第八章煤的发热量测定

第八章煤的发热量测定发热量是动力用煤的主要质量指标。发热量是煤炭分类的指标之一，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煤质特征。根据目的和用途不同，发热量有不同的表示方法。用于研究煤质，常用干燥无灰基高位发热量Qgr,daf，工业燃烧用的是应用基低位发热量Qnet,ar，因此在使用中要注意发热量的不同表示方式。第八章煤的发热量测定第一节发热量单位及煤发热量的定义一、热量的单位国内外，过去和现在使用的热量单位有三种：1.卡（Cal）2.焦耳（符号J）3.Btu第八章煤的发热量测定第一节发热量单位及煤发热量的定义一、热量的单位1.卡（Cal）卡，是热量的专用单位。泛义地说，1卡就是使1g纯水的温度升高1℃所需要的热量。但是，由于水的比热不是常数，随着起始温度的不同而稍有差异。因此，起始温度不同的1g纯水，温度升高1℃，所吸收的热量虽然都是1卡，但1卡中所包含的实际能量并不相等。第八章煤的发热量测定第一节发热量单位及煤发热量的定义一、热量的单位1.卡（Cal）因此，用“卡”为热量单位时，要标注出起始温度与终止温度的平均值，如卡(15℃),（15度卡），卡（20℃）。第八章煤的发热量测定第一节发热量单位及煤发热量的定义一、热量的单位2.焦耳（符号J）我国法定计量单位规定的热量单位为焦耳，符号为J。焦耳是1牛顿的力使其作用点在力的方向上移动1m所做的功。1J=1N×1m=1Nm（牛顿.米）第八章煤的发热量测定第一节发热量单位及煤发热量的定义一、热量的单位3.BtuBtu是英制热量单位，是英联邦、美等国常用的热量单位。1Btu是1磅（约454g）纯水的温度从32℉（华氏度，相当于约0℃，摄氏度）升高到212℉（100℃）所需热量的1/180。1Btu=1055.79J第八章煤的发热量测定第一节发热量单位及煤发热量的定义二、煤发热量的定义及其单位1.定义单位质量（g或kg）的煤完全燃烧所产生的热量，叫做煤的发热量（或热值）。2.单位根据GB/T213规定，煤发热量的单位是MJ/kg或J/g。二者的关系：1MJ/kg=103J/g，例如，23578J/g=23.58MJ/kg。第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理一、仪器国内外广泛采用“氧弹量热法”测定煤的发热量。使用的仪器叫“氧弹热量计”。氧弹热量计有两种基本类型：1恒温式氧弹热量计；2绝热式氧弹热量计。二者的基本机构相同，主要区别是控制热交换的方式不同。第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理一、仪器氧弹热量计由以下主、附件组成：1.氧弹由三部分组成(1)弹体(2)弹盖(3)连接环。第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理一、仪器氧弹热量计由以下主、附件组成：2.内同断面为圆形，棱形或其他适当形状的铜或不锈钢制成的筒体。内有搅拌器，用于搅动内筒水。第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理一、仪器氧弹热量计由以下主、附件组成：3.外筒它是全金属制成的双层壁筒底的筒体。外壁断面的形状为圆形，内壁断面形状随内筒形状而定。内外筒壁和内外筒底的间距为1~12mm。外筒形成的夹层空间中装满水。第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理一、仪器氧弹热量计由以下主、附件组成：4.温度计和其他附属仪器设备常用的温度计有两种：固定测温范围的精密温度计和可变温度范围的贝克曼温度计。附属仪器设备如，温度计读数放大镜、电动振荡器、压饼机…等。第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理量热仪见图第八章煤的发热量测定第二节煤发热量的测定原理二、氧弹量热法测定煤发热量的基本原理在充入过量氧气的情况下，通电使点火丝引燃置于燃烧皿中的煤样，煤样完全燃烧（燃烧产物为CO2、N2、H2SO4和HNO3及固态灰渣，测定前氧弹中加入10ml水）所产生的热量被内筒水吸收。根据水温的升高度数（温升），并进行一系列的温度校正，计算出单位重量的煤燃烧所产生的热量（即，煤的发热量，MJ/kg或J/g）第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算影响发热量测值的若干因素及其消除一、量热系统吸热与仪器热容量的标定(E)煤的发热量是根据煤样燃烧放出的热量被内筒水吸收后水温升高的度数计算得到的。但是煤燃烧放出的热量除了被水吸收之外，也被氧弹、内筒、温度计和搅拌器等部件吸收量热系统吸收水吸收煤QQQ第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算一、量热系统吸热与仪器热容量的标定(E)因此，必须消除氧弹、内筒、温度计和搅拌器吸热产生的负面影响。这样就要求了解量热系统在测量过程中吸收了多少热量。首先求出量热系统每升高1℃吸收的热值，也就系统热容量标定。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算一、量热系统吸热与仪器热容量的标定(E)仪器标定方法：用已知发热量数值的基准可燃物质（一般用固体苯甲酸）代替煤样，在该台氧弹热量计进行发热量测定。测得热值与已知热值之差，就是该台仪器的量热系统吸收的热量。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算一、量热系统吸热与仪器热容量的标定(E)这种用基准物质测定量热系统温度每升高1℃所需吸收热量的方法，称之为“仪器热容量的标定”。仪器热容标定每3个月标定一次。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算二、内外筒之间的热交换（即冷却校正）对内、外筒之间的热交换这一因素产生的负面影响加以消除。消除方法叫做“冷却校正”，即由于与外筒热交换内筒温度所下降的度数。然后在温度计测得的水的温升上加上冷却校正值С。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算二、内外筒之间的热交换（即冷却校正）除了用“С”来消除内外筒热交换对发热量测值的负面影响之外，还可以采取适当的技术措施加以消除，即在外筒中装一个自动控温电加热装置，它能使外筒水温自动跟踪内筒水温的变化，使内外筒的温度始终保持一致，几乎无温差热交换。采用自动控温电加热装置的氧弹热量计，叫做“绝热式氧弹热量计”。需要进行“冷却校正”的，叫做“恒温式氧弹热量计”。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算二、内外筒之间的热交换（即冷却校正）冷却校正公式：0)(avvanCn第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正1、温度计刻度的校正（毛细孔校正）为什么要对温度计刻度进行校正？因温度计内部毛细管的孔径大小不均匀，所以每升高1℃，水银上升的高度不一样。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正露出柱温度校正基点温度校正平均分度值校正孔径校正（刻度校正）第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正1、温度计刻度的校正温度计刻度值（对于贝克曼温度计称为毛细孔径修正）的修正方法有两种：(1)计算法(2)作图法第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正1、温度计刻度的校正(1)计算法表中数据表示：若温度计的水银柱高度在刻度线“1”时，应加刻度修正值“0.003”，即校正后实际温度为1+0.003=1.003；水银柱高度位于刻度线4时，修正后的实际温度为：4+(-0.001)=3.999。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正1、温度计刻度的校正(1)计算法采用线性插值法进行计算。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正1、温度计刻度的校正(2)作图法根据温度计检定证书给出的毛细孔径修正值表，在方格坐标纸上以“孔径修正值”为纵坐标，“分度值”为横坐标，会出两者的关系图。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正煤发热量测定方法（GB/T213）的国家标准中规定，使用贝克曼温度计测温时，除了进行刻度修正之外，还需要对他的“平均分度值”进行修正。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正（H）(1)与实际的基点温度相对应的实际的平均分度值H°修正；(2)与实际的基点温度相对应的实际的“标准”露出柱温度ts°修正；第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正（H）通过例子来了解分度值的校正方法。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正（H）(1)与实际的基点温度相对应的实际的平均分度值H°修正。例:第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正（H）(2)与实际的基点温度相对应的实际的“标准”露出柱温度ts°修正例:第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正（H）(1)当实际露出柱温度te与“标准”露出柱温度ts0（计算值）相差3℃以上时:(2)当实际露出柱温度te与“标准”露出柱温度ts0（计算值）小于相差3℃时：第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算三、量热温度计的校正2.平均分度值的修正（H）在本例中，实际露出柱温度te=27.5℃，“标准”露出柱温度ts0=20.71℃。计算得出两者相差3℃以上，因此，与实际露出柱温度te相应的平均分度值H0应作修正。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算四、点火丝热量的校正（q1）用于点燃煤样的点火丝产生的热量也会被内筒水吸收。因此也应在发热量测值的计算中予以扣除。点火丝可以采用金属丝，也可用棉线。常用点火丝：第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算五、添加物燃烧热的校正（q2）对于难燃煤（高灰低热值煤），需包纸或参入苯甲酸等助燃物后作发热量测定。第八章煤的发热量测定第五节煤发热量测定结果的校正和计算六、发热量计算公式第八章煤的发热量测定第六节煤发热量的类别一、煤在氧弹试验条件下燃烧与在工业燃烧设备中燃烧，所产生的热值有什么差别？1.煤在氧弹试验条件下燃烧(1)煤中水的转化(2)煤中的N、S的转化第八章煤的发热量测定第六节煤发热量的类别一、煤在氧弹试验条件下燃烧与在工业燃烧设备中燃烧，所产生的热值有什么差别？1.煤在氧弹试验条件下燃烧第八章煤的发热量测定第六节煤发热量的类别2.煤在工业燃烧设备中燃烧煤中游离水、化合水以及氢元素燃烧生成的水，吸收热量气化后随燃烧烟气逸散，使煤的燃烧热值有所损失。煤中可燃硫生成的SO2，也随烟气逸散，不产生硫酸热效应。（95J）煤在空气中燃烧时，煤有机质中的氮元素，生成游离氮，也随烟气逸散，没有硝酸生成热产生。汽化吸热有机质工业设备OH2QQQ第八章煤的发热量测定第六节煤发热量的类别二、煤发热量的种类及含义1.弹筒发热量Qb单位质量的煤，在充有过量氧气的氧弹内完全燃烧所产生的热量称为弹筒发热量。燃烧产物为二氧化碳、硝酸、硫酸、液态水和固态灰。弹筒发热量也即实验室内用氧弹热量计直接测得的发热量。第八章煤的发热量测定第六节煤发热量的类别二、煤发热量的种类及含义2.恒容高位发热量Qgr,v由弹筒发热量减去硫酸生成热与二氧化硫生成热之差，再减去硝酸生成热，得出高位发热量。因为弹筒发热量的测定是在恒定容积的氧弹中进行的，由此算出的高位发热量也相应称为恒容高位发热量。adbbadbadgrQSQQ,,,95第八章煤的发热量测定第六节煤发热量的类别二、煤发热量的种类及含义3.恒容低位发热量Qnet,v由恒容高位发热量减去水的蒸发热（气化潜热）得出的就是恒容地位发热量。)23206(,,adadadgradnetMHQQ水的气化潜热高位发热量第八章煤的发热量测定第七节各种类别煤发热量换算一、常用基准有五种基准是常用的，即：1.空气干燥基弹筒发热量Qb,ad用于表示发热量测值原始数据2.空气干燥基高位发热量Qgr,ad国标规定用于表示煤发热量测定结果的报告（报出值）。第八章煤的发热量测定第七节各种类别煤发热量换算一、常用基准有五种基