线上 （最 好夹紧在点火导线的螺旋中） ，另一端搭接在试样上，根据试样点火的难易，调 节搭接的程度。对易飞溅的煤样，应保持微小的距离。 ⑷往氧弹中加入 10ml 蒸馏水。小心拧紧氧弹盖，注意避免燃烧皿和点火丝 的位置因受振动而改变。 有的恒温自动量热计需人工往氧弹中缓缓充入氧气， 直 至压力到 2.8 ～3.0Mpa，达到压力后的持续充氧时间不得小于 15s；如果不小心 充氧压力超过 3.2Mpa，应停止实验，放掉氧气后，重新充氧至 3.2Mpa 以下。有 的恒温自动量热计不需人工往氧弹中充入氧气。 ⑸按仪器操作说明书进行其余步骤实验，直至结束实验。 ⑹结束实验后， 取出氧弹开启放气阀、 放出燃烧废气， 打开氧弹， 仔细观察 弹筒和燃烧皿内部， 如果有试样燃烧不完全的迹象或有碳存在， 实验应作废。 需 要时，用蒸馏水充分冲洗氧弹内各部分、 放气阀、燃烧皿内外和燃烧残渣， 把全 部洗液（共约 100ml）收集在一个烧杯中供测硫使用。 ⑺实验结果被打印或显示后，校对输入的参数，确定无误后报出结果。 3.5 发热量的计算 ⑴ 弹筒发热量按下式计算： ⑵ 高位发热量计算公式 )1.94( ,,,, adbadbadbadgr aQSQQ ⑶ 恒容低位发热量的计算 工业上多依收到基煤的低位发热量进行计算和 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。 收到基的恒容低位发热 量的计算方法为： ar ad ar adadgrarvnet M M M HQQ 23 100 100)206( ,,, ⑷ 恒压低位发热量的计算 由弹筒发热量算出的高位发热量和低位发热量都属恒容状态， 在实际工业燃 烧中则是恒压状态，严格的讲，工业计算中应使用恒压低位发热量，如有必要， 恒压低位发热量可按下式计算： 4. 试验中的关键问题 4.1 氧弹操作时的注意事项： （1）首先应检查氧气压力表是否完好、灵敏，指示的压力是否正确，操作 是否安全。 （2）在氧弹充氧时， 必须使压力缓慢上升， 直至所规定的压力后再维持 0.5 —1min。 （3）在使用氧气时不得接触油脂。 （4）氧弹充氧应按规定压力进行，充氧压力不得偏低或过高。 4.2 发热量测定完成后煤样没有烧透有黑煤的原因有： （1）充氧压力不足，或氧弹漏气； （2）煤质太差，挥发分太低； （3）充氧速度太快或燃烧皿位置不正，使试样溅出； (4) 点火丝埋入煤粉较深； (5) 试样含水量过大或煤粉太粗。 4.3 点火失败的原因有： (1) 点火开关或调节旋钮接触不良； (2) 点火丝与电极脱落； （3）点火丝与燃烧皿或燃烧皿与另一电极接触造成短路； （4）点火丝与试样接触不良； （5）充氧压力偏低； （6）试样含水量过高，挥发分过低，试样颗粒太大； （7）氧弹漏气。 5. 结论 发热量测定在煤质分析中是一个很重要的项目。 它不仅是评价没聊煤品质的 最主要的参数， 并且能为煤质变化规律和煤炭分类的研究提供依据。 发热量的测 定步骤比较复杂， 如果没有同一的规定， 就难以获得准确和精密的测定结果。 煤 的发热量的测定要从测热室要求、 热量计性能、 热容量标定、 发热量测定、 各种 校正值的应用等各环节严格控制。 在实际测定中每个细小的问题均要注意， 谨慎 而细心的操作，力求准确的测定结果。 参考文献 1. 中华人民共和国国家标准 GB/T 213-2008《煤的发热量测定方法》 ；中国标准 出版社； 2008年12月 2 . 汪红梅，张敬生；电厂燃料；中国电力出版社； 2012年12月 3. 王华胜 ; 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