煤發(fā)熱量測定方法

煤的發(fā)熱量通常用彈筒熱量計測定。方法是取一定質(zhì)量煤樣放入彈筒熱量計中，向彈筒內(nèi)充入過量氧(氧壓為2.5～3.0MPa)，彈筒置于盛有一定量水的內(nèi)筒中，通電點火使煤樣燃燒，放出熱量被量熱系統(tǒng)吸收，測量量熱系統(tǒng)溫升，計算煤的發(fā)熱量。

根據(jù)燃燒條件和燃燒產(chǎn)物及狀態(tài)的不同，煤發(fā)熱量分彈筒發(fā)熱量、高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。高位和低位發(fā)熱量又有恒容和恒壓之分。

彈筒發(fā)熱量Qb又稱氧彈發(fā)熱量。指煤在規(guī)定條件下，在彈筒熱量計中測得的熱值。煤在彈筒內(nèi)燃燒產(chǎn)物為氣態(tài)二氧化碳、過剩的氧、二氧化碳飽和的液態(tài)水、硫酸、硝酸和固態(tài)灰。它與煤在空氣中燃燒時產(chǎn)生的熱值與產(chǎn)物有所區(qū)別。后者氮呈游離氮析出，硫呈SO₂逸出，基本不影響煤發(fā)熱量。液態(tài)水變成水蒸汽吸收熱量。但在彈筒內(nèi)燃燒，氮變成硝酸、硫變成硫酸放出熱量，水在彈筒內(nèi)保持液態(tài)。所以煤彈筒發(fā)熱量略大于在大氣中燃燒放出的熱量。

高位發(fā)熱量Qgr煤的彈筒發(fā)熱量減去硫酸生成熱與二氧化硫生成熱之差及硝酸生成熱后的熱量。

低位發(fā)熱量Q_net指高位發(fā)熱量減去煤燃燒后全部水的蒸發(fā)潛熱后的熱量。其值基本上為煤在空氣中燃燒時可利用的熱量，作為評價燃料用煤的質(zhì)量指標(biāo)。

恒溫?zé)o灰基高位發(fā)熱量指以假想含最高內(nèi)在水分、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)計算所得的高位發(fā)熱量。

恒容發(fā)熱量指煤在恒定容積下燃燒時的熱值。

恒壓發(fā)熱量指煤在恒定壓力 (通常為一個大氣壓) 下燃燒時的熱值。

單位質(zhì)量的煤完全燃燒時所釋放的熱量。法定計量單位是MJ/kg或J/g。以往為kcal/kg或cal/g，英制為Btu/lb。這幾種計量單位間關(guān)系是： 20℃時，lcal/g=4.1816J/g; 15℃時，lcal/g=4.1855J/g，1Btu/lb=2.326J/g。

中國測定煤的發(fā)熱量，大部分的實驗室都采用環(huán)境恒溫式氧彈熱量計直接進行，稱為彈筒發(fā)熱量，以干燥基或干燥無灰基表示，符號分別為Qb,ad或Qb,daf。測定彈筒發(fā)熱量的方法是將1克空氣干燥煤樣放在彈筒內(nèi)，往氧彈中緩緩充入氧氣，直到壓力為2.8～3.0兆帕。充氧時間不得小于15秒，往內(nèi)筒中加入足夠的蒸餾水，通電點火使煤樣在彈筒內(nèi)完全燃燒，彈筒周圍的水溫隨之升高，根據(jù)水溫的變化計算空氣干燥煤樣的彈筒發(fā)熱量（Qb,ad）。煤的發(fā)熱量除直接測定外，還可以根據(jù)工業(yè)分析或元素分析數(shù)據(jù)計算而得。煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)研究和評價工作中的一項重要指標(biāo)，是鑒定煤質(zhì)、計算熱平衡、耗煤量、熱效應(yīng)以及改進燃煤方法，提高熱能利用的依據(jù)。同時也是煤分類的一個重要指標(biāo)，尤其對研究煤化程度低的煤更為重要。煙煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性亦可根據(jù)發(fā)熱量進行初步的推斷。根據(jù)低位發(fā)熱量（Qnet,ar，兆焦/千克）可分為：低熱值煤（LQ）8.50～12.50；中低熱值煤（MLQ）12.51～17.00；中熱值煤（MQ）17.01～21.00；中高熱值煤（MHQ）21.01～24.00；高熱值煤（HQ）24.01～27.00；特高熱值煤（SHQ）大于27.00。

煤發(fā)熱量主要受煤中水分、灰分和煤化程度的影響、煤化程度相同的煤中，殼質(zhì)組發(fā)熱量最高、鏡質(zhì)組次之、惰質(zhì)組最低。

煤的收到基低位發(fā)熱量Qnet，ar受煤的水分Mt、灰分A_ar和煤化度等多種因素的影響。煤的空氣干燥基高位發(fā)熱量Q_gr，ad常隨內(nèi)在水分和灰分的增高而降低;干燥基高位發(fā)熱量Q_gr，_d隨灰分的增高而降低;干燥無灰基高位發(fā)熱量Qgr，daf主要隨煤化度的不同而變化，以中等變質(zhì)階段的煙煤如焦煤類的發(fā)熱量Qg_r，daf最高，褐煤的發(fā)熱量最低，長焰煤、氣煤和肥煤類的發(fā)熱量則依次比褐煤的增高，以焦煤向瘦煤、貧煤和無煙煤過渡時，發(fā)熱量又逐漸降低，到超無煙煤(01號無煙煤)的發(fā)熱量降至最低，但仍高于褐煤和長焰煤的發(fā)熱量Q_{gr，daf}。此外，煤的內(nèi)在灰分也會影響煤的干燥無灰基高位發(fā)熱量，即對同一煤層的煤，內(nèi)在灰分越高，其發(fā)熱量Qgr，daf也越低。干燥無礦物質(zhì)基高位發(fā)熱量Qgr，dmmf曾稱純煤發(fā)熱量或煤有機質(zhì)發(fā)熱量，它理論上不受煤的灰分和水分的影響，只受煤化度的影響。

煤的發(fā)熱量是評價煤質(zhì)的重要指標(biāo)，由于發(fā)熱量與煤化程度密切相關(guān)，常作煤炭分類的一個重要指標(biāo)(ISO、ASTM、GB等煤分類標(biāo)準(zhǔn)均采用)。對動力用煤，發(fā)熱量是最重要的質(zhì)量指標(biāo)和計價指標(biāo)，各種燃煤裝置(如鍋爐、工業(yè)爐窯等)的耗煤量、熱平衡、熱效率等工藝參數(shù)都需根據(jù)煤的發(fā)熱量進行計算，各種燃煤爐窯的設(shè)計和技術(shù)改造及燃燒條件的優(yōu)化也必須以燃料煤的發(fā)熱量為依據(jù)。國際上常用的燃料統(tǒng)一計量單位——標(biāo)準(zhǔn)煤(又稱煤當(dāng)量)也是以發(fā)熱量定義的，即凡能產(chǎn)生29.27MJ低位發(fā)熱量的任何燃料 (能源)均可折合為1kg標(biāo)準(zhǔn)煤。煤田地質(zhì)勘探中，根據(jù)發(fā)熱量Q_{gr，daf}的變化規(guī)律判斷煤的氧化風(fēng)化程度并以此作為確定氧化、風(fēng)化帶的劃界參數(shù)。 2100433B

煤的低位發(fā)熱量 ，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機質(zhì)中的氫燃燒后生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實際可以使用的熱量。同樣，實際上由恒容高位發(fā)熱量算出的低位發(fā)熱量，也叫恒容低位發(fā)熱量，它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。

煤的低位發(fā)熱量計算公式為：

Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad

式中：

Qnet,ad——分析煤樣的低位發(fā)熱量，J/g;

Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;

Had——分析煤樣氫含量，%;

Mad——分析煤樣水分，%

煤化學(xué)的研究內(nèi)容之一。單位質(zhì)量的煤完全燃燒時放出的熱量稱為煤的發(fā)熱量，以符號Q來表示。煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)分析的重要指標(biāo)，是熱工計算的基礎(chǔ)。在煤的燃燒或轉(zhuǎn)化過程中，常用發(fā)熱量來進行熱平衡、熱效率和耗煤量計算，并據(jù)此進行設(shè)備的選型或燃燒方式的選擇。因此，發(fā)熱最是確定動力用煤價格的主要依據(jù)，常用的表示方式有:彈筒發(fā)熱量、恒壓發(fā)熱量、恒容發(fā)熱量、高位發(fā)熱量、低位發(fā)熱量。此外，在國際煤炭分類和一些國家的煤炭分類中，常采用恒濕無灰基煤的發(fā)熱量作為區(qū)分低煤化度煤的分類指標(biāo)之一 。

煤的發(fā)熱量又稱煤炭大卡，是煤炭在氧彈中燃燒時產(chǎn)生的熱量（熱值、大卡），根據(jù)輸入硫、氫、全水分、分析水儀器自動計算出煤的高位發(fā)熱量、低位發(fā)熱量及收到基低位發(fā)熱量。

煤炭發(fā)熱量煤的高位發(fā)熱量

煤的高位發(fā)熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產(chǎn)生的熱量。實際上是由實驗室中測得的煤的彈筒發(fā)熱量減去硫酸和硝酸生成熱后得到的熱量。 煤的彈筒發(fā)熱量是在恒容(彈筒內(nèi)煤樣燃燒室容積不變)條件下測得的，所以又叫恒容彈筒發(fā)熱量。由恒容彈筒發(fā)熱量折算出來的高位發(fā)熱量又稱為恒容高位發(fā)熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件是恒壓的(大氣壓不變)，其高位發(fā)熱量是恒壓高位發(fā)熱量。恒容高位發(fā)熱量和恒壓高位發(fā)熱量兩者之間是有差別的。一般恒容高位發(fā)熱量比恒壓高位發(fā)熱量低8.4～20.9J/g,實際中當(dāng)要求精度不高時，一般不予校正。煤炭發(fā)熱量作為煤炭質(zhì)量分析的重要指標(biāo),因此做好煤炭指標(biāo)中發(fā)熱量的測定結(jié)果的準(zhǔn)確性分析工作具有非常重要的理論和實際意義。

煤炭的發(fā)熱量是檢驗煤炭質(zhì)量的主要因素也是煤炭計價的重要環(huán)節(jié)，所以煤炭發(fā)熱量的測定與煤炭發(fā)熱量的計算不容忽視。

煤的高位發(fā)熱量計算公式為：

Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad

式中：

Qgr——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;

Qb,ad——分析煤樣的彈筒發(fā)熱量，J/g

Sb,ad——由彈筒洗液測得的煤的硫含量，%

95——煤中每1%(0.01g)硫的校正值，J/g

a——硝酸校正系數(shù)

煤炭發(fā)熱量煤的低位發(fā)熱量

煤的低位發(fā)熱量，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機質(zhì)中的氫燃燒后生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實際可以使用的熱量。同樣，實際上由恒容高位發(fā)熱量算出的低位發(fā)熱量，也叫恒容低位發(fā)熱量，它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。

煤的低位發(fā)熱量計算公式為：

Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad

式中：

Qnet,ad——分析煤樣的低位發(fā)熱量，J/g;

Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;

Had——分析煤樣氫含量，%;

Mad——分析煤樣水分，%