煤的发热量测定

煤的发热量测定方法GB/T213-2008代替GB/T213-2003（2008-07-29发布、2009-05-01实施）适用于泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭、碳质页岩等固体矿物燃料及水煤浆发热量的测定原理是什么？答：将单位质量的试样放在充有过量氧气的氧弹内燃烧，放出的热量被一定量的水吸收，根据水温的升高来计算试样的发热量。要准确测得发热量需要解决两个问题：①、要预知仪器热容量；即量热系统温度升高1℃所吸收的热量，一般用基准物苯甲酸标定仪器来解决；即试样燃烧后释放出的热量不仅被水吸收，还会被氧弹本身、水筒、搅拌器和温度计吸收。②、量热系统与外界的热交换问题，可通过控制水套温度或校正量热系统与外界的热交换来解决。③、测定过程中引入额外热量校正问题。主要有搅拌热、点火热、添加热。发热量的测定由两个独立的试验组成：①热容量标定，②试样的燃烧试验；试验过程分初期、主期（燃烧反应期）和末期。对于绝热式热量计，初期和末期是为了确定开始点火的温度和终点的温度，对于恒温式热量计，初期和末期作用是确定热量计的热交换特性，以便在燃烧反应主期内对热量计内筒和外筒的热交换进行正确的校正。什么是弹筒发热量？什么是高位发热量？什么是低位发热量？答：①弹筒发热量：单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量成为弹筒发热量。②恒容高位发热量：单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。恒容高位发热量是由弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热后得到的发热量。③恒容低位发热量：单位质量的试样在恒容条件下，在有过量氧气中燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。恒容低位发热量是由恒容高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水）的气化热后得到的发热量。④恒压低位发热量：单位质量的试样在恒压条件下，在有过量氧气中燃烧，其终态产物为25℃恒压高位发热量为恒容高位发热量减去体积膨胀功所得的热量。发热量的表示单位有哪些？答：目前常用的热量单位有三种：焦耳（J）、卡（cal）和英制热量单位Btu，1J=4.1816卡（20℃高位发热量、低位发热量的原理？答：煤的发热量在氧弹热量计中进行测定。一定量的分析试样在氧弹热量计中，在充有过量氧气的氧弹内燃烧，热量计的热容量通过相近条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定，根据试样燃烧前后量热系统产生的升温，并对点火热等附加热进行校正后即可求的试样的弹筒发热量。高位发热量=弹筒发热量—硝酸形成热和硝酸校正热（氧弹反应中形成的水合硫酸和气态二氧化硫形成热之差）煤的恒容低位发热量和恒压低位发热量可以通过分析试样的高位发热量计算，计算恒容低位发热量需要知道水分和氢的含量，计算恒压低位发热量需要知道氧和氮的含量。发热量测定对环境条件有什么要求？答：用满足的条件有：①应单独房间，不应在同一房间内同时进行其他试验项目；②室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1℃，室温在（15～30）℃③室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源、冷源、和风扇等，试验过程中应避免开启门窗；④试验室最好朝北，以避免阳光照射，否则热量计应放在不受阳光直射的地方。热量计精密度和准确度的要求？答：测试精密度：5次苯甲酸重复测定结果的相对标准差不大于0.20%；准确度：标准煤样测试结果与标准值之差都在不确定度范围内；或用苯甲酸作为样品进行5次发热量测定，其平均值与标准热值之差不超过50j/g。计算中除燃烧不完全外，所有的测试结果不应随意舍弃。用苯甲酸测试量热仪准确度时，应扣除硝酸校正热，即苯甲酸热值—苯甲酸热值×0.0015k（Qb,ad—Qb,ad×0.0015）氧弹需要具备三个性能是什么？对氧弹的其他要求？答：氧弹应有耐腐蚀，耐热金属制成，需要具备三个性能是1、耐高温、耐腐蚀；2、能承受充氧压力和燃烧过程中产生的瞬间高压。3、试验过程中能保证完全气密。氧弹容积为250～350ml，弹头应有充氧和排气的阀门；新氧弹和新换部件的氧弹应经20.0MPa的水压试验，氧弹应定期做水压试验，每次试验后，氧弹使用时间不应超过2年。发热量各设备的要求主要有?答：热量计是由燃烧氧弹、内筒、外筒、搅拌器、水、温度传感器、温度测试、点火装置和控制系统构成。通常热量计有两种，恒温式和绝热式，差别在于控温方式不同。1、氧弹要耐热、耐腐蚀的镍铬或镍铬钼合金钢组成，耐高温、耐高压、完全气密；弹筒容积为(250～350)ml,新氧弹和新换部件的氧弹应经（20.0MPa）的水压试验，氧弹使用时间一般不超过2年，定期水压做试验。2、内筒断面为椭圆形、菱形；筒内装水通常2000ml～3000ml，以能浸没氧弹（进、出气阀和电极除外）10～20mm，内筒水量在试验中要保持相同，相差不超过0.5g。内筒外面应高度抛光，以减少与外筒的辐射作用。水量最好用称重法，如用容量法，则需要对温度变化进行补正。3、外筒与内筒间距有（10～12）mm，外筒底部有绝缘支架。根据控温方式外筒有恒温式外筒和绝热式外筒。a、绝热式外筒，当样品点燃后以维持外筒温度与内筒温度相差在0.1k之间。b、恒温式外筒：自动控温的外筒变化控制在±0.1k之间，非自动控温—静态式外筒，盛满水后其热容量应不小于热量计热容量的5倍，用外筒的温度计应有0.1k的最小分度值。自动控温装置5min内温度变化平均不超过0.0005k/min；在一次试验的升温过程中，内外筒间热交换量不超过20J。4、搅拌器转速（400～600）r/min为宜，当内、外筒温度和室温一致时，搅拌器的搅拌效率应能使热容量标定中由点火到终点的时间不超过10min；连续搅拌10min所产生的热量不超过120j；5、内筒温度测量的量热温度计至少应有0.001k的分辨率。玻璃水银温度计有两种，①固定测温范围的精密温度计②可变测温范围的贝克曼温度计。两者的最小分度值为0.01K；使用时应根据计量机关证书中的修正值做必要的校正，是对点火温度和终点温度进行校正；贝克曼温度计需要两种校正，即孔径校正（温度校正）和平均分度值校正。6、压力表有两个表头组成：一个指示氧气瓶中的压力，一个指示充氧时氧弹内的压力。表头应装减压阀和保险阀。压力表每2年检定一次。7、点火采用12～24V的电源，点火方式有熔断式点火和非熔断式点火，熔断式点火调节电压使点火丝在（1～2）s内达到亮红，非熔断式点火调节电压使点火线在（4～5）s达到暗红。如何由弹筒发热量计算分析基高位发热量（恒容），又如何由分析基高位发热量计算各种基的低位发热量（恒容）？答：单筒发热量E热容量C冷却校正值△主期温升q1点火热q2添加热分析基高位发热量（恒容）当全硫低于4.00%时或发热量大于14.60MJ/kg时，可用全硫代替Sb,adα硝酸形成热校正系数当Qb≤16.70MJ/kg，a=0.0010当16.70＜Qb≤25.10MJ/kg，a=0.0012当Qb＞25.10MJ/kg，a=0.0016分析基恒容低位发热量收到基恒容低位发热量收到基恒压低位发热量注：(Oad+Nad)=100—Mad—Aad—Cad—Had—St,ad为什么说工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值是低位发热量？答：工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值是低位发热量。因为煤在锅炉里燃烧和在握拳弹内燃烧条件不大一样，所得的燃烧产物不同，因而获得的热量也不同。（1）煤在氧弹内燃烧时，其中的硫形成了硫酸，而在锅炉内燃烧时，其中的硫只形成二氧化硫，随烟道气排放了，因而氧弹内测得的发热量比实际燃烧多出一个硫酸形成热和二氧化硫形成热之差；（2）煤在氧弹内燃烧时，有一部分氮形成了硝酸，有硝酸形成热放出，而在锅炉内燃烧时，氮基本上以游离氮（少量氮氧化物）排出，没有硝酸形成，无硝酸形成热；（3）煤在氧弹内燃烧时，煤中的水由燃烧时的气态变为液态，有水的气化潜热放出，而在锅炉内燃烧时，水作为水蒸气随烟道气排走，无水的气化潜热；（4）煤在氧弹内燃烧是在恒容条件进行，有体积膨胀功释放，而在锅炉内燃烧是在恒压条件下进行，无体积膨胀功。由上可见工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值必然是从弹筒发热量扣除了这四项热量之后就是恒压低位发热量。但由于恒容低位发热量与恒压低位发热量相差很小（几个焦耳到几十个焦耳），因此，人们常用恒容低位发热量代替恒压低位发热量用于热工计算。量热仪的冷却校正答：绝热式热量计无需冷却校正。恒温式量热仪由于外筒温度保持相对不变，外筒温度和内筒温度产生温差，相对会带来热交换，对这部分的热交换进行校正以确保试验准确性，校正准备部分交换的热量的过程叫做冷却校正。恒温式热量计在试验过程中内筒与外筒始终发生热交换，对于散失的热量校正办法是在升温中加上一个冷却校正值C。这是依据牛顿冷却定律，即内筒的降温速度与内外筒温差成正比。也就是内外筒间交换的热量与内外筒温差成正比。C冷却校正值单位开尔文（K），在自动氧弹热量计中可用瑞方公式计算冷却校正值。在对冷却校正值计算时，热量计有两个常数分别是冷却常数和综合常数单位分别是min-1；K/min；点火和终点时内外筒降温速度单位是K/min。什么是仪器的热容量？为什么要标定热容量？答：是指该仪器的量热系统温度每升高1℃所需要吸收的热量，以J/K（或J/℃热容量标定公式：q1是添加物热值；qn是硝酸生成热J，用0.0015×Q×m计算要想根据试样燃烧后水温的升高来计算试样的发热量，必须首先知道水温升高1℃需要吸收多少热量。因热量计的量热系统中，除了水吸收热量外，氧弹、内筒、温度计和搅拌器等都会吸热，而且各自的吸热情况不一样（各种材料的比热容各不同），因素比较复杂，不可能依靠简单的数学计算获得，只能采用己知热值的基准物如苯甲酸来实际标定出量热系统温度每升高1什么情况下重新标定热容量？答：热容量标定的有效期为3个月，但有如下情况发生时应立即重新标定：（1）测定发热量时的内筒水温与热容量标定时的平均内筒水温相差5k以上时；（2）更换量热温度计；（3）更换氧弹的较大部件，如氧弹盖、连接环等；（4）热量计经过较大的搬动。如果热量计量热系统没有显著变化，重新标定的热容量值与前一次的热容量值相差不应大于0.25%。热容量如何标定？答：热容量标定一般应进行5次重复试验。计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差，其相对标准差不应超过0.20%；若超过0.20%，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值，修约至1J/K，作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%，则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在问题后，重新进行标定，舍弃己有的全部结果。遇到难燃煤，易喷溅煤应采取什么措施？答：A、不易燃烧完全的试样：①可用衬垫石棉绒；②点火丝接触试样；③可提高充氧压力3.2Mpa；④用己知质量和热值的擦镜纸包裹称好的试样并压紧，然后放入燃烧皿中。B、易于喷溅的试样：①可用己知质量的擦镜纸包紧后再进行测试，或先在压饼机中压饼并切成粒度约为(2-4)mm的小块使用；②棉线或点火丝和煤样要保持约1～2mm的距离；③不垫石棉绒。石棉绒试用前在800℃温度下灼烧30min，擦镜纸使用前测试热值取三次结果平均值。用恒温室热量计做实验时，对内筒、外筒和室温的要求？答：按照国家标准要求，终点时内筒温度应高出外筒温度1℃左右；外筒温度与室温之差应控制在1.5℃测定发热量应注意的事项？答：1、苯甲酸的纯度，操作过程中不要将其污染；2、准确称取内筒水重，相差不能超过0.5g；3、注意调节内筒初始温度，以保证内筒温度在终点时比外筒温度高出1k左右；4、注意室温与外筒温度的差超过1.5k，要尽量保持一致；5、每次试验结束后，氧弹要经水冲洗，在下一次试验开始用毛巾擦干，以免棉线点火时引起点火失败。发热量测定中应注意哪些安全问题？答：发热量测定过程中应注意以下完全问题：（1）发热量测定前，所有的氧弹必须经过耐压（≥20.0Mpa）试验，并且充氧后保持完全气密。如发现氧弹漏气（充氧后的氧弹全部浸在水中，不断有气泡产生），则必须修理好再用。用漏气的氧弹作试验，有可能使氧弹帽崩离，或整个氧弹崩出热量计而造成事故。（2）氧弹内充氧压力不能超过3.2Mpa。若充超过3.2Mpa，不得进行燃烧试验。应释放全部氧气，重新充氧到3.2Mpa以下再试验。（3）试验过程中，点火后的最初20s内不要把身体的任何部位伸到热量计上方，以免点火的一瞬间万一发生氧弹冲出热量计的事故，伤害操作者。（4）使用的氧气瓶瓶口不得沾有油污及其他易燃物，氧气瓶附近不得有明火。（5）钢瓶压力降为5.0MP时，延长充氧时间，压力降到4.0MP更换氧气钢瓶。计算发热量的依据有哪些?叙述下额外热量？答：量热系统的温升、但不完全由煤样燃烧所放出来的热量带来的。还有额外热量包括搅拌热、点火热、添加热；1、搅拌热是搅拌桨做功产生的热，当内、外筒温度和室温一致时，连续搅拌10min所产生的热量不超过120j；2、点火热有棉线点火、金属丝点火；棉线点火：棉线点火热+点火电能热=电压×电流×通电时间+棉线质量+棉线热值，金属丝点火：金属丝质量×金属丝热值；3、添加热由包纸和苯甲酸；Q包纸=包纸质量×纸的燃烧热，Q苯甲酸=苯甲酸质量×苯甲酸的标准热值。发热量测定的精密度是如何规定的？答：重复性限Qgr,ad=120J/g，再现性临界差Qgr,d=300J/g。导致发热量测定结果不准确的可能原因有哪些？答：导致发热量测定结果不准确的可能原因有①热容量标定的不准确②搅拌器故障或搅拌速度不均匀③使用贝克曼温度计未进行或未能正确地进行毛细孔径和平均分度值的修正④内筒中的水量不能保持一致⑤使用绝热式热量计时，热量计的平衡点有问题⑥自动热量计的性能不十分稳定。如何进行不同基之间的换算答：主要记住三个公式，然后相互的换算；当已知空气干燥基ad时，求其它基。收到基水Mar即为全水Mt量热仪测定发热量过程中的注意事项

1.

在一次发热量测定后，发现燃烧皿内有未燃尽煤样，试分析是何原因？

可能原因为：

（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。

2.

燃烧皿内点不上火是何原因？

原因为：

（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1.常见故障及原因现象原因处理1.氧弹漏气橡胶密封圈老化或磨损更换密封圈2.点火失败1.线路不通或接触不良1检查连线是否连接好，氧弹头与点火帽是否接触好，氧弹内筒是否放好2.试样潮湿2.充氧过快溅湿试样3.点火丝或棉线