煤的发热量准确性验证

煤的发热量准确性验证

朱丽娜

吉林吉恩镍业股份有限公司   吉林省磐石市   132311

摘要：利用量热仪对燃煤进行发热量的测定，通过仪器的热容的标定、温度的监控、标准物质、样品、燃烧性和第三方比对等方式对量热仪测煤质中发热量的数据的准确性进行验证。

关键词：发热量、苯甲酸

引言

煤炭被人们誉为黑色的金子上业的食粮它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，人类生产生活中无法替代的能源，煤炭的用途十分广泛，归纳起来主要是冶金、化工和动力三方面，在不同的行业对煤的质量和技术指标有着不同的要求，因此由于不同的煤质具有不同的利用方式，只有对其进行科学、合理的利用，才可以更好地发挥其利用价值，因此，做好煤质化验工作就显得尤为重要。然而，在进行煤质化验过程中，会有多方面因素影响化验的准确性，要善于分析判断结果的准确性，是每个化验人员必须具备的能力，以确保煤质化验工作的顺利进行，提高煤质化验结果的准确性。

一、仪器及工作条件

环境温度15~330℃，相对湿度≤80％，每次试样过程中室温变化不应超过1℃。备有压力≥4MPa的氧气。

二、实验步骤

1.仪器热容量的标定

按规定使用苯甲酸标定热容，连续测定5次及以上苯甲酸的热容，选中5次测得的热容量，计算平均热容量，热容的重复性相对标准偏差RSD不大于0.15%，保存结果，再用苯甲酸进行发热量的测定，实测的热值与标准值之差不超过50J/g，A桶标定的热容为9893J/K，RSD为0.084%，B桶标定的热容为9884J/K，RSD为0.064%，两台仪器的热容的重复性相对标准偏差RSD均小于0.15%，即为此次标定的热容有效。

利用同一型号的两台仪器通过苯甲酸进行标定后，在相同环境条件下，对同一标准物质GBW11113L进行测定，标准值为28.68 MJ/Kg，测出的标准物质的热值见下表1：

                          表1  煤标样发热量               单位：MJ/Kg

用两台仪器在环境相同的条件下，对同一标准物质进行进行测定，标准值为28.68MJ/kg,不确定度(k=2)≤0.15MJ/Kg，通过表1数据可以看出标准样品GBW11113L的实测热值与标准值之差最大0.12MJ/Kg，均小于不确定度0.15 MJ/Kg，数据在允许范围内，符合要求。

2.温度监测

方法要求环境温度要求控制在15-30℃，长期实验系统水温恒定精度在±1℃。经过两天的温度监测，环境温度控制在22-23℃。A桶实验系统水温设置24℃时，检测样品7次温度控制在23-24℃，实验系统水温设置21℃时，检测样品7次温度控制在20-21℃；B桶试验系统水温设置24℃时，两天共检测样品14次温度控制在23-24℃，数据见下表2：

                         表2  温度数据                  单位：℃

3.同一样品在不同环境温度时测出的发热量

3.1分别称取煤样1.000g左右，在温度17℃和22℃时，对发热量进行检测，发热量的测定重复性限≤120J/g（30千卡/千克），样品测定的热值数据见表3：

                         表3  不同温度样品的热值           单位：千卡/千克

以上四批样品分别在17℃和22℃时，测出的发热量之差最大的差值为23千卡/千克，均小于发热量重复性限120J/g（30千卡/千克）。

3.2称取1.000g左右的苯甲酸，标准值为26463 J/g，分别在17℃、18℃和22℃时测出热值，苯甲酸的热值与标准值之差不超过50J/g，苯甲酸热值数据见表4：

                        表4  不同温度苯甲酸的热值          单位：J/g

以上苯甲酸在17℃、18℃和22℃时，测出的热值与标准值的最大差值为13J/g,符合苯甲酸的热值与标准值之差不超过50J/g的要求。

3.称取1.000g左右的标准样品，分别在21℃和24℃时测出发热量，使用标样GBW11113L,标准值为28.68MJ/kg,(k=2)不确定度≤0.15MJ/Kg，标准样品热值数据见表5：

                       表5 不同温度标准样品热值            单位：MJ/Kg

标准样品11113L在17℃、21℃和24℃时，测出的热值与标准值的最大差值为0.08MJ/kg,热值与标准值之差均小于(k=2)不确定度≤0.15MJ/Kg。

4.样品的燃烧性

在相同条件下，直接在坩埚中称取1.000g样品测定发热量，另外在坩埚中铺垫一层酸洗石棉（酸洗石棉是经800℃时灼烧30min），再称取样品1.000g左右，测其发热量，发热量测定的重复性限要求≤120J/g（30千卡/千克），数据见下表6：

                               表6酸碱石棉数据                 单位：千卡/千克

对3批煤样进行比对，测出样品发热量与铺垫酸洗石棉的发热量之差，最大差值为12千卡/千克，小于发热量的测定重复性限≤120J/g（30千卡/千克）。

5.与第三方进行对比

抽取3批样品，与东煤和煤科院进行比对，发热量以收到基低位热值计，要求允许误差小于260千卡/千克，数据见表7：

                               表7 比对数据表                单位：千卡/千克

三、结论

1.两台仪器在相同条件下，标出的热容值不同，使用苯甲酸进行验证，A桶标定的热容为9893J/K，RSD为0.084%，B桶标定的热容为9884J/K，RSD为0.064%，两台仪器的热容的重复性相对标准偏差RSD均小于0.15%，两台仪器标定是有效的，通过表1数据可以看出在相同条件不同热容值测出的苯甲酸热值与标准值之差均不超50J/g，证明仪器性能稳定，检测数据可靠。

2.从表2温度数据可以看出，工作期间的环境温度和仪器温度均不超过±1℃，温度控制稳定，符合仪器的环境使用要求。

3.通过对苯甲酸、标准样品和样品在环境温度相差5℃时，测出的热值数据见表3、4、5，苯甲酸的热值与标准值之差不超过50J/g，标准样品GBW11113L热值与标准值之差均小于(k=2)不确定度0.15MJ/Kg，样品测出的发热量的最大的误差为23千卡/千克（约96 J/g）,均小于发热量重复性限120J/g（30千卡/千克），说明不同的环境温度对检测结果影响较小。

4.从表6数据可以看出，3批样品，正常测定样品的热值与坩埚底部铺垫酸碱石棉测出的热值进行比对，差值均小于12千卡/千克，符合样品发热量重复性限小于120J/g（30千卡/千克）的要求，证明样品燃烧是完全的。

5.从表7数据可以看出，与东煤和煤科院的数据最大差值为±72千卡/千克，小于允许误差260千卡/千克，证明了检测数据的准确性。

以上结论说明量热仪在环境温度符合要求的情况下，在有效控制温度、通过多种方法对煤样标准物质和样品的发热量进行测定，测定的数据足够证明仪器的稳定性和检测结果的可靠性、准确性。

参考文献

1.GB/T213-2008煤的发热量测定方法

2.方文沐，燃料分析技术问答[M].北京：中国电力出版社，2007