入炉煤与入厂煤热值差的原因

入炉煤与入厂煤热值差的原因

入厂煤与入炉煤二者之间的热值差是燃料管理的一项基础指标，造成热值差的原因很多，各地各厂客观条件不同，即使同一种煤，热值差也各不相同，例如各地区气候、气温不同，存煤量的热量损失就不一样；各厂的建厂条件和设计不同，“烧旧存新”的周期不同，热量损失也不一样，但有一点是相同的：加强管理可以减少热量

损失，提高经济效益。

那么如何减小热值差呢？现将几点措施简述如下：

１、强化入厂煤煤质检查验收

我厂是坑口电厂，用的是周围矿区的煤，而这些小煤窑的质量差异很大，易发生矿上以次充好的作假现象，煤质检查任务较重。因此作好采样和监督工作，才能提高检查验收的效率：

（１）最大限度地坚持机械采样，并保证采样随机性，不偏不倚，做到采样具有代表性。制样系统要完整、科学，各级破碎必须达到标称粒度后方可缩分、制备。（２）凡是进入电厂的运煤车辆，必须车车检查，车车验收，无一遗漏，在卸车过程中，着重检查煤中含矸情况，检查煤的表里是否一致，是否有石块、砂土等杂物，煤里是否浇水，是否有作假现象，无论哪个环节发现问题，都要作出处理，问题轻的，按比例计扣并作好记录；问题严重的，及时反映级相关部门及领导，通知矿方限期整改。这样，整个过程就是采样过程与卸车过程相结合，静态检查与动态验收相结合，完全不让以次充好、弄虚作假、混水摸鱼者有机可乘，不仅确保了煤质，也为采到具有代表性的煤样提供了可能。

２、入厂煤、入炉煤采制化工作规范化

入厂煤、入炉煤采制化工作只有按照国标或行业标准进行管理和操作，才能保证煤质检验的真实性和可信性，才能真实地反映发热量的相对准确性，为计算热值差提供有价值的数据。

（１）强采制化人员的业务培训和责任教育，持证上岗，保证做到采样具有代表性，制样严谨科学，化验公平准确。

（２）入厂煤做到车车采样，天天化验；入炉煤采原煤样，班班化验。

我厂汽车进煤每天有４０个矿点左右，车辆比较多，同一矿点同一天的不同车辆所运送的煤质量差异也可能比较大。因此入厂煤车车采样、按矿点分类、天天化验，就能及时掌握煤质情况；而入炉煤应缩短化验周期，保证化验精确度，作好短期内的质量跟踪，为有关部门提供可靠依据。

３、不同种、不同质的煤合理混配，定期翻烧

根据来煤、来车情况，合理调度卸、取煤的方式，依煤场存煤量、存煤时间等因素，定期切换使用煤场，进行翻烧，一般夏季不超过１５天，冬季不超过３０天。４、入炉煤热值通过水分差的调整重新确定

计算入厂煤与入炉煤热值差，计算式中的入炉煤热值应以调整后的热值为准。入炉煤调整后热值＝入炉煤实测热值×（１００－入厂煤平均全水） （１００－入炉煤平均全水），在此计算式中，入炉煤实测热值与入厂煤、入炉煤的全水值均取同期值。

５、热值是否超标，应以半年（或一年）为期限。

之所以提出以半年（或一年）为期限，是因为每月的热值差并不能准确反映当月实际热值的差值，这是因为我们采用“烧旧存新”，因此当月入炉煤不全是当月入厂煤。

综上所述，减少热值差是一个全面的管理问题，应该从各个方面、各个环节加强管理，以最大程度地减少热值损失，减少热值差，降低燃料成本，把我们花钱买来的热量最大限度地转换成电能，提高经济效益。( 蒙诚 )

关于处理煤质异议的几点思考

煤质异议，顾名思义，就是买卖双方对同一批煤炭质量有不同的看法或结果而产生的分歧。俗话说，买卖不是一条心，假如买卖双方都能站在客观公正的立场上进行煤炭质量检测，那么，煤质异议就会大大减少或被杜绝。目前，我国正处在市场经济的起步阶段，许多约束机制还不健全，许多市场行为还不规范，因此，买卖双方站的角度不同，受利益驱动，在一定情况下，质量检测结果有失公允，人为产生较大偏差，最终形成煤质异议或纠纷，这种现象在交易过程中屡见不鲜。

如何有效地防止煤质异议的发生？出现了煤质异议，如何妥善加以解决，维护煤炭生产企业的利益不受损失？笔者对此有以下几点思考。

一、作为供货方，煤炭生产企业应出具客观公正的质量检测报告。生产矿井在煤炭销售过程中要严把采样、制样、化验关口，确保每批煤的检测结果能客观公正地反映出该批煤的整体质量。只有做到这一点，才能保持良好的质量信誉，才能在日后可能出现的质量异议或质量纠纷中占据主动地位，才能从根本上赢得用户的信赖。

二、必须高度重视外观质量。一批煤，即便是整体质量完全满足用户合同要求，但如果外观质量较差的话，给用户的第一印象就是质量不好，用户在采样时就会人为地或不自觉地有所倾向，致使所采煤样代表的质量往往比实际质量差很多；或者是用户干脆抛开整体质量不说，单纯说外观质量差，矸石块多，要求索赔。上述两种现象在质量异议或质量纠纷中是很常见的。因此，为了杜绝类似质量异议或质量纠纷的发生，生产矿井要高度重视商品煤的外观质量，建立外在质量把关制度，明确责任，严格考核，确保每批出矿商品煤的外在质量。

三、对偶尔出现的质量波动，应事先向用户进行通报。否则，用户没有心理准备，质量波动会使其措手不及，造成其工作上的被动，因而引起对方的不满，最终形成煤质纠纷。

四、堵塞合同漏洞。目前的煤炭供货合同中关于质量的条款普遍存在一些漏洞或不足，如对某一项质量指标的考核中，不规定其基准，这是很不科学的，也是很危险的，往往对日后产生质量纠纷埋下伏笔，因为不同基准下的同一煤质指标间的差值是很大的。

五、对用户的质量信息反馈，应快速做出反应，有理、有利、有节地妥善予以处置，争取工作主动。接到用户的质量信息反馈以后，能电话答复的应马上予以电话答复，需要去现场解决问题的，应立即成立有关部门组成的联合小组在最短的时间内赶到用户处，或是向用户解释说明情况，求得用户的理解和支持，或是据理力争，维护本企业的经济利益。

六、加强煤质信息的收集整理工作，对人为压级压价的现象说“不”。在目前的煤炭销售市场上，还存在着程度不同的压级压价现象，比如有的合同基价发热量为5500千卡／千克，在此基础上，每增加（降低）100千卡／千克，加价（降价）3元／吨。按照这样的合同向其供货，对方明知其收到煤炭的发热量在5900～6000千卡／千克左右，但其质检结果总是在5700、5800千卡／千克左右，表面上看，供货方

得到了6～9元／吨的加价，其实相对真实质量而言，还吃了6元／吨左右的亏。为此，煤炭生产企业的销售部门应定期将主要用户的质检结果反馈回来，对照己方的质检结果，对那些一贯人为压级压价的少数用户，主动出击，要求双方共同采制样或进行第三方公正仲裁。

七、建立用户走访制度和签订供销合同质量条款把关制度。

（一）煤质部门、销售部门应定期联合走访用户，一方面向用户宣传本企业的质量政策，质量保证体系，质量保证能力，加强沟通，增进了解，增加信任，维护企业良好的质量信誉；另一方面，倾听用户对质量方面的建议和意见，据此改进工作，合理配置资源，生产适销对路产品，取得最好的经济效益。

（二）对于煤炭供货合同中的质量条款，应该由煤质专业人员进行把关，堵塞合同漏洞，杜绝签订不公正条款，避免造成工作被动或遭受经济损失。

火电厂的煤质工程分析方法

刘彤常连生庞力平刘衍平

摘要首先讨论了火电厂煤质工程分析方法的功能及特点，并结合火电厂电力生产过程和煤质工程分析关系图说明了煤质工程分析系统的结构。然后，针对煤质工程分析的难点和研究的薄弱环节——辅助系统进行了较深入的分析研究，开发出了一套制粉系统煤质工程分析软件，为进一步进行全厂的煤质工程分析及软件开发打下了良好的基础。

关键词煤质工程；分析；制粉系统；软件

分类号TQ 533；TK229.6

煤质变化是电厂必须面临的现实问题。煤质改变给电厂带来的问题主要有如下几个方面：煤质下降或燃煤某些参数的变化，可能造成锅炉机组的某些设备不能满负荷运行而限制锅炉的出力；煤质下降使电厂煤耗和厂用电率上升；煤质下降导致可用率下降；煤质下降使检修和更改工程费用大幅度上升；煤质下降使用于环保方面的费用上升。与此同时，煤的特性在很大程度上决定了煤的价格。因此，必须综合考虑煤质变化对电厂的影响。煤质工程分析(CQE A)方法就是根据煤的分析数据、发电厂的工程数据，对从煤到电的每一个环节进行技术经济分析、综合评价的方法。一些发达国家从70年代末期便开始了这方面的研究工作，已经获得了一些可喜的研究成果［1］。

英国IEA煤炭研究所对12个国家60个电厂进行了大量的调查，从电厂实践和经验来确定煤质对电厂运行的影响。美国电力研究院(EPRI)组织开发出“煤质影响模型”并将其应用于很多方面，包括对燃料进行评估，研究如何满足“清洁空气条例修正案”的要求，指导如何变更燃料以及在新建或改建电厂时进行过程评估等。美国Consol公司也开发了“煤质／电力成本”模型，该模型对制订燃料方案特别有效。我国过去在计划经济体制下，电厂燃煤由国家统配，这方面的研究工作起步较晚，目前还处在定性分析或局部系统的定量评估计算阶段，迫切需要尽快建立起符合我国国情

的煤质工程分析模型，开发出能用于电力生产实际的煤质工程分析应用软件，使我国的煤质评估工作更加科学、合理，更有利于电厂安全和经济性的提高。

1 煤质工程分析方法

煤质工程分析关系的逻辑图如图1所示［2］。煤质变化对电厂的影响是多方面的。例如，水分增加使煤的可磨性系数降低，导致磨煤机出力降低，同时制粉干燥风量相应增加，从而增加了排粉机的耗电量。另一方面，燃用水分较高煤种时，为了减轻低温受热面的腐蚀，不得不采用较高的排烟温度，同时水分增大，排烟容积增大，都使排烟热损失增加，锅炉效率下降。灰分的变化同样也引起一系列连锁反应。首先，灰分增加使排渣量和烟气含灰量增加，需要增加除渣设备和除尘设备出力；其次，排渣量和烟气含灰量增加也使机械不完全燃烧热损失增加，锅炉效率下降；烟气含灰量增加，还增加了受热面积灰、堵灰和磨损，使维修费用增加，对吹灰装置及操作提出了更高要求。另外，灰分增加，要求送入炉膛的煤粉粒度更小，需要增加磨煤机出力，使厂用电增加。从发电厂的各种设备来看，大都同时受到反映煤质特性的多个指标的制约，设备与设备之间也互相影响。由以上分析可以看出，煤质工程分析是一个庞大的系统工程，与设计、运行，安全、经济，设备、人员等诸多因素有关。

图1 煤质工程分析关系图

为了煤质工程分析的方便，把火电厂电力生产过程整理为图2所示的一些环节组成。

图2 火电厂电力生产过程示意图

应用煤质工程分析方法时，需要输入下列煤质方面数据：煤的价格、发热量、灰熔点、可磨性系数以及煤的工业分析和元素分析成分等；需要输入电厂方面的参数有：锅炉、汽轮机及其辅助设备的结构、型式、参数等；另外还要输入反映环保要求的参数及经济分析需要的参数。

煤质工程分析需要确定的关键数值如下：

(1)输煤设备的运行维护费用；

(2)制粉系统的运行维护费用；

(3)煤和油燃用后的费用；

(4)灰分处理费用；

(5)脱硫运行维护和废物处理费用；

(6)替代功率费用；

(7)净出力。

要得到以上数据，必须首先对电力生产各个环节或子系统分别深入研究，然后才能进行全厂的煤质工程分析工作。

整个煤质工程分析系统一般被划分为若干个具有独立功能的模块，如数据输入模块、模拟计算和输出模块、经济分析模块等，如图3所示。这些模块可以根据用户的需要进行组合，以对不同的方案进行评估计算，帮助决策。利用煤质工程分析系统可以完成以下工作：

图3 煤质工程分析图

(1)同一机组使用不同煤种的发电成本；

(2)不同煤质对同一机组出力影响情况；

(3)不同机组的发电成本；

(4)结合煤质在线测量装置，预报煤质对运行、维修成本的影响，计算实时上网电价。

国外有文献报道，较成熟的煤质工程分析软件已开发出来，但文献中也提到，该类软件对电厂的主要设备和系统考虑较多，而电厂众多的辅助系统却是研究的薄弱环节，导致评估出现一定的误差。因此，本文重点进行了一个重要的辅助系统——制粉系统的研究。

2 制粉系统的煤质工程分析

2.1 制粉系统的评价基准

目前，我国对制粉系统的评价沿用磨制建筑材料、矿物等单位时间产出物料的数量为基准的方法。制粉系统的主要任务是为锅炉源源不断地提供所需合格煤粉，制粉系统与锅炉的直接联系是煤粉量与经济煤粉细度。在锅炉容量不变的情况下，制粉系统磨煤量的决定因素是煤的低位发热量。因此，在制粉系统的煤质工程分析中，放弃传统的单位时间制粉量的大小的评价基准，而以单位时间内制粉系统能为锅炉提供以煤为介质的热量大小即采用单位热出力为基准。制粉系统的热出力，即单位时间内制粉系统磨制的煤粉能产生的热量。以热出力为基准，制粉系统的单位电耗可以表示为

(1)

式中E q 为以热出力为基准的单位电耗，kWh/kJs ；W 为单位时间内制粉系统用电量；Q net .ar 为煤的收到基低位发热量；B 是单位时间输入锅炉的煤粉量；Q 为单位时间内输入锅炉的热量。采用热出力为基准，就可以把煤的发热量与制粉费用联系起来，从而把制粉费用同煤的价格联系起来，使制粉系统的评价指标与全厂的评价指标一致。 2.2 制粉系统煤质工程分析的费用确定

制粉系统的总成本构成主要包括材料和动力消耗费用、固定资产的折旧和维修费及人员工资和管理费用三大项，下面分别予以说明。 2.2.1 材料和动力消耗费用

材料消耗费用主要指更换磨损或损坏设备，如磨煤机钢球、护甲等元件费用；动力消耗费用指制粉系统各动力设备的消耗，包括给煤机、磨煤机、分离器、排粉机以及中间储仓式系统的给粉机、输粉机等耗电费用；制粉系统干燥介质在干燥煤及煤粉时的热耗可以不考虑。因为干燥介质的很大一部分热量都返回到炉膛，而且，磨煤机在磨煤过程中，大部分功因为摩擦转变成了热，随煤粉一同进入炉膛，在数量上与热损失相差不大［3］。综上所述，材料和动力消耗费用C a 可表示成

C a =∑(m i c i )+C t

(2)

式中：m i 为第i 种材料的消耗量，c i 是第i 种材料的单价，C t 是动力消耗的总费用，由各设备消耗的电功率计算。

2.2.2 固定资产的折旧和维修费用

制粉系统的固定资产包括厂房和各种设备，如按匀速折旧算，即由设备的总投资除以设备的经济寿命，写成

(3)

式中 D 为匀速折旧费用；I 0为设备初投资原值；L 是设备的经济寿命或年限；I L 为到L 年时设备的残值。一般情况下折旧费用变化不大。

制粉系统的设备维修分大修和经常性维修两类。大修间隔与检修工期都长，检修范围大，因而费用支出也多，一般根据固定资产的预计使用年限，按年或季度定期提取大修基金C x 。经常性维修费用一般较低，但维修频率高，且维修频率受煤质影响大，其维修费以C xj 表示。常把设备折旧费用与检修费计算在一起，以C b 表示，则

C b ＝D+C x +C xj

(4)

2.2.3 人员工资和管理费用

人员年工资或月工资支出为C

s ，附加工资率为a，则工资总支出为C

s

(1+a)。一般

情况下，管理费与工资常可以认为有一定比例关系，设其比率为b，管理费支出可写

成b(1+a)C

s 。以上两项总计为C

c

，则

C

c

＝c

s

(1+a)+c

s

(1+a)b＝(1+a)(1+b)c

s

(5)

在以上各种费用中，煤质工程分析最关心的是煤质发生变化时，哪些成本将发生变化，并定量计算出变化量。由上面的分析可知，材料和动力消耗费用及检修费受煤质影响最大。

2.3 制粉系统煤质工程分析及软件开发

火电厂采用的制粉系统有直吹式和中间储仓式两种型式。制粉系统包括从原煤仓到燃烧器之间的所有设备和管道，其中动力消耗最大的是磨煤机。电厂常用的磨煤机可以分为三大类，即低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机。低速磨主要是筒式钢球磨，又分为单进单出和双进双出两种；中速磨有RP型磨(改进型为HP型)、E型磨、MPS磨、Leosche磨和Lopuleo磨等；高速磨常用的是风扇磨，分为N型和S型。下面以磨煤机为例分析煤质变化带来的成本变化。

对于直吹式系统，当来煤的低位发热量升高时，要求给煤机出力下降，从而使磨煤机、排粉机的出力相应下降。除单进单出钢球磨煤机(一般配中储式)外，其它各种磨煤机动力消耗随出力下降而减少。对于中储式系统，发热量升高，锅炉所需煤耗减少，使磨煤机停机时间延长，减少制粉系统耗电量。

煤的可磨性指数，直接影响磨煤机出力，可磨性指数越低的煤，磨煤机动力消耗越大。

煤的磨损指数，一般与煤的其它性质没有必然联系，它主要与煤中所含石英及石英砂的排列顺序有关。磨损指数越大的煤，对磨煤机部件及管道磨损越严重，使材料消耗及维修费用增加。

挥发份对制粉系统的影响是通过煤粉经济细度来反映的。挥发份高的煤，煤粉经济细度也较高，在相同动力消耗下磨煤出力增加。直吹式系统等效于降低磨煤机负荷率。

灰分对磨煤机出力的影响不大，只有当煤中所含灰分超过一定临界值后，才对磨煤出力有影响。有实验表明，大约在灰分含量超过20%时才影响磨煤出力。但灰分对磨损指数影响非常明显，灰分升高，磨损指数成比例上升。

煤的水分对制粉系统的成本费用和安全运行都有一定影响。一方面水分影响磨煤机的干燥出力，从而限制磨煤机出力。磨煤机的研磨方式不同，水分的影响程度也不同，受影响最大的是锤击式和研磨式磨煤机。煤粉水分太高流动性变差，直接威胁制粉系统的安全。

制粉系统设备多、管路长，煤质变化对制粉系统影响复杂。因此，对制粉系统进行综合研究，即利用煤质工程分析方法研究制粉系统有着十分重要的意义。本文针对直吹式和中储式两种制粉系统，开发了一套通用的煤质工程分析软件。制粉系统总费用计算框图如下：

图4 制粉系统计算框图

本软件不仅能分别采用煤粉数量出力和热出力两种基准进行制粉系统成本计算，还能进行制粉系统数据库的管理、统计工作。该软件对制粉系统的分析结果存于独立的数据文件中，即可以打印出来，又方便全厂煤质工程分析时调用。为全厂的煤质工程分析软件开发打下了良好的基础。

本软件是针对北京第一热电厂6＃机组220t／h锅炉制粉系统开发的，并完成了对该系统的经济性评价。

3 结论

煤质工程分析方法可以全面、综合地研究煤质变化对电厂运行、成本的影响，为电厂提出最佳运行方案并计算出发电成本，对新建或改扩建电厂可用于方案评估，具有很大的实用价值和发展前景。

辅助系统的煤质工程分析工作国内外开展得都较少。本文开发的制粉系统煤质工程分析软件在这方面进行了有益的尝试，并为下一步进行全厂煤质工程分析和软件的开发打下了良好的基础。

*国家电力公司基金资助项目

作者简介：刘彤，1963年生，女，副教授，主要从事锅炉整体CAD的开发和应用的研究。常连生，1948年生，男，教授，主要从事电厂燃料输运及管理方面的研究。

作者单位：华北电力大学(北京)动能工程系，北京102206

常压固定床煤气发生炉用煤质量技术条件和试验方法

GB/T9143 — 2001）

1、主题内容及适用范围

本标准规定了常压固定床煤气发生炉用煤的技术要求、煤样采取、缩制及试验方法。

本标准适用于常压固定床煤发生炉造气用煤，也可作为制订矿区工业用煤质量标准、煤炭资源评价、煤炭分配、煤田开发、煤炭加工利用规划的依据。

本标准不适用于合成氨生产的水煤气发生炉用煤。

2、引用标准

GB 5751 中国煤炭分类

GB 189 煤炭粒度分级

MT1 商品煤含矸率和限下率煤样的采取及其测定方法

GB 212 煤的工业分析方法

GB 214 煤中全硫的测定方法

GB 219 煤灰熔融性的测定方法

GB 1573 煤的热稳定性测定方法

GB 7561 合成氨用煤质量标准

GB 479 烟煤胶质层指数测定方法

GB 213 煤的发热量测定方法

GB 474 商品煤样采取方法

GB 475 煤样制备方法

GB 483 煤质分析试验方法一般规定

3、符号和名称

Ad —干基灰分；

St，d —干基全硫；

ST —煤灰软化温度；

ST+6 —热稳定性；

Y —胶质层厚度；

Qnet，ar —收到基低位发热量。

4、技术要求和试验方法

常压固定床煤气发生炉用煤的类别：长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、1/3焦煤、贫煤、无烟煤。

5、常压固定床煤气发生炉用煤质量技术条件和试验方法

MT/T751-1997 工业型煤发热量测定方法

1. 范围

本标准规定了工业型煤发热量的测定方法。

本标准适用于各种工业型煤。

2. 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T213-1996 煤的发热量测定方法

GB474-1996 煤样的制备方法

GB475-1996 商品煤样采取方法

3. 定义

工业型煤：

将各种煤加工成具有一定形状、尺寸和强度的煤制品称为型煤。用作工业燃料，工业原料及其他工业用途的型煤称为工业型煤。

有关发热量的定义见GB/T213-1996中第3章。

4. 试剂和材料

同GB/T213-1996中第6章。

5. 仪器设备

同GB/T213-1996中第7章。

6. 总样的采取

以每班生产的型煤为一采样单元或以1天实际发运量为一采样单元。采样可以在干燥型煤的输送流落下处、或运输工具顶部、成品堆上，按GB475规定进行。每个子样质量为2～3kg。

7. 缩分取样

将采集的型煤试样经过反复堆掺3次后摊成长方形，划分成两排面积相等的小方块，然后交替取弃方式进行缩分，直到试样质量约4kg（如图1所示），作为试验备用。

图1 型煤缩分图

8. 制样

按GB474将约4kg的型煤样品破碎到使其全部通过3mm的圆孔筛。然后缩分出100g，将其制成粒度小于0.2mm的空气干燥试样。

9. 测定方法及步骤

按GB/T213进行型煤发热量的测定。

10. 结果表达及精密度

按GB/T213-1996中12、13章规定。

GB213-1996 煤的发热量测定方法

Determination of calorific value of coal

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，适用于泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤和碳质页岩，以及焦炭的发热量测定。

2. 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文，本标准出版时，所示版本均有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T212-1991 煤的工业分析方法

GB/T214-1983 煤中全硫的测定方法

GB/T476-1991 煤的元素分析方法

GB/T483-1987 煤质分析试验方法一般规定

3. 定义

1. 热量单位

热量的单位为J（焦耳）。

1J=1N·m（牛顿·米）=107erg（格尔）

注：我国过去惯用的热量单位为20℃卡，以下简称卡（cal），lcal(20℃)=4.1816J。

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。

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，而无需加以考虑。

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。

高位发热量也即由弹筒发热量减去硝酸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位发热量。

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

量热系统在试验条件下温度上升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。

4. 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，即可求得试样的弹筒发热量。

从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热（硫酸与二氧化硫形成之差）后即得高位发热量。对煤中的水分（煤中原有的水和氢燃烧生成的水）的气化热进行校正后求得煤的低位发热量。

5. 试验室条件

1. 试验室应设有一单独房间，不得在同一房间内同时进行其他试验项目。

2. 室温应尽量保持恒定，每次测定室温变化不应超过1K，通过室温以不超过15～30℃范围为宜。

3. 室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源和风扇等，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

1. 氧气：99.5%纯度，不含可燃成分，因此不允许使用电解氧。

2. 氢氧化纳标准溶液：c(NaOH)=0.1mol/L。

称取优级纯氢氧化纳（GB/T629）4g，溶解于1 000mL经煮沸冷却后的水中，混合均匀，装入塑料瓶或塑料筒中，拧紧盖子。然后用优级纯苯二甲酸氢钾（GB/T1257）进行标定。

3. 甲基红指示剂：2g/L。

称取0.2g甲基红（HG-958-76），溶解在100mL水中。

4. 量热标准物质：二等或二等以上，经计量机关检定并标明热值的苯甲酸。

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，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：6 700J/g

镍络丝：6 000J/g

铜丝：2 500J/g

棉丝：17 500J/g

6. 酸洗石棉绒：使用前在800℃下灼烧30min。

7. 擦镜纸：使用前先测出燃烧热。方法：抽取3～4张纸，团紧，称准质量，放入燃烧皿中，然后按常规方法测定发热量。取三次结果的平均值作为标定值。

7. 仪器设备

1. 热量计

通用热量计有2种，恒温式和绝热式。它们的量热系统被包围在充满水的双层夹套（外筒）中，它们的差别只在于外筒及附属的自动控温装置，其余部分无明显区别。

无水热量计的内筒、搅拌器和水被一个金属块代替，氧弹本身组成了量热系统。氧弹为双层金属构成，其中嵌有温度传感器。这种热量计是高度自动化的，只要能满足热量计精度和准确度要求，就可使用。

通用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. 试验过程中能保持完全气密。

弹筒容积为250～350mL，弹盖上应装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（杯体、弹盖、连接环）的氧弹应经20.0MPa的水压试验，证明无问题后方能使用。此外，应经常注意观察与氧弹强度有关的结构，如杯体和连接环的螺纹、氧气阀、出气阀和电极同弹盖的连接处等，如发现显著磨损或松动，应进行修理，并经水试验后再用。

另外，还应定期对氧弹进行水压试验，每次水压试验后，氧弹的使用时间不得超过2年。

2. 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。

3. 外筒

为金属制成的双壁容器，并有上盖。外壁为圆形，内壁开头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，以便放置内筒。

a. 恒温式外筒：恒温式热量计配置恒温式外筒。盛满水的外筒的热容量应不小于热量计热容量的5倍，以便保持试验过程中外筒温度基本恒定。外筒外面可加绝缘保持层，以减少室温波动的影响。用于外筒的温度计应有0.1K的最小分度值。

b. 绝热式外筒：绝热式热量计配置绝热式外筒。外筒中装有加热装置，通过自动控温装置，外筒水温能紧密踊跃内筒的温度。外筒的水还应在特制的双层盖中循环。

自动控温装置的灵敏度应能达到使点火前和终点后内筒温度保持稳定（5min内温度变化平均不超过0.0005K/min）；在一次试验的升温过程中，内、外筒间热交换量应不超过20J。

4. 搅拌器

螺旋桨式或其他形式。转速400～600r/min为宜，并应保持稳定。搅拌效率应能使热容量标定中由点火到终点的时间不超过10min，同时又要避免产生过多的搅拌热（当内、外筒温度和室温一致时，连续搅拌10min所产生热量不应超过120J）。

5. 量热温度计

内筒温度测量误差是发热量测定误差的主要来源。对温度计的正确使用具有特别重要的意义。

a. 玻璃水银温度计：

常用的玻璃水银温度计有2种：一种是固定测温范围的精密温度计，一种是可变测温范围的贝克曼温度计。两者的最小分度值应为0.01K。使用时应根据计量机关检定证书中的修正值做必要的校正。两种温度计都应进行刻度修正（贝克曼温度计称为孔径修正）。贝克曼温度计除这个修正值外，还有一个称为“平均分度值”的修正值。

b. 数字式量热温度计：

需经过计量机关的检定，证明其分辨率为0.001K，测温准确度至少达到0.002K（经过校正后），以保证测温的准确性。

2. 附属设备

1. 温度计读数放大镜和照明灯

为了使温度计读数能估计到0.001K，需要一个大约5倍的放大镜。通常放大镜装在一个镜筒中，筒的后部装有照明灯，用以照明温度计的刻度。镜筒借适当装置可沿垂直方向上、下移动，以便跟踪观察温度计中水银柱的位置。

2. 振荡器

电动振荡器，用以在读取温度前振动温度计，以克服水银柱和毛细管间的附着力。如无此装置，也可用套有橡皮管的细玻璃棒等敲击。

3. 燃烧皿

铂制品最理想，一般可用镍铬钢制品。规格可采用高17～18mm、底部直径19～20mm、上部直径25～26mm、厚0.5mm。其他合金钢和石英制的燃烧皿也可使用，但以能保证试样燃烧完全而本身又不受腐蚀和产生热效应为原则。

4. 压力表和氧气导管

压力表由两个表头组成：一个指示氧气瓶中的压力，一个指示充氧时氧弹内的压力。表头上应装有减压阀和保险阀。压力表每2年应经计量机关检定一次，以保证指示正确和操作安全。

压力表通过内径1～2mm的无缝铜管与氧弹连接，或通过高强度尼龙管与充氧装置连接，以便导入氧气。

压力表和各连接部分禁止与油脂接触或使用润滑油，如不慎沾污，必然依次用苯和酒精清洗，并待风干后再用。

5. 点火装置

点火采用12～24V的电源，可由220V交流电源经变压器供给。线路中应串接一个调节电压的变阻器和一个指示点火情况的指示灯和电流计。

点火电压应预先试验确定。方法：接好点火丝，在空气中通电试验。在熔断式点火的情况下，调节电压使点火丝在1～2s内达到亮红；在棉线点火的情况下，调节电压使点火丝在4～5s内达到暗红。电压和时间确定后，应准确测出电压、电流和通电时间，以便计算电能产生的热量。

如采用棉线点火，则在遮火罩以上的两电极柱间连接一段直接约0.3mm的镍铬丝，丝的中间预先绕成螺旋数圈，以便发热集中。根据试样点火的难易，调节棉线搭接的多少。

6. 压饼机

螺旋式或杠杆式压饼机。能压制直径10mm的煤饼或苯甲酸饼。模具及压杆应用硬质钢制成，表面光洁，易于擦拭。

7. 秒表或其他能指示10s的计时器

3. 天平

1. 分析天平：感量0.1mg。

2. 工业天平：载量4～5kg，感量1g。

8. 测定步骤

1. 恒温式热量计法

1. 在燃烧皿中精确称取分析试样（小于0.2mm）0.9～1.1g（称准到0.0002g）。

燃烧时易于飞溅的试样，先用已知质量的擦镜纸包紧再进行测试，或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，可先在燃烧皿底铺上一个石棉垫，或用石棉绒做衬垫（先在皿底铺上一层石棉绒，然后以手压实）。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3.2MPa，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，然后放入燃烧皿中。

2. 取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上，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。

往氧弹中加入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振动而改变，往氧弹中缓缓充入氧气，直到压力到2.8～3.0MPa，充氧时间不得小于15s；如果不小心充氧压力超过3.3MPa，停止试验，放掉氧气后，重新充氧至3.2MPa以下。当钢瓶中氧气压力降到5.0MPa以下时，充氧时间应酌量延长；压力降到4.0MPa以下时，应更换新的钢瓶氧气。

3. 往内筒中加入足够的蒸馏水，使氧弹盖的顶面（不包括突出的氧气阀和电极）淹没在水面下10～20mm。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。外筒温度应尽量接近室温，相差不得超过1.5K。

4. 把氧弹放入装好水的内筒中，如氧弹中无气泡漏出，则表明气密性良好即可把内筒放在外筒的绝缘架上；如有气泡出现，则表明漏气，应找出原因。加以纠正，重新充氧。然后接上点火电极插头，装上搅拌器和量热温度计，并盖上外筒的盖子。温度计的水银球对氧弹主体（进、出气阀和电极除外）的中部，温度计和搅拌器均不得接触氧弹的内筒。靠近量热温度计的露出水银柱的部位，应另悬一支普通温度计，用以测定露出柱的温度。

5. 开动搅拌器，5min后开始计时和读取内筒温度（t0），并立即通电点火。随后记下外筒温度（t1）和露出柱温度（t0）。外筒温度至少读到0.05K，内筒温度借助放大镜读到0.001K。读取温度时，视线、放大镜中线和水银柱顶端应位于同一水平上，以避免视差对读数的影响。每次读数前，应开动振荡器振动3～5s。

6. 观察内筒温度（注意：点火后20s内不要把身体的任何部位伸到热量计上方）。如在30s内温度急剧上升，则表明点火成功。点火后1′40″时读取一次内筒温度（t1′40″），读到0.01K即可。

7. 接近终点时，开始按1min间隔读取内筒温度。读温前开动振荡器，要读到0.001K。以第一个下降温度作为终点温度（tn）。试验主要阶段至此结。

注：一般热量计由点火到终点的时间8～10min。对一台具体热量计，可根据经验恰当掌握。

8. 停止搅拌，取出内筒和氧弹，开启放气阀，放出燃烧废气，打开氧弹，仔细观察弹筒和燃烧皿内部，如果有试样燃烧不完全的迹象或有炭黑存在，试验应作废。

量出未烧完的点火丝长度，以便计算实际消耗量。

用蒸馏水充分冲洗弹内各部分、放气阀、燃烧皿内外和燃烧残渣。把全部洗液（共约100mL）收集在一个烧杯中供测硫使用（见本标准9.2.2）。

2. 绝热式热量计法

1. 按使用说明书安装和调节热量计。

2. 按本标准8.1.1步骤准备试样。

3. 按本标准8.1.2步骤准备氧弹。

4. 按本标准8.1.3步骤称出内筒中所需的水。调节水温使其尽量接近室温，相差不要超过5K，以稍低于室温为最理想。内筒温度过低，易引起水蒸气凝结在内筒外壁；温度过高，易造成内筒水的过多蒸发。这都对测定的结果不利。

5. 按本标准8.1.4步骤安放内筒和氧弹以及装置搅拌器和温度计。

6. 开动搅拌器和外筒循环水泵，开通外筒冷却水和加热器。当内筒温度趋于稳定后，调节冷却水流速，使外筒加热器每分钟自动接通3～5次（由电流计或指示灯观察）。如自动控温线路采用可控硅代替继电器，则冷却水的调节应以加热器中有微弱电流为准。

调好冷却水后，开始读取内筒温度借助放大镜放到0.001K，每次读数前，开动振荡器3～5s。当5min内温度变化不超过0.002K时，即可通电点火，此时的温度即为点火温度t0。否则，调节电桥平衡钮，直到内筒温度达到稳定，再行点火。

点火后6～7min，再以1min间隔读取内筒温度直到连续三次读数相差不超过0.001K为止。取最高的一次读数作为终点温度tn。

注：用铂电阻为内、外筒测温元件的自动控制系统中，在内筒初始温度下调节电桥的平衡位置后，到达终点温度（一般比初始温度高2～3K）后，内筒温度也能自动保持稳定。但在用半导体热敏元件的仪器中，可能出现初始温度下调定的平衡位置，不能保持终点温度的稳定。凡遇此种情况时，平衡钮的调定位置应服从终点温度的需要。具体做法是：先按常规步骤安放氧弹和内筒，但不必装试样和充氧。把内筒水温调节到可能出现的最高终点温度。然后开动仪器，搅拌5～10min。精确观察内筒温度。根据温度变化方向（上升或下降）调节平衡钮位置，以达到内筒温度最稳定为止，至少应能达到5min内变化不超过0.002K。平衡钮的位置一经调定后，就不要再动，只有在又出现终点温度不稳定的情况下，不需重新调定。按照上述方法调定的仪器，在使用步骤上应做如下修正：

装好内筒和氧弹后，开动搅拌器、加热器、循环水泵和冷却水，搅拌5min后（此时内筒温度可能缓慢持续上升），准确读取内筒温度并立即通电点火，而无需等内筒温度稳定。

7. 关闭搅拌器和加热器（循环水泵继续开动），然后按本标准8.1.8步骤结束试验。

9. 测定结果的计算

1. 校正

1. 温度计刻度校正

根据检定证书中所给的孔径修正值校正点火温度t0和终点温度tn，再由校正后的温度（t0+tn）和（t0+tn）求出温升，其中t0和tn分别代表t0和tn的孔径修正值。

2. 若使用贝克曼温度计，需进行平均分度值的校正。

调定基点温度后，应根据检定证书中所给的平均分度值计算该基点温度下的对应于标准露出柱温度（根据检定证书所给的露出柱温度计算而得）的平均分度值H0。

在试验中，当试验时的露出柱温度te与标准露出柱温度相差3℃以上时，按式（1）计算平均分度值H：

H=H0+0.00016(ts-te) (1)

式中：H0-该基点温度下对应于标准露出柱温度时的平均分度值；

ts——该基点温度所对应的标准露出柱温度，℃；

te——试验中的实际露出柱温度，℃。

3. 冷却校正

绝热式热量计的热量损失可以忽略不计，因而无需冷却校正。恒温式热量计的内筒在试验过程中与外筒间始终发生热交换，对此散失的热应予校正，办法是在温升中加上一个校正值C，这个校正值称为冷却校正值，计算方法如下：

首先根据点火时和终点时的内外筒温度（t0-tj）和（tn-tj）和υ～（t-tj）关系曲线（按本标准10.1～10.4条标定）中查出相应的υ0和υn，或根据预先标定出的式（2）、式（3）计算出υ0和υn：υ0=K（t0-tj）+A （2）

υn=K（tn-tj）+A （3）

式中：υ0-在点火时内外筒温差的影响下造成的内筒降温速度，K/min；

υn-在终点时内外筒温差的影响下造成的内筒降温速度，K/min；

K-热量计的冷却常数（按本标准第10.3～10.4条标定），K/min；

A-热量计的综合常数（按本标准第10.3-10.4条标定），K/min；

t0——点火时的内筒温度；

tn-终点时的内筒温度；

tj-外筒温度。

然后按式（4）计算冷却校正值：

C=（n-a）υn+aυ0 （4）

式中：C-冷却校正值，K；

n-由点火到终点的时间，min；

a-当Δ/Δ1′40″≤1.20时，a=Δ/Δ1′40″+0.10

当Δ/Δ1′40″>1.20时，a=Δ/Δ1′40″；

其中Δ为主期内总温升(Δ=tn-t0),Δ1′40″为点火后1′40″时的温升(Δ1′40″=t1′40″-t0)。

（5）

式中：ti-主期内第i min时的内筒温度。

其余符号，意义同前。

使用瑞一方公式，在操作步骤上要求点火后每分钟读温一次，直至终点。

注：当内筒使用贝克曼温度计，外筒使用普通温度计，应从实测的外筒温度（见本标准第8.1.5）中减掉贝克曼温度计的基点温度后再当做外筒温度tI，用来计算内、外筒温度差（t0-ti）和（tn-ti）。如内、外筒都使用贝克曼温度计，则应对实测的外筒温度校正内、外筒温度计基点温度之差，以便求得内、外筒的真正温差。

4. 点火丝热量校正

在熔断式点火法中，应由点火丝的实际消耗量（原用量减掉残余量）和点火丝的燃烧热计算试验中点火丝放出的热量。

在棉线点火法中，首先算出所用一根棉线的燃烧热（剪下一定数量适当长的棉线，称出它们的质量，然后算出一根棉线的质量，再乘以棉线的单位热值），然后确定每次消耗的电能热。

注：电能产生的热量（J）=电压（V）×电流（A）×时间（s）。

二者放出的总热量即为点火热。

2. 发热量的计算

1. 首先按式（6）或式（7）计算弹筒发热量Qb,ad

a. 恒温式热量计：

（6）

式中：Qb,ad-分析试样的弹筒发热量，J/g；

E-热量计的热容量，J/K；

q1-点火热，J；

q2-添加物（如包纸等）产生的总热量，J；

m-试样质量，g；

H-贝克曼温度计的平均分度值。

b. 绝热式热量计：

（7）

9.2.2 然后按式（8）计算高位发热量Qgr,ad

Qgr,ad= Qb,ad-（94.1 Sb,ad+ αQb,ad）（8）

式中，Qgr,ad-分析试样的高位发热量，J/g；

Qb,ad-分析试样的弹筒发热量，J/g；

Sb,ad-由弹筒洗液测得的煤的含硫量%，当全硫含量低于4%时，或发热量大于14.6MJ/kg时，可用全硫或可燃硫代替Sb,ad；

94.1-煤中每1%硫的校正值，J；

α-硝酸校正系数：

当Qb≤16.70MJ/kg，α=0.001；

当16.70MJ/kg

当Qb>25.10MJ/kg，α=0.0016；

加助燃剂后，应按总量释热量考虑。

在需要用弹筒洗液测定Sb,ad的情况下，把洗液煮沸1～2min，取下稍冷后，以甲基红（或相应的混合指示剂）为指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定，以求出洗液中的总酸量，然后按式（9）计算出Sb,ad（%）：

Sb,ad=(c×V/m-αQb,ad/60)×1.6 （9）

式中：c-氢氧化钠溶液的物质的量浓度，约为0.1mol/L；

V-滴定用去的氢氧化钠溶液体积，mL；

60-相当1mmol硝酸的生成热，J。

注：这里规定的对硫的校正方法中，略去了对煤样中硫酸盐的考虑。这对绝大多数煤来说影响不大，因煤的硫酸盐硫含量一般很低。但有些特殊煤样，含量可达0.5%以上。根据实际经验，煤样燃烧后，由于灰的飞溅，一部分硫酸盐硫也随之落入弹筒，因此无法利用弹筒洗液来分别测定硫酸盐硫和其他硫。遇此情况，为求高位发热量的准确，只有另行测定煤中的硫酸盐硫或可燃硫，然后做相应的校正。关于发热量大于14.60MJ/kg的规定，在用包纸或掺苯甲酸的精况下，应按包纸或添加物放出的总热量来掌握。

10. 热容量和仪器常数标定

1. 计算发热量所需热容量E和恒温式热量计法中计算冷却校正值所需的v-(t-tj)关系曲线或仪器常数K和A通过同一试验进行标定。

2. 在不加衬垫的燃烧皿中称取经过干燥和压饼的苯甲酸，饼的质量以0.9～1.1g为宜。

苯甲酸应预先研细并在盛有浓硫酸的干燥器中干燥3天，或在60～70℃烘箱中干燥3～4h，冷却后压饼。

苯甲酸也可在燃烧皿中熔融后使用。熔融可在121～126℃的烘箱中放置1h，或在酒精灯的小火焰上进行，放入干燥器中冷却后使用。熔体表面出现的针状结晶，应用小刷刷掉，以防燃烧不安全。

3. 根据所用热量计的类型（恒温式或绝热式），按照发热量测定的相应步骤准备氧弹和内、外