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    1. 煤炭发热量的检测方法及煤炭发热量问题说明
      来源:鹤壁万博煤炭化验仪器公司 作者:万博煤炭化验仪器 时间:2015-07-08 12:04 点击:

      1.什么是煤的发热量?

      答:煤的发热量,又称为煤的热值,即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。 煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料,主要是利用煤的发热量,发热量愈高,其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据,以及锅炉设计的参数。

      煤的发热量表征了煤的变质程度(煤化度),这里所说的煤的发热量,是指用 1.4 比重液分选后的浮煤的发热量(或灰分不超过 10% 的原煤的发热 量)。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低,一般为 20.9 ~ 25.1MJ/Kg ,成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到 25 ~ 31MJ/Kg ,烟煤发热 量继续增高,到焦煤和瘦煤时,碳含量虽然增加了,但由于挥发分的减少,特别是其中氢含量比烟煤低的多,有的低于 1% ,相当于烟煤的 1/6 ,所以发热量最高 的煤还是烟煤中的某些煤种。 鉴于低煤化度煤的发热量,随煤化度的变化较大,所以,一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发 热量来划分褐煤和长焰煤。

      2.什么叫弹筒发热量?( Qb )

      答:单位质量燃料(气态除外)在充有氧气的氧弹内( 25 ~ 35 个大气压左右)完全燃烧这是所释放的热量为弹桶发热量(燃烧产物的最终温度规定为 25℃ )。   

      由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的,因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如:煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮,在空气中燃烧时,一般呈气态氮逸出,而在弹筒中燃烧时却生成 N2O5 或 NO2 等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒税种生成硝酸,这一化学反应是放热反应。另外,煤中可燃硫在空气中燃烧时生成 SO2 气体逸出,而在弹筒中燃烧时却氧化成 SO3 , SO3 溶于弹筒水中生成硫酸。 SO2 、 SO3, 以及 H2SO4 溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以,煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。为此,实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。

      弹筒发热量 4 种表示方式:

      Qb,ad—— 分析基弹筒发热量; Qb,d—— 干燥基弹筒发热量; Qb,ar—— 收到基弹筒发热量; Qb,daf—— 干燥无灰基弹筒发热量。

      3. 什么叫高位发热量? ( Qgr )

      答:煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。

         应该指出的是,煤的弹筒发热量是在恒容(弹筒内煤样燃烧室容积不变)条件下测得的,所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的(大气压不变),其高位发热量湿恒压高位发热量。恒容高位发热量和恒压高位发热量两者之间是有差别的。一般恒容高位发热量比恒压高位发热量低 8.4 ~ 20.9J/g, 实际中当要求精度不高时,一般不予校正。

      高位发热量 4 种表示形式:

      Qgr,ad—— 分析基高位发热量;

      Qgr,d—— 干燥基高位发热量;

      Qgr,ar—— 收到基高位发热量;

      Qgr,daf—— 干燥无灰基高位发热量。

      4.什么叫低位发热量?( Qnet )

      答: 煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量,扣除煤中水分(煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水,以及煤中的游离水和化合水)的汽化热(蒸发热),剩下的实际可以使用的热量(高位发热量减去水)。

      我国电厂锅炉技术中常采用低位发热量。  

      同样,实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量,也叫恒容低位发热量,它与在空气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。

      低位发热量 4 种表示形式:

      Qnet,ad—— 分析基低位发热量;

      Qnet,ar—— 收到基低位发热量;

      Qnet,daf—— 干燥无灰基低位发热量

      5.什么叫煤的恒湿无灰基高位发热量( Qmaf )

      答: 恒湿,是指温度 30C ,相对湿度 96% 时,测得的煤样的水分(或叫最高内在水分)。煤的恒湿无灰基高位发热量,实际中是不存在的,是指煤在恒湿条件下测得的恒容高位发热量,除去灰分影响后算出来的发热量。

      恒湿无灰基高位发热量是低煤化度煤分类的一个指标。

      6.煤的各种基准的发热量间的换算公式是什么?

      答:煤的各种基准的发热量间的换算公式和煤质分析中各基准的换算公式相似。如:

      Qgr,ad=Qgr,ad× ( 100-Mar ) /(100-Mad)

      Qgr,d=Qgr,ad×100/(100-Mad)

      Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad-CO2,d)   

      式中:

      CO2,d—— 分析煤样中碳酸盐矿物质中 CO2 的含量( % ),当 CO2 含 ≤2% 时,此项可略去不计

      Qgr , maf=Qgr,ad× ( 100-M ) /(100-Mad-Aad-Aad×M/100)   

      式中:

      Qgr , maf—— 恒温无灰基高位发热量;

      M—— 恒湿条件下测得的水分含量, % 。

      7.发热量换算公式是什么?

      Qgr.daf(MJ/kg)=31.45+1.09Hdaf

      无烟煤及Vdaf小于24%的烟煤:

      Hdaf=Vdaf/(0.1462Vdaf+1.1124)

      烟煤 :

      Hdaf=2.888+0.392 (√Vdaf)-0.0023Ad

      褐煤:

      褐煤: Hdaf=0.835Vdaf+1.206

      式中 :

      Hdaf=H a d×{100/(100-Mad-Aad)} 干燥无灰基氢含量%

      Vdaf=Va d×{100/(100-Mad-Aad)} 干燥无灰基挥发分产量%

      Aad=(m 1 /m) ×100

      其中: m 1---- 残留物的质量,g;

      m—空气干燥煤样的质量,g;

      Vad=(m 1 /m) ×100 空气干燥基煤样挥发分产率%

      Mad=(m 1 /m) ×100 空气干燥基煤样水分产率%

      其中: m 1---- 煤样干燥后失去的质量,g;

      m—空气干燥煤样的质量,g;

      Ad=Aad×100/(100-Mad) 干燥基煤样灰分产率%;

      煤的高位发热量计算公式为:

      Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad   

      式中:

      Qgr,ad—— 分析煤样的高位发热量, J/g;

      Qb,ad—— 分析煤样的弹筒发热量, J/g;

      Sb,ad—— 由弹筒洗液测得的煤的硫含量, % ;

      95—— 煤中每 1% ( 0.01g ) 硫的校正值, J/g;

      a—— 硝酸校正系数。 Qb,ad≤16700J/g,a=0.001

      16700J/g<QB,AD Qb,ad>25100J/g ,a=0.0016   

      当 Qb,ad 〉 16700J/g ,   

      或者 12500J/g<QB,AD< SPAN> ,同时, Sb , ad≤2% 时,   

      可用 St,ad 代替 Sb,ad 。   

      ( 5 )煤的低位发热量的计算

      Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad   

      式中:

      Qnet,ad—— 分析煤样的低位发热量, J/g;

      Qgr,ad—— 分析煤样的高位发热量, J/g ;

      Had—— 分析煤样氢含量, % ;

      Mad—— 分析煤样水分, % 。

      8.几种常用的点火(引火)物在点火时放出的热量是多少?

      铁丝:6700J/K

      镍络丝:1400J/g

      铜丝:2500J/g

      棉线:17500J/g

      9.测定发热量对电力生产的意义?

      答:1、它在煤质计价、编制消耗定额和供应计划、核算发电成本和计算能源利用效率等方面都以发热量为依据; 
      2、在设计锅炉上,对设计炉膛负荷、选则磨煤机容量、计算物料平衡的重要参数
      3、是锅炉热平衡、配煤燃烧及负荷调节的主要依据,同时又是计算煤耗的依据之一。

      10.燃料煤发热量的含义是什么?

      答:燃料的发热量是指单位重量的燃料完全燃烧时所释放出来的热量,其单位是J/g或MJ/kg。

      煤的热量值曾经用“卡( cal )”表示,但已为废弃单位,现在用“焦耳( J )”表示热量基本单位。鉴于目前许多用煤企业仍用卡来表示热值单位。因而下面仍对“卡”的含义做一下介绍。 1cal 热量是 1g 纯水温度升高 1℃所需要的热量。水的比热容随水温的不同而稍有差异,所以在热量单位中使用的卡还常分为不同温度下的卡,如 20 ℃卡、 15 ℃卡或 25 ℃卡等。通常所说的 20 ℃卡(或 15 ℃等)是指 1g 纯水从 19.5 ℃(或 14.5 ℃)加热到 20.5 ℃(或 15.5 ℃)所需要的热量。我国的热量单位采用 20 ℃卡,德国等某些西欧国家则采用 15 ℃卡。而在国际蒸汽表热量单位低于 15 ℃卡。在低温卡(如 15 ℃卡),每卡所含的热能比高温度卡( 20 ℃卡)稍高。

      11.对煤炭发热量测定室有何要求?

      答:(1)热量室应作为发热量测定专用室,室内不得进行其它试验工作;

      (2)室内应配备窗帘,避免阳光直射;

      (3)每次测定温度变化不超过1℃为宜;冬夏室温差以不超过15~30℃为宜。因此,有条件者应配制空调设备;

      (4)测定发热量时,室内应避免强力通风及热源辐射,总之,为了减少环境条件对发热量测定结果的影响,发热量测定室应尽可能地保持室温的相对恒定。在室温尚未恒定的时候不得进行发热量的测定。

      12.影响煤发热量的各项指标和作用的因素有哪些?

      从成分上说:
      1.碳:主要可燃成分,占50-95%,含碳越高,燃点越高,越容易着火。
      2.氢:占2-4%,H的发热量很高。会占煤的一部分发热量,越大越好。
      3.氧:起到助燃的作用。
      4.硫:是煤中的有害成分,要避免。
      5.氮:燃烧时,随着烟气一同排出,损失热量。
      6.灰分:含的越少越好,是垃圾。
      7.水分:对煤的燃烧有影响。含适量的水分,可以放出H,但含水太多了,着火难,烟气含水大。
      8.磷:是占很少的,有的煤种基本不含,磷也可以燃烧放出热量。

      灰分:灰分含量会使火焰传播速度下降,着火时间推迟,燃烧不稳定,炉温下降。 
      水分:水分是燃烧过程中的有害物质之一,它在燃烧过程中吸收大量的热,对燃烧的影响比灰分大得多。 
      发热量:为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强,因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。 
      灰熔点:由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在 1500℃以上,在这样高温下,煤灰大多呈软化或流体状态。 
      煤的硫分硫是煤中有害杂质,虽对燃烧本身没有影响,但它的含量太高,对设备的腐蚀和环境的 污染都相当严重。因此,电厂燃用煤的硫分不能太高,一般要求最高不能超过2.5%。

      挥发分:是判明煤炭着火特性的首要指标。挥发分含量越高,着火越容易。根据锅炉设计要求,供煤挥发分的值变化不宜太大,否则会影响锅炉的正常运行。如原 设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后,因火焰中心逼近喷燃器出口,可能因烧坏喷燃器而停炉;若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤,则会因 着火过迟使燃烧不完全,甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。 
      从工业分析:
      1.挥发分:占15-20%,越高越好,越高发热量越高。
      2.固定碳:燃烧C和CO都可提供热量。
      3.灰分及溶渣:占2-5%,灰分高的煤,易熔渣和结焦。
      4.水分:如上所述。

      13.燃料发热量的大小取决于什么?

      答:发热量的大小取决于燃料中碳、氢、硫元素含量的多少。

      14.何谓标准煤?

      答:收到基低位发热量为29309kJ/kg的煤称为标准煤。标准煤实际是不存在的,只是人为规定的。提出“标准煤”的主要目的是把不同的燃料划归统一的标准,便于分析、比较热力设备的经济性。

      15.何谓燃料?

      答:燃料是指用来燃烧以取得热量的物质。

      16.燃料按其物理形态可分为哪几种?

      答:燃料按其物理形态可分为固体燃烧(煤、木柴、页岩等)、液体燃料(石油等)和气体燃料(天然气、煤气等)。

      17.煤中发热量最高的元素是什么?

      答:煤中发热量最高的元素是氢。

      18.煤的发热量分级

      煤炭发热量分级:

      序号 级别名称 代号 发热量( Qnet,ar )范围, MJ/kg
      1 低热值煤 LQ 8.50 ~ 12.50
      2 中低热值煤 MLQ 12.51 ~ 17.00
      3 中热值煤 MQ 17.01 ~ 21.00
      4 中高热值煤 MHQ 21.01 ~ 24.00
      5 高热值煤 HQ 24.01 ~ 27.00
      6 特高热值煤 SHQ >27.00

      注:煤田地质勘探系统在按发热量分级时,可采用全水分( Mt )进行计算。

      发热量( Qnet,ar )等级划分:

      编   号 发热量( Qnet,ar ), MJ/kg 编   号 发热量( Qnet,ar ), MJ/kg
      295 >29.00 200 19.51 ~ 20.00
      290 28.51 ~ 29.00 195 19.01 ~ 19.50
      285 28.01 ~ 28.50 190 18.51 ~ 19.00
      280 27.51 ~ 28.00 185 18.01 ~ 18.50
      275 27.01 ~ 27.50 180 17.51 ~ 18.00
      270 26.51 ~ 27.00 175 17.01 ~ 17.50
      265 26.01 ~ 26.50 170 16.51 ~ 17.00
      260 25.51 ~ 26.00 165 16.01 ~ 16.50
      255 25.01 ~ 25.50 160 15.51 ~ 16.00
      250 24.51 ~ 25.00 155 15.01 ~ 15.50
      245 24.01 ~ 24.50 150 14.51 ~ 15.001)
      240 23.15 ~ 24.00 145 14.01 ~ 14.50
      235 23.01 ~ 23.50 140 13.51 ~ 14.00
      230 22.51 ~ 23.00 135 13.01 ~ 13.50
      225 22.01 ~ 22.50 130 12.01 ~ 13.00
      220 21.51 ~ 22.00 125 12.01 ~ 12.50
      215 21.01 ~ 21.50 120 11.51 ~ 12.00
      210 20.51 ~ 21.00 115 11.01 ~ 11.50
      205 20.01 ~ 20.50    

      19.煤炭产品的类别、品种和技术要求

      产品类别 品种名称 技术要求
      粒度 /mm 发热量 (Qnet,ar)MJ/kg 灰分 (Ad)% 最大粒度( 1) 上限, %
      1  精煤 冶炼用炼焦精煤 <50,<100   ≤ 12.50 不大于 5
      其他用炼焦精煤 <50,<100   12.51 ~ 16.00
      2  粒级煤 洗特大块 >100 无烟煤、烟煤;≥ 14.50 

      褐煤:≥ 11.00
       
      特大块 >100
      洗大块 50 ~ 100,>50
      大块 50 ~ 100,>50
      洗中块 25 ~ 50,20 ~ 60
      中块 25 ~ 50
      洗混中块 15 ~ 50 , 13 ~ 80
      混中块 13 ~ 50,13 ~ 80
      洗混块 >13,>25
      混块 >13,>25
      洗小块 13 ~ 20,13 ~ 25
      小块 13 ~ 25
      洗混小块 6 ~ 20
      混小块 6 ~ 13
      洗粒煤 6 ~ 13
      粒煤 6 ~ 13
      3. 洗选煤 洗原煤 ≤ 300      
      洗混煤 <50,<80 或 <100
      混煤 0 ~ 50
      洗末煤 0 ~ 13,0 ~ 20,0 ~ 25
      末煤 0 ~ 13,0 ~ 20,0 ~ 25
      洗粉煤 0 ~ 6
      粉煤 0 ~ 6
      4  原煤 原煤、水采原煤  
      5  低质煤( 2) 原煤   无烟煤、烟煤: <14.50 
      褐煤: <11.00
      >40  ( 3)  
        煤泥,水采煤泥 0 ~ 1.0 , 0 ~ 0.5   16.50 ~ 49  

      注: (1) 取筛上物累计产率最接近、但不大于 5% 的那个筛孔尺寸,作为最大粒度。

      (2) 如用户需要,必须采取有效的环保措施,不违反环保法规的情况下供需双方协商解决。

      (3) 当发热量数据和灰分数据不能同时达到规定时,以灰分为准。

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