量熱儀是目前檢測煤質(zhì)發(fā)熱量指標的主要儀器,其測熱性能將會(huì )直接影響發(fā)熱量測定結果的可靠性,所以各檢測單位新購進(jìn)熱量計,都必須在使用前對其性能進(jìn)行檢驗。 當前市場(chǎng)上眾多廠(chǎng)家生產(chǎn)的各種量熱儀層出不窮,性能各有差異，所以各檢測單位在購進(jìn)量熱儀時(shí)更應對其測熱性能加以關(guān)注。根據長(cháng)期的煤質(zhì)分析儀器使用與維護經(jīng)驗,系統地提出以精密度、準確度作為考核儀器的指標來(lái)進(jìn)行驗收,從而確立此類(lèi)儀器選型、驗收標準。
煤作為燃料廣泛地應用于國民經(jīng)濟中,尤其是發(fā)電行業(yè)。電力生產(chǎn)主要是利用燃煤的化學(xué)能,通過(guò)燃燒最終把熱能轉化為電能,因此發(fā)熱量是發(fā)電用煤的重要測定項目。發(fā)熱量主要用于以下幾方面:設計鍋爐機組時(shí),發(fā)熱量可用來(lái)計算爐膛熱負荷和選擇磨煤機容量;鍋爐運行時(shí)發(fā)熱量又可用來(lái)計算發(fā)、供電煤耗,而煤耗又是火電廠(chǎng)的重要考核經(jīng)濟指標;在煤炭供需上,發(fā)熱量是作為動(dòng)力用煤計價(jià)的主要依據。目前試驗室用于測定燃料發(fā)熱量的氧彈儀有恒溫式和絕熱式兩種。
1 煤炭量熱儀（發(fā)熱量）工作原理、種類(lèi)及構造
111 煤炭量熱儀測定原理
發(fā)熱量定義為單位質(zhì)量的可燃物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。可燃物發(fā)熱量測量原理是將一定量的試樣置于充有一定壓力2.8～3.0MPa 密封的氧彈中,在充足的氧氣條件下,令試樣完全燃燒,燃燒所放出的熱量被氧彈周?chē)欢ǖ乃?內桶水) 所吸收,其水的溫升與試樣燃燒放出的熱量成正比。發(fā)熱量即可由燃燒前后的溫差計算出來(lái)。Q = E( Tn-T0) / M
Q 試樣發(fā)熱量(J / g) ; E 量熱系統熱容量(J / ℃) ; M試樣質(zhì)量(g) ; T0 量熱系統起始溫度( ℃) ; Tn 量熱系統吸收試樣放出熱量后的終值溫度( ℃) 。
112 煤炭量熱儀（發(fā)熱量）種類(lèi)、構造
通常實(shí)驗室用于測定燃料發(fā)熱量的熱量計有恒溫式熱量計、絕熱式熱量計兩種。測量原理相同,但構造上有些差異。恒溫式熱量計包圍量熱體系外筒是一個(gè)雙層水套,內裝較多的水。測熱過(guò)程中水是靜止的,外筒僅用于給內筒提供穩定的工作環(huán)境。絕熱式熱量計除有雙層水套外,其頂蓋也設計為雙層水套。測熱過(guò)程中,雙層中的水借助循環(huán)水泵從外筒流向頂蓋從而起到絕熱作用。同時(shí)在外筒中還安裝有跟蹤內筒水溫的加熱電極和溫控元件。恒溫式熱量計與絕熱式熱量計在市場(chǎng)上均有產(chǎn)品,也各有優(yōu)缺點(diǎn)。前者構造簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,但需對溫升進(jìn)行校正,計算較為繁瑣。目前,隨著(zhù)微機廣泛應用,問(wèn)題已得到解決;后者構造復雜,操作難以掌握,有時(shí)還受到季節的影響,用于帶走外筒水中多余熱量的冷卻水溫度不能滿(mǎn)足試驗要求。因此在一般情況下,恒溫式熱量計被廣泛采用。
2 發(fā)熱量檢驗方法的演進(jìn)
在以往的熱量計驗收過(guò)程中,儀器到場(chǎng)開(kāi)箱后,一般按合同規定,進(jìn)行“精密度”測試,合格后,便可用于檢測。事實(shí)證明,這個(gè)單一的技術(shù)驗收指標與實(shí)際分析的樣品存在差距。精密度測試所用物質(zhì)為苯甲酸。苯甲酸是一種純凈物質(zhì),也是目前公認的量熱標準物質(zhì)。它性能穩定、吸濕性低、容易完全燃燒。而平時(shí)分析的煤樣是一種混合物質(zhì),其熱性能并不穩定,因此儀器在使用苯甲酸做精密度驗收后,其準確度并不一定可信。為此,建立一套寶鋼特有的熱量計驗收方法,使
所購入的儀器更好地為現場(chǎng)服務(wù)這一迫切需要擺在技術(shù)人員面前。經(jīng)過(guò)四年左右的摸索,首次系統地提出熱量計的驗收方法,并在一臺新儀器的驗收中初步進(jìn)行使用,取得較好效果。
3 煤炭量熱儀（發(fā)熱量）檢驗方法
3.1 發(fā)熱量精密度檢驗
3.11 熱容量C 測試(熱容量精密度檢定) 在規定條件下〔1〕,用燃燒熱標準物質(zhì)苯甲酸檢定熱量計的熱容量5 次,按不同的平均熱容量,其極差不大于表1規定;或5 次重復試驗結果的平均值(.E) 和標準差,其相對標準差不應超過(guò)0.2 %,若超過(guò)0.2 %,再補作1次試驗,取符合要求的5 次結果的平均值(修至1J / K)作為該儀器的熱容量。若任何5 次結果的相對標準差都超過(guò)0.2 %,則應對試驗條件和操作技術(shù)仔細檢查并糾正存在問(wèn)題后,重新進(jìn)行檢定,舍棄已有的全部結果(見(jiàn)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 左右的燃燒熱標準物質(zhì)苯甲酸（GBW（E）130035 標準值2480J/g）連續試驗熱容量精密度測試結果(見(jiàn)表2) 。試驗表明:級差≤40J / K;RSD = 0.108 % (遠小于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(zhì)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1.13g 苯甲酸測量燃燒值,計算其熱值誤差ΔQ ,該值不超過(guò)60J / g 時(shí),合格。其中ΔQ = QA
-QS ( QA 為測得苯甲酸的平均熱J / g , QS 為苯甲酸的標準熱值) (見(jiàn)表3) 。試驗表明誤差≤60J / g 合格。
表3 熱值誤差測定
苯甲酸質(zhì)量（g） | 測得熱值（J / g） | 平均熱值（J / g） | 與標準熱值誤差（J / g） |
0.1755 | 26407 | 26416 | 38 |
1.1346 | 26425 |
3.12 煤炭量熱儀（發(fā)熱量）準確度檢驗
標準煤樣測試結果與標準值之差應在不確定度范圍內或用燃燒熱標準物質(zhì)苯甲酸作為樣品進(jìn)行5 次發(fā)熱量測定,其平均值與標準熱值之差不超過(guò)50 J / g。根據煤質(zhì)分析的經(jīng)驗我們發(fā)現,采用苯甲酸進(jìn)行準確度測試合格后標準煤樣測試結果并不理想,所以此次我們采用含硫量高和含硫量低的兩種國產(chǎn)標煤測試該儀器準確度(見(jiàn)表4) ,試驗表明標煤測試結果均在不確定度范圍內,儀器準確度合格(備注:標準煤樣應測定Mad 、Sad并作硝酸生成熱校正,經(jīng)基態(tài)轉換以干燥基熱量作比較) 。
表4 準確度測試結果
標煤號 | Mad(%) | St,ad(%) | 熱容量（J/K） |
GBW11108d | 2.36 | 1.83 | 10439 |
GBW11101i | 2.89 | 0.42 | 10439 |
Qd標準(J/g) | Qb(J/g) | 測定值(J/g) | △(J/g) | 評價(jià) |
29470±120 | 28665 | 29358 | 112 | 良好 |
31100±120 | 30128 | 31025 | 75 | 良好 |
4 結束語(yǔ)
隨著(zhù)設備采購與引進(jìn)制度的日益健全、完善,設備選型與驗收標準規范也隨之提上議事日程。標準的制定對技術(shù)人員提出更高層次的要求，上述方法既可用于檢測單位驗收新購入的熱量計，也可用于在熱量計的周期性測試中判斷設備性能的優(yōu)劣并針對出現的誤差做出調整與修正。鶴壁萬(wàn)博產(chǎn)品質(zhì)量穩定，值得信賴(lài)。歡迎廣大朋友咨詢(xún)。
