煤炭指標中發熱量和揮發分的測定與準確性分析

馬文紅

1 煤炭指標中發熱量和揮發分概述

1.1 煤炭發熱量指標的概念

煤炭發熱量是指單位質量的煤炭完全燃燒后所產生的熱量,其中熱量常用數據單位為卡,1卡就是指將1克純水升高1攝氏度所需要的熱量,由于水的比熱會隨不同的溫度而發生改變,所以卡這一常用的熱量單位還常常分成不同溫度下的卡。而國際標準化組織規定包括煤炭等在內的固體礦物燃料的發熱量單位還直接使用焦耳,其中熱量單位卡與焦耳的換算關系為1焦耳等于0.239卡。

1.2 煤炭揮發分指標的概念

煤炭揮發分是指把煤炭放在一個隔絕空氣的容器內,然后對存放煤炭的容器進行高溫加熱,加熱到一定溫度的條件下,固態的煤炭將會在高溫高壓的作用下分解出爭氣狀態的物質,然后出去煤炭中所含的水分,剩下的焦渣即為煤炭的不揮發物質。需要說明的是煤炭揮發分受測定條件的影響比較大,一般不同測定條件下煤炭的揮發分的組成成分會有所不同。

2 煤炭指標中發熱量的測定及其準確性分析

2.1 煤炭指標中發熱量的測定

(1)煤炭指標中發熱量測定的意義,煤炭發熱量作為煤質分析的重要指標之一,煤炭發熱量的測定具有如下幾個方面的意義:首先,煤炭發熱量的測定是評價煤炭經濟價值的需要。煤炭作為當前應用最為廣泛的能源,在煤炭的使用過程中發現一般煤炭的發熱量越高,煤炭相應的經濟價值就越大;其次,煤炭在燃燒火災氣化的過程中可以根據其測定的發熱量來計算煤炭的利用率,并根據這些計算參數來改進工藝流程和燃煤設備,充分保證煤炭的利用率;再次,煤炭發熱量的測定還可以有助于煤炭燃燒時理想燃燒溫度的估算以及所需空氣量和廢氣生成量的估算;最后,煤炭發熱量的測定是設計和選擇鍋爐種類和型號以及煤炭燃燒方式的重要參考依據。

(2)煤炭指標中發熱量測定方法,當前比較常用的煤炭指標中發熱量測定方法主要有絕熱式熱量計法和恒溫式熱量計法兩種不同的測定方法,以下將分別給予詳細的說明:

第一、絕熱式熱量計法。絕熱式熱量計法的前期準備包括測量煤炭試樣、氧彈以及一定量的水分。其中在使用絕熱式熱量計法進行煤炭發熱量的測定時需要注意以下兩點:一方面,水溫要盡量接近室溫,二者的溫差應控制在5℃的范圍內,而且水溫應以略低室溫為佳,如果水溫過高,可能導致水分蒸發過多,如果水溫過低,容易導致水蒸氣的凝結,這些都將會引起最終測量結果的誤差;另一方面,氧彈、攪拌器和溫度計的設置問題,在溫度穩定的情況下開動攪拌器,然后調節冷卻水的流速,在溫度計的控制性使外筒加熱器每分鐘接通3到5次,充分保證煤炭發熱量測量結果的準確性。

第二、恒溫式熱量計法。與絕熱式熱量計法不同的是恒溫式熱量計法要求室溫應盡可能保持恒定,另外每次測定室溫的變化不得超過1℃,而且測定時的室溫要控制在一定的范圍內,并且室內不能有強烈的空氣對流以及強烈的熱源等。同時在測量時不能有陽光照射,而且要把熱量測量儀器放在避免陽光直射的地方。除此之外,恒溫式熱量計法與絕熱式熱量計法的操作過程是一致的。

2.2 煤炭指標中發熱量測定的準確性分析

總結來看,煤炭指標中發熱量測定的準確性主要受如下幾個方面因素的影響。

第一、檢測員的操作水平。這一點主要體現在煤樣稱量的精確度、點火絲的放置位置合理與否以及充氧條件的把握上,檢測員對上述任何一條操作不慎的話,都將會造成最終測量結果的嚴重誤差。

第二、實驗設備及實驗儀器的精確度。這主要包括主要測量儀器量熱儀的精度以及其他配套儀器的精確度問題,這些問題不能得到有效控制的話,也會造成最終測量結果的不準確。

第三、外界環境因素。外界環境溫度和濕度的變化不僅影響測量儀器的性能,而且會影響最終的測量結果。

第四、煤樣的選擇。選擇的煤樣一定要具有很好的代表性,否則最終的測定結果將失去其評價煤炭質量的客觀價值。

3 煤炭指標中揮發分的測定及其準確性分析

3.1 煤炭指標中揮發分的測定

(1)煤炭指標中揮發分測定的意義,煤炭揮發分作為煤炭分類的一項重要指標,首先,可以根據煤炭揮發分的測量結果來對煤的加工利用途徑進行科學合理的分類;其次,在配煤煉焦的過程中,還需要參考揮發分的測量結果來確定配煤比;再次,在煤炭燃燒的過程中,還需要根據揮發分的測量值來選擇合適的燃燒設備;最后,煤炭揮發分的測定在煤炭氣化和液化工藝的選擇上具有非常重要的參考價值。

(2)煤炭指標中揮發分測定方法,煤炭指標中揮發分的測定通常采用如下的一種測定方法,首先稱取一定量的具有代表性的試驗煤樣,將稱量好的煤樣放在帶蓋的瓷坩堝中,然后將瓷坩堝在900攝氏度左右的溫度下,隔絕空氣加熱7分鐘左右后,計算煤樣質量的減少量,將計算結果減去煤樣的含水量后所得到的數據即為煤樣的揮發分。

3.2 煤炭指標中揮發分測定的準確性分析

總結來看,煤炭指標中揮發分測定的準確性主要受如下幾個方面因素的影響:

第一、煤樣的選取。同煤炭發熱量測定的準確性分析一樣,煤炭揮發分的測定同樣要求選取的煤樣要具有很好的代表性,而且從采樣到制樣的時間間隔應控制在7天的范圍內,要防止煤樣的氧化。

第二、測量設備及測量儀器的精確度。同對煤炭發熱量測定的準確性的影響一樣,測量儀器設備的精確度不能得到有效控制的話,也會造成最終測量結果的不準確。

第三、加熱方式。加熱方式選擇的是否合理將在很大程度上決定煤炭揮發分測量結果的準確與否。

4 結語

煤炭指標中發熱量和揮發分作為評價煤炭質量以及進行煤炭分類的重要參考指標,提高煤炭發熱量和揮發分的測量精度具有非常重要的意義。然而煤炭發熱量和揮發分測定的準確性容易受外界因素的干擾,因此,在測定的過程中還要控制好那些干擾因素對測量結果的影響。

參考文獻

[1] 李繼紅.淺議煤揮發分的準確測定[J].煤質技術,2010(5).

[2] 陳廣博.煤發熱量的準確測定分析[J].煤炭工程,2010(3).

[3] 張棟梁.煤發熱量和煤揮發分測定的影響因素探討[J].煤炭工程,2011(23).