煤質技術指標-發熱量常見問題1.什么是煤的發熱量? 答:煤的發熱量,又稱為煤的熱值,即單位質量的煤燃燒所發出的熱量。 煤的發熱量是煤按熱值計價的基礎指標。煤作為動力燃料,主要是利用煤的發熱量,發熱量愈高,其經濟價值愈大。同時發熱量也是計算熱平衡、熱效率和煤耗的依據,以及鍋爐設計的參數。 煤的發熱量表征了煤的變質程度(煤化度),這里所說的煤的發熱量,是指用 1.4 比重液分選后的浮煤的發熱量(或灰分不超過 10% 的原煤的發熱 量)。成煤時代晚煤化程度低的泥炭發熱量低,一般為 20.9 ~ 25.1MJ/Kg ,成煤早于泥炭的褐煤發熱量增高到 25 ~ 31MJ/Kg ,煙煤發熱 量繼續增高,到焦煤和瘦煤時,碳含量雖然增加了,但由于揮發分的減少,特別是其中氫含量比煙煤低的多,有的低于 1% ,相當于煙煤的 1/6 ,所以發熱量高 的煤還是煙煤中的某些煤種。 鑒于低煤化度煤的發熱量,隨煤化度的變化較大,所以,一些國家常用煤的恒濕無灰基高位發熱量作為區分低煤化度煤類別的指標。我國采用煤的恒濕無灰基高位發 熱量來劃分褐煤和長焰煤。 2.什么叫彈筒發熱量?( Qb ) 答:單位質量燃料(氣態除外)在充有氧氣的氧彈內( 25 ~ 35 個大氣壓左右)完全燃燒這是所釋放的熱量為彈桶發熱量(燃燒產物的溫度規定為 25℃ )。 由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的,因此發生了煤在空氣中燃燒時不能進行的熱化學反應。如:煤中氮以及充氧氣前彈筒內空氣中的氮,在空氣中燃燒時,一般呈氣態氮逸出,而在彈筒中燃燒時卻生成 N2O5 或 NO2 等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒稅種生成硝酸,這一化學反應是放熱反應。另外,煤中可燃硫在空氣中燃燒時生成 SO2 氣體逸出,而在彈筒中燃燒時卻氧化成 SO3 , SO3 溶于彈筒水中生成硫酸。 SO2 、 SO3, 以及 H2SO4 溶于水生成硫酸水化物都是放熱反應。所以,煤的彈筒發熱量要高于煤在空氣中、工業鍋爐中燃燒是實際產生的熱量。為此,實際中要把彈筒發熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發熱量。 彈筒發熱量 4 種表示方式: Qb,ad—— 分析基彈筒發熱量; Qb,d—— 干燥基彈筒發熱量; Qb,ar—— 收到基彈筒發熱量; Qb,daf—— 干燥無灰基彈筒發熱量。 3. 什么叫高位發熱量? ( Qgr ) 答:煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產生的熱量。實際上是由實驗室中測得的煤的彈筒發熱量減去硫酸和硝酸生成熱后得到的熱量。 應該指出的是,煤的彈筒發熱量是在恒容(彈筒內煤樣燃燒室容積不變)條件下測得的,所以又叫恒容彈筒發熱量。由恒容彈筒發熱量折算出來的高位發熱量又稱為恒容高位發熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恒壓的(大氣壓不變),其高位發熱量濕恒壓高位發熱量。恒容高位發熱量和恒壓高位發熱量兩者之間是有差別的。一般恒容高位發熱量比恒壓高位發熱量低 8.4 ~ 20.9J/g, 實際中當要求精度不高時,一般不予校正。 高位發熱量 4 種表示形式: Qgr,ad—— 分析基高位發熱量; Qgr,d—— 干燥基高位發熱量; Qgr,ar—— 收到基高位發熱量; Qgr,daf—— 干燥無灰基高位發熱量。 4.什么叫低位發熱量?( Qnet ) 答: 煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產生的熱量,扣除煤中水分(煤中有機質中的氫燃燒后生成的氧化水,以及煤中的游離水和化合水)的汽化熱(蒸發熱),剩下的實際可以使用的熱量(高位發熱量減去水)。 我國電廠鍋爐技術中常采用低位發熱量。 同樣,實際上由恒容高位發熱量算出的低位發熱量,也叫恒容低位發熱量,它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。 低位發熱量 4 種表示形式: Qnet,ad—— 分析基低位發熱量; Qnet,ar—— 收到基低位發熱量; Qnet,daf—— 干燥無灰基低位發熱量 5.什么叫煤的恒濕無灰基高位發熱量( Qmaf ) 答: 恒濕,是指溫度 30C ,相對濕度 96% 時,測得的煤樣的水分(或叫內在水分)。煤的恒濕無灰基高位發熱量,實際中是不存在的,是指煤在恒濕條件下測得的恒容高位發熱量,除去灰分影響后算出來的發熱量。 恒濕無灰基高位發熱量是低煤化度煤分類的一個指標。 6.煤的各種基準的發熱量間的換算公式是什么?答:煤的各種基準的發熱量間的換算公式和煤質分析中各基準的換算公式相似。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—— 分析煤樣中碳酸鹽礦物質中 CO2 的含量( % ),當 CO2 含 ≤2% 時,此項可略去不計 Qgr , maf=Qgr,ad× ( 100-M ) /(100-Mad-Aad-Aad×M/100) 式中: Qgr , maf—— 恒溫無灰基高位發熱量; M—— 恒濕條件下測得的水分含量, % 。 7.發熱量換算公式是什么? Qgr.daf(MJ/kg)=31.45+1.09Hdaf 無煙煤及Vdaf小于24%的煙煤: Hdaf=Vdaf/(0.1462Vdaf+1.1124) 煙煤 : 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)} 干燥無灰基氫含量% Vdaf=Va d×{100/(100-Mad-Aad)} 干燥無灰基揮發分產量% Aad=(m 1 /m) ×100 其中: m 1---- 殘留物的質量,g; m—空氣干燥煤樣的質量,g; Vad=(m 1 /m) ×100 空氣干燥基煤樣揮發分產率% Mad=(m 1 /m) ×100 空氣干燥基煤樣水分產率% 其中: m 1---- 煤樣干燥后失去的質量,g; m—空氣干燥煤樣的質量,g; Ad=Aad×100/(100-Mad) 干燥基煤樣灰分產率%; 煤的高位發熱量計算公式為: Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad 式中: Qgr,ad—— 分析煤樣的高位發熱量, J/g; Qb,ad—— 分析煤樣的彈筒發熱量, J/g; Sb,ad—— 由彈筒洗液測得的煤的硫含量, % ; 95—— 煤中每 1% ( 0.01g ) 硫的校正值, J/g; a—— 硝酸校正系數。 Qb,ad≤16700J/g,a=0.001 16700J/g<QB,AD Qb,ad>25100J/g ,a=0.0016 當 Qb,ad 〉 16700J/g , 或者 12500J/g<QB,AD< SPAN> ,同時, Sb , ad≤2% 時, 可用 St,ad 代替 Sb,ad 。 ( 5 )煤的低位發熱量的計算 Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad 式中: Qnet,ad—— 分析煤樣的低位發熱量, J/g; Qgr,ad—— 分析煤樣的高位發熱量, J/g ; Had—— 分析煤樣氫含量, % ; Mad—— 分析煤樣水分, % 。 8.幾種常用的點火(引火)物在點火時放出的熱量是多少? 鐵絲:6700J/K 鎳絡絲:1400J/g 銅絲:2500J/g 棉線:17500J/g 9.測定發熱量對電力生產的意義? 答:1、它在煤質計價、編制消耗定額和供應計劃、核算發電成本和計算能源利用效率等方面都以發熱量為依據; 10.燃料煤發熱量的含義是什么? 答:燃料的發熱量是指單位重量的燃料完全燃燒時所釋放出來的熱量,其單位是J/g或MJ/kg。 煤的熱量值曾經用“卡( cal )”表示,但已為廢棄單位,現在用“焦耳( J )”表示熱量基本單位。鑒于目前許多用煤企業仍用卡來表示熱值單位。因而下面仍對“卡”的含義做一下介紹。 1cal 熱量是 1g 純水溫度升高 1℃所需要的熱量。水的比熱容隨水溫的不同而稍有差異,所以在熱量單位中使用的卡還常分為不同溫度下的卡,如 20 ℃卡、 15 ℃卡或 25 ℃卡等。通常所說的 20 ℃卡(或 15 ℃等)是指 1g 純水從 19.5 ℃(或 14.5 ℃)加熱到 20.5 ℃(或 15.5 ℃)所需要的熱量。我國的熱量單位采用 20 ℃卡,德國等某些西歐國家則采用 15 ℃卡。而在國際蒸汽表熱量單位低于 15 ℃卡。在低溫卡(如 15 ℃卡),每卡所含的熱能比高溫度卡( 20 ℃卡)稍高。 11.對煤炭發熱量測定室有何要求? 答:(1)熱量室應作為發熱量測定專用室,室內不得進行其它試驗工作; (2)室內應配備窗簾,避免陽光直射; (3)每次測定溫度變化不超過1℃為宜;冬夏室溫差以不超過15~30℃為宜。因此,有條件者應配制空調設備; (4)測定發熱量時,室內應避免強力通風及熱源輻射,總之,為了減少環境條件對發熱量測定結果的影響,發熱量測定室應盡可能地保持室溫的相對恒定。在室溫尚未恒定的時候不得進行發熱量的測定。 12.影響煤發熱量的各項指標和作用的因素有哪些? 從成分上說: 灰分:灰分含量會使火焰傳播速度下降,著火時間推遲,燃燒不穩定,爐溫下降。 揮發分:是判明煤炭著火特性的首要指標。揮發分含量越高,著火越容易。根據鍋爐設計要求,供煤揮發分的值變化不宜太大,否則會影響鍋爐的正常運行。如原 設計燃用低揮發分的煤而改燒高揮發分的煤后,因火焰中心逼近噴燃器出口,可能因燒壞噴燃器而停爐;若原設計燃用高揮發分的煤種而改燒低揮發分的煤,則會因 著火過遲使燃燒不完全,甚至造成熄火事故。因此供煤時要盡量按原設計的揮發分煤種或相近的煤種供應。 13.燃料發熱量的大小取決于什么? 答:發熱量的大小取決于燃料中碳、氫、硫元素含量的多少。 14.何謂標準煤? 答:收到基低位發熱量為29309kJ/kg的煤稱為標準煤。標準煤實際是不存在的,只是人為規定的。提出“標準煤”的主要目的是把不同的燃料劃歸統一的標準,便于分析、比較熱力設備的經濟性。 15.何謂燃料? 答:燃料是指用來燃燒以取得熱量的物質。 16.燃料按其物理形態可分為哪幾種? 答:燃料按其物理形態可分為固體燃燒(煤、木柴、頁巖等)、液體燃料(石油等)和氣體燃料(天然氣、煤氣等)。 17.煤的發熱量分級 煤炭發熱量分級:
注:煤田地質勘探系統在按發熱量分級時,可采用全水分( Mt )進行計算。 發熱量( Qnet,ar )等級劃分:
18.煤炭產品的類別、品種和技術要求
注: (1) 取篩上物累計產率接近、但不大于 5% 的那個篩孔尺寸,作為粒度。 (2) 如用戶需要,須采取有效的環保措施,不違反環保法規的情況下供需雙方協商解決。 (3) 當發熱量數據和灰分數據不能同時達到規定時,以灰分為準。 19.煤的彈筒發熱量、高位發熱量和低位發熱量之間有什么區別 煤的彈筒發熱量是指單位質量的煤樣在熱量計的彈筒中經過量的高壓氧氣燃燒后產生的熱量。在這種條件下燃燒時,煤中原有的水和氫元素燃燒后生成的水冷凝在彈筒中。而氮在空氣中燃燒時仍以游離態逸出,不產生熱量,但在彈筒中燃燒時卻成為二氧化氮或者五氧化二氮的高價氧化物,這些氮化物溶解于彈筒內的水后生成硝酸而產生熱量。煤中的可燃硫化合物在空氣中燃燒時只聲場二氧化硫氣體,但在彈筒中燃燒時卻氧化成三氧化硫,它溶于彈筒內的水后成為硝酸而產生為硫酸。從二氧化硫氧化成三氧化硫,以及硫酸溶于水生成硫酸水化物等都是放熱反應。這就清楚地表明,煤在彈筒中燃燒時產生的熱量要比空氣中燃燒時產生的熱量多。因此,在實用上常常以彈筒發熱量中減去硝酸和硫酸的生成熱后的熱值,成為“高位發熱量”。 21.煤的水分、煤的灰分、煤的揮發分和煤的發熱量對燃燒性能的影響 人們通常把開發煤炭資源的企業稱作煤礦,把開采出來的煤礦產品稱為煤炭。我國古代曾稱煤炭為石涅,或稱石炭。它是植物遺體埋藏在地下經過漫長復雜的生物化學、地球化學和物理化學作用轉化而成的一種固體可燃礦產。它不僅是工農業和人民生活不可缺少的主要燃料,而且還是冶金、化工、醫藥等部門的原料。 發熱量相關鏈接:GB/T213 煤的發熱量測定方法 |