量熱儀是(shì)目前檢測煤質發熱量指标的(de)主要(yào / yāo)儀器,其測熱性能将會直接影響發熱量測定結果的(de)可靠性,所以(yǐ)各檢測單位新購進熱量計,都必須在(zài)使用前對其性能進行檢驗。 當前市場上(shàng)衆多廠家生産的(de)各種量熱儀層出(chū)不(bù)窮,性能各有差異，所以(yǐ)各檢測單位在(zài)購進量熱儀時(shí)更應對其測熱性能加以(yǐ)關注。根據長期的(de)煤質分析儀器使用與維護經驗,系統地(dì / de)提出(chū)以(yǐ)精密度、準确度作爲(wéi / wèi)考核儀器的(de)指标來(lái)進行驗收,從而(ér)确立此類儀器選型、驗收标準。
煤作爲(wéi / wèi)燃料廣泛地(dì / de)應用于(yú)國(guó)民經濟中,尤其是(shì)發電行業。電力生産主要(yào / yāo)是(shì)利用燃煤的(de)化學能,通過燃燒最終把熱能轉化爲(wéi / wèi)電能,因此發熱量是(shì)發電用煤的(de)重要(yào / yāo)測定項目。發熱量主要(yào / yāo)用于(yú)以(yǐ)下幾方面:設計鍋爐機組時(shí),發熱量可用來(lái)計算爐膛熱負荷和(hé / huò)選擇磨煤機容量;鍋爐運行時(shí)發熱量又可用來(lái)計算發、供電煤耗,而(ér)煤耗又是(shì)火電廠的(de)重要(yào / yāo)考核經濟指标;在(zài)煤炭供需上(shàng),發熱量是(shì)作爲(wéi / wèi)動力用煤計價的(de)主要(yào / yāo)依據。目前試驗室用于(yú)測定燃料發熱量的(de)氧彈儀有恒溫式和(hé / huò)絕熱式兩種。
1 煤炭量熱儀（發熱量）工作原理、種類及構造
111 煤炭量熱儀測定原理
發熱量定義爲(wéi / wèi)單位質量的(de)可燃物質完全燃燒時(shí)所放出(chū)的(de)熱量。可燃物發熱量測量原理是(shì)将一定量的(de)試樣置于(yú)充有一定壓力2.8～3.0MPa 密封的(de)氧彈中,在(zài)充足的(de)氧氣條件下,令試樣完全燃燒,燃燒所放出(chū)的(de)熱量被氧彈周圍一定的(de)水(内桶水) 所吸收,其水的(de)溫升與試樣燃燒放出(chū)的(de)熱量成正比。發熱量即可由燃燒前後的(de)溫差計算出(chū)來(lái)。Q = E( Tn-T0) / M
Q 試樣發熱量(J / g) ; E 量熱系統熱容量(J / ℃) ; M試樣質量(g) ; T0 量熱系統起始溫度( ℃) ; Tn 量熱系統吸收試樣放出(chū)熱量後的(de)終值溫度( ℃) 。
112 煤炭量熱儀（發熱量）種類、構造
通常實驗室用于(yú)測定燃料發熱量的(de)熱量計有恒溫式熱量計、絕熱式熱量計兩種。測量原理相同,但構造上(shàng)有些差異。恒溫式熱量計包圍量熱體系外筒是(shì)一個(gè)雙層水套,内裝較多的(de)水。測熱過程中水是(shì)靜止的(de),外筒僅用于(yú)給内筒提供穩定的(de)工作環境。絕熱式熱量計除有雙層水套外,其頂蓋也(yě)設計爲(wéi / wèi)雙層水套。測熱過程中,雙層中的(de)水借助循環水泵從外筒流向頂蓋從而(ér)起到(dào)絕熱作用。同時(shí)在(zài)外筒中還安裝有跟蹤内筒水溫的(de)加熱電極和(hé / huò)溫控元件。恒溫式熱量計與絕熱式熱量計在(zài)市場上(shàng)均有産品,也(yě)各有優缺點。前者構造簡單,操作簡便,但需對溫升進行校正,計算較爲(wéi / wèi)繁瑣。目前,随着微機廣泛應用,問題已得到(dào)解決;後者構造複雜,操作難以(yǐ)掌握,有時(shí)還受到(dào)季節的(de)影響,用于(yú)帶走外筒水中多餘熱量的(de)冷卻水溫度不(bù)能滿足試驗要(yào / yāo)求。因此在(zài)一般情況下,恒溫式熱量計被廣泛采用。
2 發熱量檢驗方法的(de)演進
在(zài)以(yǐ)往的(de)熱量計驗收過程中,儀器到(dào)場開箱後,一般按合同規定,進行“精密度”測試,合格後,便可用于(yú)檢測。事實證明,這(zhè)個(gè)單一的(de)技術驗收指标與實際分析的(de)樣品存在(zài)差距。精密度測試所用物質爲(wéi / wèi)苯甲酸。苯甲酸是(shì)一種純淨物質,也(yě)是(shì)目前公認的(de)量熱标準物質。它性能穩定、吸濕性低、容易完全燃燒。而(ér)平時(shí)分析的(de)煤樣是(shì)一種混合物質,其熱性能并不(bù)穩定,因此儀器在(zài)使用苯甲酸做精密度驗收後,其準确度并不(bù)一定可信。爲(wéi / wèi)此,建立一套寶鋼特有的(de)熱量計驗收方法,使
所購入的(de)儀器更好地(dì / de)爲(wéi / wèi)現場服務這(zhè)一迫切需要(yào / yāo)擺在(zài)技術人(rén)員面前。經過四年左右的(de)摸索,首次系統地(dì / de)提出(chū)熱量計的(de)驗收方法,并在(zài)一台新儀器的(de)驗收中初步進行使用,取得較好效果。
3 煤炭量熱儀（發熱量）檢驗方法
3.1 發熱量精密度檢驗
3.11 熱容量C 測試(熱容量精密度檢定) 在(zài)規定條件下〔1〕,用燃燒熱标準物質苯甲酸檢定熱量計的(de)熱容量5 次,按不(bù)同的(de)平均熱容量,其極差不(bù)大(dà)于(yú)表1規定;或5 次重複試驗結果的(de)平均值(.E) 和(hé / huò)标準差,其相對标準差不(bù)應超過0.2 %,若超過0.2 %,再補作1次試驗,取符合要(yào / yāo)求的(de)5 次結果的(de)平均值(修至1J / K)作爲(wéi / wèi)該儀器的(de)熱容量。若任何5 次結果的(de)相對标準差都超過0.2 %,則應對試驗條件和(hé / huò)操作技術仔細檢查并糾正存在(zài)問題後,重新進行檢定,舍棄已有的(de)全部結果(見表1) 。
表1 熱容量C 測試
熱容值 | 〈1500(J/K) | 9000～11000(J/K) | 14000～15000(J/K) |
級差 | 9 | 40 | 60 |
取用1g 左右的(de)燃燒熱标準物質苯甲酸（GBW（E）130035 标準值2480J/g）連續試驗熱容量精密度測試結果(見表2) 。試驗表明:級差≤40J / K;RSD = 0.108 % (遠小于(yú)0.20 %) 精密度測試合格。
表2 苯甲酸連續試驗熱容量精密度
苯甲酸質量g | 熱容量(J/k) | 平均值(J/k) | 級差(J/k) |
0.9965 | 10432 | 10439 | 22 |
0.9968 | 10434 | ||
0.9966 | 10454 | ||
0.9945 | 10436 | ||
0.9938 | 10439 |
3.12 熱值誤差測定 取約0.17g 和(hé / huò)1.13g 苯甲酸測量燃燒值,計算其熱值誤差ΔQ ,該值不(bù)超過60J / g 時(shí),合格。其中ΔQ = QA
-QS ( QA 爲(wéi / wèi)測得苯甲酸的(de)平均熱J / g , QS 爲(wéi / wèi)苯甲酸的(de)标準熱值) (見表3) 。試驗表明誤差≤60J / g 合格。
表3 熱值誤差測定
苯甲酸質量（g） | 測得熱值（J / g） | 平均熱值（J / g） | 與标準熱值誤差（J / g） |
0.1755 | 26407 | 26416 | 38 |
1.1346 | 26425 |
3.12 煤炭量熱儀（發熱量）準确度檢驗
标準煤樣測試結果與标準值之(zhī)差應在(zài)不(bù)确定度範圍内或用燃燒熱标準物質苯甲酸作爲(wéi / wèi)樣品進行5 次發熱量測定,其平均值與标準熱值之(zhī)差不(bù)超過50 J / g。根據煤質分析的(de)經驗我們發現,采用苯甲酸進行準确度測試合格後标準煤樣測試結果并不(bù)理想,所以(yǐ)此次我們采用含硫量高和(hé / huò)含硫量低的(de)兩種國(guó)産标煤測試該儀器準确度(見表4) ,試驗表明标煤測試結果均在(zài)不(bù)确定度範圍内,儀器準确度合格(備注:标準煤樣應測定Mad 、Sad并作硝酸生成熱校正,經基态轉換以(yǐ)幹燥基熱量作比較) 。
表4 準确度測試結果
标煤号 | Mad(%) | St,ad(%) | 熱容量（J/K） |
GBW11108d | 2.36 | 1.83 | 10439 |
GBW11101i | 2.89 | 0.42 | 10439 |
Qd标準(J/g) | Qb(J/g) | 測定值(J/g) | △(J/g) | 評價 |
29470±120 | 28665 | 29358 | 112 | 良好 |
31100±120 | 30128 | 31025 | 75 | 良好 |
4 結束語
随着設備采購與引進制度的(de)日益健全、完善,設備選型與驗收标準規範也(yě)随之(zhī)提上(shàng)議事日程。标準的(de)制定對技術人(rén)員提出(chū)更高層次的(de)要(yào / yāo)求，上(shàng)述方法既可用于(yú)檢測單位驗收新購入的(de)熱量計，也(yě)可用于(yú)在(zài)熱量計的(de)周期性測試中判斷設備性能的(de)優劣并針對出(chū)現的(de)誤差做出(chū)調整與修正。鶴壁神華産品質量穩定，值得信賴。歡迎廣大(dà)朋友咨詢。
