精品煤的发热量的换算形式.docx
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精品煤的发热量的换算形式
煤的发热量
2008年06月19日星期四21:
05
煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。
煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。
煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，
发热量愈高，其经济价值愈大。
同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，
以及锅炉设计的参数。
煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重
液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。
成煤时代最晚煤化程
度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高
到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于
挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所
以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。
鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰
基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。
我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量
来划分褐煤和长焰煤。
（1）发热量的单位
热量的表示单位主要有焦耳（J）、卡（cal）和英制热量单位Btu。
焦耳，是能量单位。
1焦耳等于1牛顿（N）力在力的方向上通过1米的位移所做的功。
1J=1N×0J
1MJ=1000KJ
焦耳时国际标准化组织（ISO）所采用的热量单位，也是我国1984年颁布的，1986年
7月1日实施的法定计量热量的单位。
煤的热量表示单位：
J/g、KJ/g、MJ/Kg
卡（cal）是我国建国后长期采用的一种热量单位。
1cal是指1g纯水从19.5C加热到
20.5C时所吸收的热量。
欧美一些国家多采用15Ccal，即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。
1cal（20Ccal）=4.1816J
1cal（15Ccal）=4.1855J
1956年伦敦第误解蒸汽性质国际会议上通过的国际蒸汽表卡的温度比15Ccal还低，其
定义如下：
1cal==4.1866J
从上看出，15Ccal中，每卡所含热能比20Ccal还高。
英、美等国家目前仍采用英制热量单位（Btu），其定义是：
1磅纯水从32F加热到
212F时，所需热量的1/180。
焦耳、卡、Btu之间的关系
1Btu=1055.79J（≈1.055×1000J）
1J=9471.58×10的负7次方Btu
20Ccal/g与Btu/1b的换算公式：
因为1Btu=1055.79J,1B=453.6g
所以1Btu/1b=1/1.8cal/g
1cal/g=1.8Btu/1b
由于cal/g的热值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以国际贸易和科学交往中
，尤其是采用进口苯甲酸（标明其cal/g）作为热量计的热容量标定时，一定要了解是
什莫温度（C）或条件下的热值（cal/g）,否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。
为了使热量单位在国内外统一，不须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。
（2）煤的各种发热量名称的含义
a.煤的弹筒发热量（Qb）
煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（25～35个大
气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25C）。
由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热
化学反应。
如：
煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮，在空气中燃烧时，一般呈气
态氮逸出，而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或NO2等氮氧化合物。
这些氮氧化合物溶于弹
筒税种生成硝酸，这一化学反应是放热反应。
另外，煤中可燃硫在空气中燃烧时生成
SO2气体逸出，而在弹筒中燃烧时却氧化成SO3，SO3溶于弹筒水中生成硫酸。
SO2、
SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。
所以，煤的弹筒发热量要高于煤
在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。
为此，实际中要把弹筒发热量折算成
符合煤在空气中燃烧的发热量。
b.煤的高位发热量（Qgr）
煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。
实际上是由实验
室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。
应该指出的是，煤的弹筒发热量是在恒容（弹筒内煤样燃烧室容积不变）条件下测得
的，所以又叫恒容弹筒发热量。
由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容
高位发热量。
而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的（大气压不变），其高位发
热量湿恒压高位发热量。
恒容高位发热量和恒压高位发热量两者之间是有差别的。
一
般恒容高位发热量比恒压高位发热量低8.4～20.9J/g,实际中当要求精度不高时，一般
不予校正。
c.煤的低位发热量（Qnet）
煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分
（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（
蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。
同样，实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量，也叫恒容低位发热量，它与在空
气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。
d.煤的恒湿无灰基高位发热量（Qmaf）
恒湿，是指温度30C，相对湿度96%时，测得的煤样的水分（或叫最高内在水分）。
煤
的恒湿无灰基高位发热量，实际中是不存在的，是指煤在恒湿条件下测得的恒容高位
发热量，除去灰分影响后算出来的发热量。
恒湿无灰基高位发热量是低煤化度煤分类的一个指标。
（3）煤的弹筒发热量的测试要点见GB213-87。
（4）煤的高位发热量计算
煤的高位发热量计算公式为：
Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad
式中：
Qgr,ad——分析煤样的高位发热量，J/g;
Qb,ad——分析煤样的弹筒发热量，J/g;
Sb,ad——由弹筒洗液测得的煤的硫含量，%；
95——煤中每1%（0.01g）硫的校正值，J/g;
a——硝酸校正系数。
Qb,ad≤16700J/g,a=0.001
16700J/gQb,ad>25100J/g,a=0.0016
当Qb,ad〉16700J/g，
或者12500J/g可用St,ad代替Sb,ad。
（5）煤的低位发热量的计算
Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad
式中：
Qnet,ad——分析煤样的低位发热量，J/g;
Qgr,ad——分析煤样的高位发热量，J/g；
Had——分析煤样氢含量，%；
Mad——分析煤样水分，%。
（6）煤的各种基准发热量及其换算
a.煤的各种基准得发热量
如上所述，煤的发热量有弹筒发热量、高位发热量和低位发热量，每一种发热量又有
4种基准，所以 煤的不同基准的各种发热量有3×4=12种表示方法，即：
弹筒发热量4种表示方式：
Qb,ad——分析基弹筒发热量；
Qb,d——干燥基弹筒发热量；
Qb,ar——收到基弹筒发热量；
Qb,daf——干燥无灰基弹筒发热量。
高位发热量4种表示形式：
Qgr,ad——分析基高位发热量；
Qgr,d——干燥基高位发热量；
Qgr,ar——收到基高位发热量；
Qgr,daf——干燥无灰基高位发热量。
低位发热量4种表示形式：
Qnet,ad——分析基低位发热量；
Qnet,ar——收到基低位发热量；
Qnet,daf——干燥无灰基低位发热量。
b.煤的各种基准的发热量间的换算
煤的各种基准的发热量间的换算公式和煤质分析中各基准的换算公式相似。
如：
Qgr,ad=Qgr,ad×（100-Mar）/（100-Mad）
Qgr,d=Qgr,ad×100/（100-Mad）
Qgr,daf=Qgr,ad×100/（100-Mad-Aad-CO2,d）
式中：
CO2,d——分析煤样中碳酸盐矿物质中CO2的含量（%），当CO2含≤2%时，此项可略去
不计
Qgr，maf=Qgr,ad×（100-M）/（100-Mad-Aad-Aad×M/100）
式中：
Qgr，maf——恒温无灰基高位发热量；
M——恒湿条件下测得的水分含量，%。
煤的高位发热量的测定方法和低位发热量的计算方法
量热仪系列 2009-07-1809:
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鹤壁市华泰仪器仪表有限公司提供量热仪/自动量热仪/微机量热仪/智能量热仪/电脑量热仪/氧弹热量计的高位、低位测定方法。
网址：
电话：
2666556
1范围
本标准规定了煤的高位发热量的测定方法和低位发热量的计算方法。
本标准适用于泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭及碳质页岩。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T211煤中全水分的测定方法
GB/T212煤的工业分析方法（GB/T212-2001，eqvISO11722：
1999；eqvISO1171-1997；eqvISO562：
1998
GB/T214煤中全硫的测定方法（GB/T214-1996，eqvISO334：
1992）
GB/T476煤的元素分析方法（GB/T476-2001，eqvISO625：
1996；eqvISO333：
1996）
GB/T15460煤中碳和氢的测定方法子电量-重量法
3单位和定义
3.1
热量单位hearunit
热量的单位为焦耳（J）。
1焦耳（J）=1牛顿（N）×1米（m）=1牛·米（N·m）
发热量测定结果以兆焦每千克（MJ/kg）或焦耳每克（J/g）表示。
3.2
弹筒发热量bombcalorificvalue
单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、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称为弹筒发热量。
注；任何物质（包括煤）的燃烧热，随燃烧产物的最终温度而改变，温度越高，燃烧热越低。
因此，一个严密的发热量定义，应对燃烧产物的最终温度有所规定（ISO1928规定为25）。
但在实际发热量测定时，由于具体条件的限制，把燃烧产物的最终温度限定在一个特定的温度或一个很窄的范围内都是不现实的。
温度每升高1K，煤和苯甲酸的燃烧热约降低（0.4J/g～1.3J/g）。
当按规定在相近的温度下标定热容量和测定发热量时，温度对燃烧热的影响可近于完全抵消，而无需加以考虑。
3.3
恒容高位发热量grosscalorificvalueatconstantvolume
单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。
恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热后得到的发热量。
3.4
恒容低位发热量netcalorificvalueatconstantvolume
单位质量的试样在恒容条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。
恒容低位发热量即由高位发热量减去水（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。
3.5
恒压低位发热量netcalorificatconstantpressure
单位质量的试样在恒压条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。
3.6
热量计的有效热容量
effectiveheatcapacityofthecalorimeter
量热系统产生单位温度变化所需的热量（简称热容量）。
通常以焦耳每开尔文（J/K）表示。
4原理
4.1高位发热量
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，氧弹热量计的热容量通过在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温升，并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量。
从弹筒发热量中扣除硝酸生成热和硫酸校正热（硫酸与二氧化硫形成热之差）即得高位发热量。
4.2低位发热量
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诈。
计算恒容低位发热量需要知道煤样中水分和氢的含量。
原则上计算恒压低位发热量还需知道煤样中氧和氮的含量。
5试验室条件
——进行发热量测定的试验室。
应单独房间，不得在同一房间内同时进行其他试验项目。
——室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1，室温以不超过15～30范围为宜。
——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。
——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。
6试剂和材料
6.1氧气（GB3863）99.5纯度，不含可燃成分，不允许使用电解氧。
6.2氢氧化钠标准溶液c（NaOH）≈0.1mol/L
称取优级纯氢氧化钙（GB/T629）4g，溶解于1000ml经煮沸冷却后的水中，混合均匀，装入塑料瓶或塑料筒内，拧紧盖子。
然后用优级纯苯二甲酸氢钾（GB/T1257）进行标定。
6.3甲基红指示剂2g/L
称取0.2g甲基红（HG3-958-76），溶解于100ml水中。
6.4苯甲酸基准量热物质，二等或二等以上，经权威计量机关检定或授权检定并标明标准热值。
6.5点火丝直径0.1mm左右的铂、铜、镍丝或其他已知热值的金属丝或棉线，如使用棉线，则应选用粗细均匀，不涂蜡的白棉线。
各种点火丝点火时放出的热量如下：
铁丝：
6700J/g
镍络丝：
6000J/g
铜丝：
2500J/g
棉线：
17500J/g
6.6酸洗石棉绒使用前在800下灼烧30min。
6.7擦镜纸使用前先测出燃烧热：
抽取3张～4张纸，团紧，称准质量，放入燃烧皿，然后按常规方法测出发热量。
称3次结果的平均值作为擦镜纸热值。
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