煤的发热量-氧弹式热量计法.

实验二煤的发热量的测定一实验目的通过实验，掌握煤的发热量的测定方法，并熟悉其计算方式与原理。

二实验设备量热仪，弹筒，棉线，烧杯，注射器，点火丝；分析天平，燃烧皿，棉线三实验原理让已知质量的煤样在氧弹热量计中完全燃烧，燃烧放出的热量被一定量的水和热量计通体吸收。

待系统热平衡后，测出温度的升高值，并计水和热量计筒体的热容量以及周围环境温度等的影响，即可计算出该煤的发热量。

四实验步骤1.清理燃烧皿，用其城区分析试样（重量称到）；2.截取10cm左右的点火丝，并称重；3.将点火丝固定到电极柱上的小槽中，将棉线中间对折放到点火丝上，一端没入煤样中；4.在弹筒中注入10ml的水，将弹筒密封好，进行加氧（压强到）；5.将弹筒放入量热仪中，盖好盖子，点击实验开始；6.实验完毕后，点击复位，待排水完毕，打开量热仪，取出弹筒，进行清理，称量未燃烧完的点火丝的重量。

五实验数据及处理1.数据计算点火丝质量：(前)；(后)煤样质量（1）温度的校正1）温度计刻度矫正由温度计鉴定证书查得：0=0.003h；=-0.001nh2）贝克曼温度计的平均分度值校正据实测时露出柱温度，在检定证书中查得分度值：=1.006h()()0=+0.00016-=1.006+0.0001619-21=1.00568bd H h t t '∴℃ （2）冷却校正校正后的外筒温度=20.45-18=2.45w t ℃∴()()()()00n V =-=0.00201.245-2.45-0.0004=-0.00281/min V =-=0.00203.261-2.45-0.0004=-0.00122/minw n w B t t B t t ℃℃（3）引燃物燃烧放热量的校正()=0.0232-0.01071403=17.5375bq J ⨯（4）分析试样的弹筒发热量()()00,+-++-=n n b ad KH t h t h C bqQ m⎡⎤⎣⎦1000 1.00568-17.5375=1.0798⨯=25101.62/J g （5）空气干燥基高位发热量一直，分析煤样的全硫含量=0.268%<4%ad S ，则可用全硫含量代替弹筒洗液测得的含硫量，即：,=b ad ad S S ；又因煤样的,<25100/b ad Q J kg ，所以系数=0.0012a ，如此：(),,,,=-94.1+gr ad b ad b ad b ad Q Q S aQ()=25101.62-94.10.268+0.001225101.62⨯⨯ =25054.1J/kg （6）收到基低位发热量已知：far M =4.2%；ad M =4.4%；=3.6%ad H∴ 100-100-4.2=+=4.2+4.4=8.4152100100ff arar ar ad M M M M ⎛⎫⎛⎫⨯⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭100-100-4.2==3.6=3.4488100100farar ad M H H ⎛⎫⎛⎫⨯⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭于是：,,100-=-226-25100farnet ar gr ad ar ar M Q Q H M ⎛⎫⎪⎝⎭100-4.2=25054.1-226 3.6-25 4.4100⎛⎫⨯⨯⨯⎪⎝⎭=23078.22J/g=23078.22kJ/kg结果整理镍铬丝消耗量g 镍铬丝燃烧散热量J/g 1403 镍铬丝发热量J/g校正后弹筒发热量J/g校正后干燥基高位发热量J/g 校正后收到基低位发热量J/g2.结果截图分析结果，实验截图所显示的结果明显有误，原因应该是热容量有问题。

实验二 燃煤发热量的测定一、实验目的煤的发热量测定是锅炉耗煤量﹑热平衡和热效率等计算的依据，是供热用煤、煤质分析的指标。

本实验通过使用氧弹式热量计测量发热量的方法，使学生掌握发热量的测量原理及方法。

二、实验原理煤的发热量是在氧弹热量计中测定的，取一定量的分析试样放于充有过量氧气的氧弹热量计中完全燃烧，氧弹筒浸没在盛有一定量水的容器中。

煤样燃烧后放出的热量使氧弹热量计量热系统的温度升高，测定水温度的升高值即可计算氧弹弹筒发热量Q DT （兆焦/千克）。

G qt K Q DT 001.0-∆= MJ/kg高位发热量即由弹筒发热量减掉硝酸和硫酸校正热得到的发热量。

低位发热量即由高位发热量减去水的气化热后得到的发热量。

热容量K ：量热系统在试验条件下，温度上升1℃时所需要的热量称为热量计的热容量或水当量K 。

以KJ/℃表示，它可由标定方法确定，即将已知发热量的苯甲酸燃料放于氧弹筒内完全燃烧，测定水的温升，求出K 值。

三、实验仪器1 恒温式热量计包括以下主件：热量计：通用的热量计有恒温式和绝热式两种。

下面只介绍使用广泛的恒温热量计 ⑴ 氧弹：由耐热，耐腐蚀的镍铬或镍铬钼合金钢制成，需要具备三个主要性能： a 、不受燃烧过程中出现的高温和腐蚀性产物的影响而产生热效应；b 、能承受充氧压力和燃烧过程中产生的瞬时高压；C 、验过程中能保持完全气密。

氧弹容积为250～300ml ，弹盖上应有供充氧和排气的阀门以及点火电源的接线电极。

新氧弹和新换部件的氧弹应经20.0MPa 的水压试验后方能使用。

每次水压试验后，使用期不超过2年。

⑵内筒：用紫铜、黄铜或不锈钢制成，断面可为圆形，菱形或其他适当形状。

筒内装水2000～3000ml ，以能浸没氧弹（进、出气阀和电极除外）为准。

内筒外面应电镀抛光，以减少与外筒间的辐射作用。

⑶外筒：为金属制成的双壁容器，并有上盖。

外壁为圆形，内壁形状则依内筒的形状而定；原则上要保持两者之间有10～12mm 的间距，外筒底部有绝缘支架，以便防止内筒。

煤炭发热量的测定一、实验目的掌握煤炭发热量的测定原理，学习利用恒温式热量计测定煤炭发热量的方法与步骤，熟练掌握各项校正方法。

二、实验原理称取一定样的煤样放入氧弹。

氧弹充人氧气后浸没在盛水的内筒中，点火使煤样完全燃烧，根据氧弹周围的水温升高值，计算煤的发热量。

实际上煤样燃烧释放的热量，不仅使内筒水温升高，还使氧弹本身，内筒、插入内筒的搅拌器和温度计等组成的热量系统吸热升温，此外，恒温式热量计的内外筒之间还存在热交换。

因此，必须经过一定量的校正后，方可计算出煤样在氧弹中燃烧所放出的热量。

三、仪器设备和试剂（1）热量计：恒温式热量计包括以下主件和附件。

○1氧弹：由耐热耐腐蚀的镍铬或镍铬合金钢制成。

○2内筒：紫铜黄铜或不锈钢制成。

内筒盛水2000～3000ml，能浸没氧弹（进出气阀和点火电极除外）为准。

内筒外表面应该电镀抛光，以减少内外筒之间的辐射传热。

○3外筒：为金属制成的双壁容器，装有盖。

外筒底部设有绝缘支架，以便放置内筒。

○4搅拌器：螺旋桨式，转速以400～600r/min为宜，搅拌率应使在热容量标定时，由点火倒终点的时间不超过10min,同时又要避免过多的搅拌热（当内、外筒和室温保持一致时，连续搅拌10min钟，所产生的热量不应超过120J）。

（2）温度计：精密温度计或贝克曼温度计，分度值均为0.01°C此外，也可以使用测温准确度达到0.002C的数字式精密温度计。

（3）温度计读数放大镜和照明灯：为了使温度计读数能估计到0.001C，需要一个大约5倍的放大镜。

通常放大镜装在镜筒中，筒的后部装照明灯，可以照明温度计的刻度。

镜筒可沿垂直方向向上、下移动，可以观测温度计水银柱的位置。

（4）振荡器：电动振荡器，用于在读取温度前震荡温度计，以克服水银柱和毛细管间的附着力。

如无此装置，也可用套有较胶皮管的玻璃棒等敲击温度计。

（5）燃烧皿：鉑制品或镍铬钢制品。

规格为高17mm，上部直径为25～26mm，底部直径为19～20mm，厚0.5mm。

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1.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。

2.什么是弹筒发热量？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。

煤的高位发热量的测定方法和低位发热量的计算方法适用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 方法提要2.1 高位发热量煤的发热量再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。

氧弹的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。

2.2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计算计算恒容低位发热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。

3．试验室条件———进行发热量测定的试验室，应为单独房间，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。

4. 试剂和材料4.1 氧气（GB 3853）99.5%纯度，不含可燃成分，不允许适用电解氧。

4.2 氢氧化钠标准溶液c（NaOH）≈0.1 mol/L称取优级纯氢氧化钠（GB/T 629）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/T 1257)进行标定。

4.3 甲基红指示剂2g /L 。

称取0.2 g甲基红(HG 3-958-7 6 ),溶解在100mL水中。

4.4 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。

4.5 点火丝直径0. 1 mn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，则应选用粗细匀匀，不涂蜡的白棉线。

煤炭化验煤炭化验氧弹式热量计是目前检测煤质发热量指标的主要仪器,其测热性能将会直接影响发热量测定结果的可靠性,所以各检测单位新购进热量计,都必须在使用前对其性能进行检验。

当前市场上众多厂家生产的各种量热仪层出不穷,性能各有差异，所以各检测单位在购进量热仪时更应对其测热性能加以关注。

根据长期的器使用与维护经验,系统地提出以精密度、准确度作为考核仪器的指标来进行验收,从而确立此类仪器选型、验收标准。

（煤作为燃料广泛地应用于国民经济中,尤其是发电行业。

电力生产主要是利用燃煤的化学能,通过燃烧最终把热能转化为电能,因此发热量是发电用煤的重要测定项目。

发热量主要用于以下几方面:设计锅炉机组时,发热量可用来计算炉膛热负荷和选择磨煤机容量;锅炉运行时发热量又可用来计算发、供电煤耗,而煤耗又是火电厂的重要考核经济指标;在煤炭供需上,发热量是作为动力用煤计价的主要依据。

目前试验室用于测定燃料发热量的热量计有恒温式和绝热式两种。

1 热量计工作原理、种类及构造111 发热量、发热量测定原理发热量定义为单位质量的可燃物质完全燃烧时所放出的热量。

可燃物发热量测量原理是将一定量的试样置于充有一定压力2.8～3.0MPa 密封的氧弹中,在充足的氧气条件下,令试样完全燃烧,燃烧所放出的热量被氧弹周围一定的水(内桶水) 所吸收,其水的温升与试样燃烧放出的热量成正比。

发热量即可由燃烧前后的温差计算出来。

Q = E( Tn-T0) / MQ 试样发热量(J / g) ; E 量热系统热容量(J / ℃) ; M试样质量(g) ; T0 量热系统起始温度( ℃) ; T n 量热系统吸收试样放出热量后的终值温度( ℃) 。

112 热量计种类、构造通常实验室用于测定燃料发热量的热量计有恒温式热量计、绝热式热量计两种。

测量原理相同,但构造上有些差异。

恒温式热量计包围量热体系外筒是一个双层水套,内装较多的水。

测热过程中水是静止的,外筒仅用于给内筒提供稳定的工作环境。

1．原理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似条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定。

根据试样点燃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既可求得试样的弹筒发热量。

2．定义2．1 热量单位热量的单位为J ()焦耳。

()()尔格＝米牛顿＝erg m N J 71011⋅⋅注：我国过去惯用的热量单位为20℃卡，以下简称卡（cal ）1cal(20℃)=4.1816J 。

2．2 发热量的表示方法发热量测定结果以MJ/kg （兆焦/千克）表示。

2．2．1 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。

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0.4～1.3J/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，而无需加考虑。

2．2．2 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称为恒容高位发热量。

高位发热量也既由弹筒发热量减去硝酸和硫酸较正热后得到的发热量。

2．2．3 恒容低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称为恒容低为发热量。

低位发热量也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．有效热容量量热系统在实验条件下温度上升1K 所需的热量称为热量计的有效热容量（以下简称热容量），以J/K 表示。

煤的发热量测定（GB/T 213-2003）测定步骤1.恒温式热量计法按使用说书安装调节热量计在燃烧皿中称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.9g-1.1 g （称准到0.0002g）然烧时易于飞溅的试样.可用已知质量的搽镜纸包紧再进行侧试，或者先在压饼机中压饼并切成2-4mm的小块使用,不易燃烧完全的试样，可先在燃烧皿底铺一个石涂垫.或用石佛绒做衬垫。

石英燃烧皿不需任何衬垫，如加衬垫仍燃烧不完全.可提高充氧压力至3.2 MPa，或用已知质量和热值的擦镜纸包裹称好的试样，并用手压紧.然后放人燃烧皿中。

取一段已知质堡的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上.弯曲点火丝接近试样，注意与试样保持良好接触，或保持微小的距离(对易飞溅和易燃的煤);并注意勿使点火丝接触燃烧皿.以免形成短路而导致点火失败，甚至烧毁燃烧皿。

同时还应注意防止两电极间以及燃烧皿与另一电极之间的短路当用锦线点火时，把棉线的一端固定在已连接到两电极注上的点火丝上(最好夹紧在点火丝的螺旋中)。

另一端搭接在试样上.根据试样点火的难易.调节搭接的程度。

对于易飞溅的煤样.应保持微小的距离，往氧弹中加人10ml蒸馏水。

小心拧紧氧弹盖，注意避免燃烧皿和点火丝的位置因受在震动而改变，往氧弹中缓缓充人氧气.直至压力到2.8 MPa-3.0 MPa，充氧时间不得少于15s :如果不小心充氧压力超过3.3 MPa ，停止试验.放掉氧气后，重新充氧至3. 2 MPa以下。

当钢瓶中氧气压力降到5.0 M Pa以下时，充氧时间应酌情量延长，压力降到4.0 M Pa以下时，应更换新的钢瓶氧气。

往内筒中加人足够的蒸溜水，使氧弹盖的顶面(不包括突出的进、出气阀和电极)淹没在水面下10 mm-20 mm。

每次试验时用水量应与标定热容量时一致(相差1g以内)。

水量最好用称量法测定。

如用容量法，则需对温度变化进行补正。

注意恰当调节内筒水温.使终点时内筒比外筒温度高1K左右，以使终点时内筒温度出现明显下降。