1、煤的發熱量測定方法標準版本號：GB/T 21320082008-07-29發布 2009-05-01實施【教學內容】1. 新舊標準之間的變化差異 2. 煤的發熱量測定原理、操作步驟和數據處理 3. 熱容量和儀器常數的標定 4. 各種不同基的煤的發熱量換算【教學目的】1. 了解新舊標準之間的變化差異 2. 掌握煤的發熱量測定方法、操作步驟和數據處理 3. 掌握熱容量和儀器常數的標定 4. 熟悉各種不同基的煤的發熱量換算【教學重點】1. 煤的發熱量測定原理、操作步驟和數據處理 2. 熱容量和儀器常數的標定【教學難點】煤的發熱量測定原理、操作步驟和數據處理【教學時數】2課時§1. 新舊標準

2、變化差異比較 本標準取代了GB/T 213-2003煤的發熱量測定方法，增加了GB/T18856.62002水煤漿質量試驗方法 第6部分：水煤漿發熱量測定方法的內容。與GB/T 213-2003相比，主要變化如下：a. 增加了引言；b. 增加了水煤漿的發熱量的測定；c. 增加了稱取水煤漿試樣的內容；d. 增加了無法觀測主期內筒溫度下降時的終點判斷方法；e. 增加了稱取水煤漿試樣時恒容和恒壓低位發熱量計算公式f. 增加了對恒容和恒壓低位發熱量計算公式中常數項的解釋g. 增加了兩個附錄（附錄A和B）h. 進行了適當的文字修改§2.術語和定義 熱量單位： 熱量的單位為焦耳(J)。發熱量測定

3、結果以兆焦每千克(MJ/kg)或焦耳每克(J/g)表示。 彈筒發熱量：單位質量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內燃燒，其燃燒產物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態水以及固態灰時放出的熱量稱為彈筒發熱量。 恒容高位發熱量：單位質量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內燃燒，其燃燒產物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫、液態水以及固態灰時放出的熱量。恒容高位發熱量即由彈筒發熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后得到的發熱量。 恒容低位發熱量：單位質量的試樣在恒容條件下，在過量氧氣中燃燒，其燃燒產物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫，氣態水（假定壓力為0.1MPa）以及固態灰時放出的熱量。恒容低位發熱量即由

4、恒容高位發熱量減去水(煤中原有的水和煤中氫燃燒生成的水)的氣化熱后得到的發熱量 恒壓低位發熱量：單位質量的試樣在恒壓條件下.在過量氧氣中燃燒，其燃燒產物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫、氣態水（假定壓力為0.1MPa）以及固態灰時放出的熱量。 熱量計的有效熱容量：量熱系統產生單位溫升所需的熱量（簡稱熱容量)。通常以焦耳每開爾文(J/K) 表示。§3.測定原理.高位發熱量煤的發熱量在氧彈熱量計中進行測定。一定量的分析試樣在氧彈熱量計中，在充有過量氧氣的氧彈內燃燒，熱量計的熱容量通過在相近條件下燃燒一定量的基準量熱物苯甲酸來確定，根據試樣燃燒前后量熱系統產生的溫升，并對點火熱等附加熱

5、進行校正后即可求得試樣的彈筒發熱量。從彈筒發熱量中扣除硝酸生成熱和硫酸校正熱(氧彈反應中形成的硫酸與二氧化硫形成熱之差)即得高位發熱量。.低位發熱量煤的恒容低位發熱量和恒壓低位發熱量可以通過分析試樣的高位發熱量計算。計算恒容低位發熱量需要知道煤樣中水分和氫的含量。計算恒壓低位發熱量需知道煤樣中氧和氮的含量。§4.實驗室條件和試劑、材料. 實驗室條件 實驗室為單獨房間，不應在同一房間進行其他項目的測定； 室溫保持穩定，每次測定室溫變化不超過1，室溫在(15-30)為宜； 室內無強烈的空氣對流，試驗過程中避免開啟門窗； 實驗室最好朝向北，避免熱量計受到陽光的直射。. 試劑和材料氧氣：至少

6、99.5%純度，不含可燃成分，不允許使用電解氧；氫氧化鈉標準溶液：C(NaOH)0.1mol/L。稱取優級純氫氧化鈉4g ,溶解于1000mL經煮沸冷卻后的水中，混合均勻，裝入塑料瓶或塑料簡內，擰緊蓋子。然后用優級純苯二甲酸氫鉀(GB/T 1257)進行標定。甲基紅指示劑：2g/L。稱取0.2g甲基紅，溶解在100mL水中。苯甲酸：基準量熱物質，二等或二等以上，經權威計量機關檢定或授權檢定并標明標準熱值。 點火絲：直徑0.1mm左右的鉑、銅、鎳絲或其他已知熱值的金屬絲或棉線，如使用棉線，則應選用粗細均勻，不涂蠟的白棉線。 點火導線：直徑0.3mm左右的鎳鉻絲。 酸洗石棉絨：使用前在800下灼燒

7、30min。 擦鏡紙：使用前先測出燃燒熱:抽取（3-4）張紙，團緊，稱準質量.放人燃燒皿中，然后按常規方法測定發熱量。取3次結果的平均值作為擦鏡紙熱值。§5.儀器設備.熱量計 組成： 熱量計由燃燒氧彈、內筒、外筒、攪拌器、水、溫度傳感器、試樣點火裝置、溫度測量和控制系統構成。 分類： 恒溫式熱量計無水熱量計自動氧彈熱量計外筒的控溫方式不同 熱量計 絕熱式熱量計 精密度和準確度要求： 精密度：5次苯甲酸測試結果的相對標準偏差不大于0.20%。 準確度：標準煤樣測試結果與標準值之差都在不確定度范圍內，或者用苯甲酸作為樣品進行5次發熱量測定，其平均值與標準熱值之差不超過50 J/g。.氧彈

8、 材料：由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成 性能要求：a.不受燃燒過程中出現的高溫和腐蝕性產物的影響而產生熱效應；b.能承受充氧壓力和燃燒過程中產生的瞬時高壓；c.試驗過程中能保持完全氣密。 組成：容積為(250-350)mL； 彈頭上應裝有供充氧和排氣的閥門以及點火電源的接線電極。 注意事項：a.新氧彈和新換部件(彈筒、彈頭、連接環)的氧彈應經20.0 M Pa的水壓試驗，證明無問題后方能使用。 b.經常注意觀察與氧彈強度有關的結構，如彈筒和連接環的螺紋、進氣閥、出氣閥和電極與彈頭的連接處等，如發現顯著磨損或松動，應進行修理，并經水壓試驗合格后再用。 c.氧彈還應定期進行水壓試驗，每次水

9、壓試驗后，氧彈的使用時間一般不應超過2年。 d.當使用多個設計制作相同的氧彈時，每一個氧彈都必須作為一個完整的單元使用。氧彈部件的交換使用可能導致發生嚴重的事故。. 內筒 材料：用紫銅、黃銅或不銹鋼制成 形狀和容積：斷面可為橢圓形、菱形或其他適當形狀。筒內裝水2000mL-3000mL，以能浸沒氧彈(進、出氣閥和電極除外)為準。內筒外面應高度拋光，以減少與外筒間的輻射作用。.外筒 材質、形狀及基本結構：金屬制成的雙壁容器，有上蓋。外壁為圓形，內壁形狀則依內筒的形狀而定；外筒應完全包圍內筒，內外筒間應有10mm-12mm的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內筒。 自動控溫的外筒：在整個試驗過程中

10、，外筒水溫變化應控制在±0 .1 K之內或更低 a.恒溫式外筒非自動控溫式外筒：即靜態式外筒，盛滿水后其熱容量應不小于熱量計熱容量的三倍，以便保持試驗過程中外筒溫度基本恒定 冷卻常數0.0020min-1，從試樣點火到末期結束時的外筒溫度變化小于0.16Kb. 恒溫式外筒的熱容量 冷卻常數0.0030min-1，從試樣點火到末期結束時的外筒溫度變化小于0.11K 絕熱式外筒：外筒中水量應較少，最好裝浸沒式加熱裝置，當樣品點燃后能迅速提供足夠的熱量以維持外筒水溫與內筒水溫相差在0.1K之內。外筒中裝有加熱裝置，通過自動控溫裝置，外筒水溫能緊密跟蹤 內簡的溫度。外筒的水還應在特制的雙層蓋

11、中循環。. 攪拌器 形狀：螺旋槳式或其他形狀 轉速：(400-600)r/min為宜,應保持恒定 熱效應：應用隔熱措施.以盡量減少量熱系統與外界的熱交換。攪拌器的攪拌效率應能使熱容量標定中由點火到終點的時間不超過10 min.同時又要避免產生過多的攪拌熱(當內、外筒溫度和室溫一致時，連續攪拌10 min所產生的熱量不應超過120 J) .量熱溫度計 規格要求：用于內簡溫度測定的量熱溫度計至少應有0.001K的分辨率，以便能以0.002K或更好的分辨率測定2K到3K的溫升；它代表的絕對溫度應能達到近0.1K。量熱溫度計在它測量的每個溫度變化范圍內應是線性的或線性化的。 玻璃水銀溫度計：常用的玻璃

12、水銀溫度計有兩種:一種是固定測溫范圍的精密溫度計；一種是可變測溫范圍的貝克曼溫度計。兩者的最小分度位應為0.01K. 數字顯示溫度計：數字顯示溫度計可代替傳統的玻璃水銀溫度計，它們應能提供符合要求的分辨率，這些溫度計的短期重復性應該為0.001K 或更好，6個月內的長期漂移不應超過0.05K。.附屬設備 燃燒皿：鉑制品最理想，一般可用鎳鉻鋼制品。規格可采用高17 mm-18mm、底部直徑19mm-20mm,上部直徑25mm-26 mm，厚0.5mm。其他合金鋼或石英制的燃燒皿也可使用，但以能保證試樣燃燒完全而本身又不受腐蝕和產生熱效應為原則。 壓力表和氧氣導管：壓力表由兩個表頭組成:一個指示氧

13、氣瓶中的壓力，一個指示充氧時氧彈內的壓力。表頭上應裝有減壓閥和保險閥。 點火裝置：點火采用12V -24V的電源。可由220V交流電源經變壓器供給，線路中應串接一個調節電壓的變阻器和一個指示點火情況的指示燈或電流計。 壓餅機：螺旋式 、杠桿式或其它形式壓餅機。能壓制直徑10mm的煤餅或苯甲酸餅。模具和壓桿應用硬質鋼制成，表面光潔，易于擦拭。 秒表或其他能指示10s的計時器 天平：分析天平和工業天平§6.測定步驟.恒溫式熱量計法 按使用說明書安裝調節熱量計。 稱樣：在燃燒皿中稱取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣或水煤漿干燥試樣（0.9-1.1）g， 稱準到0.0002g。a. 燃燒時易

14、于飛濺的試樣，可用已知質量的擦鏡紙包緊再進行側試，或先在壓餅機中壓餅并切成粒度約為（2-4）mm的小塊使用。b.不易燃燒完全的試樣，可用石棉絨做襯墊（先在燃燒皿底鋪上一個石棉絨，然后以手壓實)。石英燃燒皿不需任何襯墊。如加襯墊仍燃燒不完全，可提高充氧壓力至3.2 MPa，或用已知質量和熱值的擦鏡紙包裹稱好的試樣并用手壓緊，然后放入燃燒皿中。 裝氧彈及注意事項：取一段點火絲，把兩端分別接在兩個電極柱上，彎曲點火絲接近試樣。注意事項：a.裝氧彈的過程中要輕拿輕放。b.與試樣保持良好接觸或保持微小的距離(對易飛濺和易燃的煤)；c.勿使點火絲接觸燃燒皿和電極柱，以免形成短路而導致點火失敗，甚至燒毀燃燒

15、皿；充氧及安全隱患：往氧彈中加入10mL蒸餾水，小心擰緊氧彈蓋，往氧彈中緩緩充入氧氣，直至壓力到2.8 -3.0 M Pa；如果不小心充氧壓力超過3.3 MPa ，停止試驗，放掉氧氣后，重新充氧至3.2MPa以下。當鋼瓶中氧氣壓力降到5.0 M Pa以下時，充氧時間應酌量延長，壓力降到4.0 M Pa以下時，應更換新的鋼瓶氧氣。 內筒：往內筒中加人足夠的蒸餾水，使氧彈蓋的頂面(不包括突出的進、出氣閥和電極)淹沒在水面下10 mm-20 mm。每次試驗時用水量應保持相同，相差不超過0.5g測量：把氧彈放人裝好水的內筒中，如氧彈中無氣泡漏出.則表明氣密性良好，即可把內筒放在外筒的絕緣架上；如有氣泡出現，則表明漏氣，應找出原因，加以糾正，重新充氧。然后接上點火電極插頭，裝上攪拌器和量熱溫度計.并蓋上外筒的蓋子。 結果記錄：取出內筒和氧彈，開啟放氣閥，放出燃燒廢氣，打開氧彈，仔細觀察彈筒和燃燒皿內部,如果有試樣燃燒不完全的跡象或有炭黑存在，試驗應作廢。.絕熱式熱量計法（略）.自動式熱量計（略）§7.熱容量和儀器常數標定.所用物質及預處理：a.苯甲酸（二等或二等以上，經權威計量機關檢定或授權檢定并標明標準熱值）；b.預先研細并在盛有濃硫酸的干燥器中干燥3天或在(60-70)烘箱