【正文】 可燃元素的燃燒產(chǎn)物及其相態(tài)分別為： ? C——CO2（氣）； H——H2O（液）； 3/11/2023 7 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? S—— H2SO4（ 稀溶液 ） ； N—— HNO3（ 稀溶液 ） ； ? 在空氣中 ， 燃料完全燃燒后 ， 燃燒產(chǎn)物的種類及其相態(tài)為： ? C—— CO2（ 氣 ） ； H—— H2O（ 液 ） ； ? S—— SO2（ 氣 ） ； N—— N2（ 氣 ） ； ? 這種條件下釋放的燃燒熱 ， 比燃料在氧彈中的燃燒熱要低 。所以在這種條件下燃料完全燃燒釋放出的熱量是最高的。 ? 不同燃燒條件下燃料完全燃燒后，燃燒產(chǎn)物的種類、相態(tài)和熱力狀態(tài)見下表。 ? 燃料的發(fā)熱量是用氧彈式熱量計(jì)測定的。 ? 其它符號意義同前 。 ? 取一定量的苯甲酸 ， 按與測定燃料發(fā)熱量操作相同步驟 ， 令其在氧彈內(nèi)完全燃燒 ， 根據(jù)量熱系統(tǒng)的溫升值 ， 按下式計(jì)算熱量計(jì)的熱容量： ? E＝ ? 式中： Q—— 苯甲酸的發(fā)熱量 ， J/g；量熱標(biāo)準(zhǔn)苯甲酸的發(fā)熱量一般在26460 J/g左右 。 苯甲酸由于性質(zhì)穩(wěn)定 ， 不溶于水 ， 易于提純的特點(diǎn) ， 是國際上通用的燃燒熱量傳遞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)， E亦隨之變化。K ? mH2O——內(nèi)筒中水的質(zhì)量， g ? Ci——量熱體系各部件的比熱， J/g+Cim1+C2它由量熱體系各部分的熱容量構(gòu)成，即： ? E＝ CH2O量熱體系，指的是發(fā)熱量測定過程中能夠吸收試樣燃燒熱的所有部件，包括浸沒氧彈的水、氧彈、攪拌器在水中部分，溫度計(jì)在水中部分和盛水用的內(nèi)筒等。根據(jù)水的溫升值，可按下式計(jì)算試樣的發(fā)熱量。準(zhǔn)確測定水的溫升值。再將氧彈置于一定量的水中，讓試樣在氧彈中燃燒。 ? ? 煤以及各種固體燃料和液體燃料的發(fā)熱量，一般采用氧彈式量熱儀測定。 ? 由于以前我國采用卡路程里（ Calorie）為熱量的單位，因此人們習(xí)慣用卡 /克（ Cal/g）或千卡 /千克（ kCal/kg）來表示發(fā)熱量的單位。各種單位之間的關(guān)系如下： ? 1 GJ/t＝ 1MJ/kg＝ 1kJ/g ? 1kJ/g＝ 1000J/g 3/11/2023 3 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? 在實(shí)驗(yàn)室測定煤的發(fā)熱量時(shí)，常以 J/g為單位計(jì)算測定值，計(jì)算數(shù)值修約到整數(shù)位；報(bào)出測定結(jié)果時(shí)則以 kJ/g或 MJ/kg為單位，保留兩位小數(shù)。 ? 一、基本概念 ? ? 單位質(zhì)量的燃料在特定條件下完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量稱為燃料的發(fā)熱量，一般以符號 Q表示。因此，發(fā)熱量不僅是一項(xiàng)重要的煤質(zhì)特性指標(biāo)，而且也是重要的工程技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。凡釋放收到基低位發(fā)熱量達(dá) 的任何燃料，相于 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤。進(jìn)廠煤的定價(jià)及結(jié)算采用的是以發(fā)熱量為主的計(jì)價(jià)體系；煤的發(fā)熱量，是鍋爐熱平衡、物料平衡計(jì)算的參數(shù)，也是估算鍋爐理論燃燒溫度和鍋爐運(yùn)行時(shí)的配煤燃燒及負(fù)荷調(diào)節(jié)的重要依據(jù)；在科學(xué)研究上，發(fā)熱量是煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一；煤的發(fā)熱量在一定條件下能表征煤的變質(zhì)程度，因此在煤的分類標(biāo)準(zhǔn)中采用恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為劃分褐煤和煙煤的指標(biāo)之一，一般以恒濕無灰基高位發(fā)熱量大于 24MJ/kg的煤為煙煤， 24MJ/kg及以下的煤為褐煤，在比較各種能源的產(chǎn)量和消耗量時(shí)，通常以標(biāo)準(zhǔn)煤為計(jì)量單位；所謂標(biāo)準(zhǔn)煤就是以燃料的低位發(fā)熱量為（ 7000Cal/g）進(jìn)行折算的。高級電力燃料檢測培訓(xùn) 煤的發(fā)熱量測定 主講 李春艷 3/11/2023 1 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? 煤的發(fā)熱量測定 ? 發(fā)熱量，是燃料利用的一個最重要的特性指標(biāo)。燃料的商務(wù)管理和火電廠的生產(chǎn)運(yùn)行、編制電廠燃料的消耗定額和供應(yīng)計(jì)劃、核算發(fā)電成本和能量利用效率等，都必須以煤的發(fā)熱量為依據(jù)。凡釋放收到基低位發(fā)熱量達(dá) 3/11/2023 2 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? MJ/kg（ 7000Cal/g）進(jìn)行折算的。電廠主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ——發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，就是將實(shí)際用煤根據(jù)收到基低位發(fā)熱量大小按上述規(guī)定進(jìn)行換算的。準(zhǔn)確測定煤的發(fā)熱量，對于電廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。 ? 燃料質(zhì)量的單位，可用克（ g）、千克（ kg）和噸（ t）表示；熱量的基本單位是焦?fàn)枺?J），也可用千焦（ kJ）、兆焦（ MJ）和吉焦（ GJ）來表示；因此，燃料發(fā)熱量的單位可以用下列單位表示：焦 /克（ J/g），千焦 /克（ kJ/g），兆焦 /千克（ MJ/kg）和吉焦 /噸（ GJ/t）等。在工程上，則常以 GJ/t或 MJ/kg為單位進(jìn)行計(jì)算。熱量的兩種單位的關(guān)系如下： ? 1卡（ Cal）（ 20℃ ）＝ （ J） ? 兩種單位表示的發(fā)熱量，可據(jù)此關(guān)系式進(jìn)行換算。其方法要點(diǎn)是：取一定量的燃料試樣，置于氧彈中，向氧彈內(nèi)充入過量的氧氣。用一定量的水吸收釋放出的熱量。在一定溫度下，吸收熱量的水以及各個器件構(gòu)成的量熱體系的熱容量是一個常數(shù)。 ? Q＝ 式中： Q——燃料試樣的發(fā)熱量， J/g； ? m——燃料試樣的質(zhì)量， g； ? E——量熱體系的熱容量， J/k（或 J/℃ ）； 3/11/2023 4 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? to——量熱體系在試樣開始燃燒時(shí)的溫度， ℃ ； ? tn——量熱體系在試樣燃燒完畢且熱量釋放完全使系統(tǒng)溫升達(dá)到最高時(shí)的溫度， ℃ ； ? ? 測定燃料的發(fā)熱量，必須事先確定熱量計(jì)量熱體系的熱容量。量熱體系的熱容量，指的是量熱體系溫度每升高 1K所吸收的熱量。mH2O+C1m2+mi ? 式中： CH2O——水的比熱， J/gK ? mi——量熱體系各部件的質(zhì)量， g ? 在一定的溫度下，各種物質(zhì)的比熱有一個確定值，因此，在量熱體系各組成部分的質(zhì)量不變的條件下，熱容量 E是一個常數(shù)。 3/11/2023 5 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? 量熱體系的熱容量 ， 一般是用發(fā)熱量已知的苯甲酸作為量熱標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定的 。 一般以法定計(jì)量部門確定發(fā)熱量后的苯甲酸作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定熱量計(jì)的熱容量 。 ? M—— 苯甲酸試樣的質(zhì)量， g。 ? （ 基準(zhǔn)換算 ） totnmQ??3/11/2023 6 吉林省電力科學(xué)研究院 煤的發(fā)熱量測定 ? 彈筒發(fā)熱量：單位質(zhì)量的燃料試樣在氧彈內(nèi)完全燃燒釋放的燃燒熱稱為燃料的彈筒發(fā)熱量，以符號 Qb表示； ? 高位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的燃料在空氣中完全燃燒釋放的燃燒熱稱為高位發(fā)熱量，用符號 Qgr表示； ? 低位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的燃料在工業(yè)爐內(nèi)完全燃燒釋放的燃燒熱則稱為低位發(fā)熱量，用符號 Q表示。在氧彈內(nèi)，燃料試樣的燃燒條件與燃料在空氣中或在工業(yè)鍋爐內(nèi)燃燒的條件不相同，完全燃燒后的產(chǎn)成的種類和相態(tài)不同，產(chǎn)物的熱力學(xué)狀態(tài)也不相同，因此，燃燒條件不同，發(fā)熱量也不相等。在氧彈內(nèi)，有充足的氧氣，燃料中可燃元素的燃燒產(chǎn)物能夠達(dá)到最高化合價(jià)態(tài)，而燃燒產(chǎn)物因向量熱體系釋放熱量而冷卻到接近室溫。 Qb是最高的。 比彈筒發(fā)熱量少了硝酸生成熱和硫酸校正熱 。 比高位發(fā)熱量少了水的汽化熱 。 在這種條件下單位質(zhì)量燃料的燃燒熱稱為恒容發(fā)熱量 ， 以 Qv表示 ， 而在空氣中或工業(yè)爐內(nèi) ， 燃燒產(chǎn)物處于恒壓狀態(tài) ， 此時(shí)燃燒熱則稱為恒壓發(fā)熱量 ， 以 Qp表示 ， 在相同的溫度下 ， 恒容發(fā)熱量要比恒壓發(fā)熱量高 10～ 20J/g（ 約 3— 5卡 /克 ） ， 如果考慮兩者的差別 ， 可用下列關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算： ? Q,p,ar=(Qgr,v,ad－ 212Had－ Oad－ Nad) － ? Q,v,ar=(Qgr,v,ad－ 206Had)－ 23Mar ? 式中： Q,p,ar—— 燃料收到基恒壓低位發(fā)熱量 ， J/g； ? Qgr,v,ad—— 燃料空干基恒容高位發(fā)熱量 ， J/g； ? Had—— 燃料空干基氫含量 ， ％ ? Oad—— 燃料空干基氧含量 ， ％ ? 煤的低位發(fā)熱量一般都在 10～ 20MJ/kg以上 ， 而 Qv與 Qp之差只占發(fā)熱量的千分之一或更小 ， 因此 ， 一般情況下兩者的差別?？珊雎圆挥?jì) 。 在實(shí)際工作中 ， 往往需要知道干燥基高位發(fā)熱量 ， 收到基低位發(fā)熱量等不同基準(zhǔn)不同燃燒條件下的發(fā)熱量值 。因此苯甲酸被用作熱值傳遞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，象標(biāo)準(zhǔn)砝碼一樣，起著“標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具”的作用。苯甲酸燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式及其物料的平衡關(guān)系如下： ? C6H5COOH+————7CO2+3H2O ? 3同樣，通過理論計(jì)算可知，當(dāng)氧彈充氧壓力為 Mpa時(shí)，氧氣的質(zhì)量為 。這樣的充氧量，能確保苯甲酸迅速燃燒完全。若這些氧氣全部反應(yīng)生成 HNO3（ ） ,則用 NaOH滴定時(shí)，消耗 。由此可見，只有少量的氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 HNO3。準(zhǔn)確標(biāo)定熱容量，是準(zhǔn)確測定發(fā)熱量的前題。這兩個常數(shù)，既是表征熱量計(jì)冷卻特性的特征參數(shù)，又是采用國標(biāo)冷卻校正公式計(jì)算冷校正值時(shí)要用到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。若苯甲酸成塊，干燥前應(yīng)研細(xì)。置于已知質(zhì)量的燃料皿中稱量它的質(zhì)量。 ? 2． 1． 2內(nèi)筒的準(zhǔn)備 ? 用內(nèi)筒稱取一定量的蒸餾水或除鹽水。不同熱容量的熱量計(jì)，所稱水量各不相同，熱容量為 10kJ/K的則稱取 3000克水。水量確定后，以后每次試驗(yàn)保持不變。 ? 內(nèi)筒水溫，在稱量前要根據(jù)試樣燃燒后的終點(diǎn)溫度與外筒水溫的溫差確定。若此溫差太小，則內(nèi)筒水溫接近外筒水溫，達(dá)到終點(diǎn)的時(shí)間要延長且終點(diǎn)不易判斷；溫差太大則散熱速度快， 則散熱 3/11/2023 14 吉林省電力科學(xué)