煤的發熱量(一)

2018-03-18  來自: 鶴壁市淇天儀器儀表有限公司. 瀏覽次數:311

煤的發熱量(一)

煤的發熱量,又稱為煤的熱值,即單位質量的煤完全燃燒所發出的熱量。

煤的發熱量時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。

(1)發熱量的單位

熱量的表示單位主要有焦耳(J)、卡(cal)和英制熱量單位Btu。

焦耳,是能量單位。1焦耳等于1牛頓(N)力在力的方向上通過1米的位移所做的功。

1J=1N×1m

1MJ=1000KJ

焦耳時國際標準化組織(ISO)所采用的熱量單位,也是我國1984年頒布的,1986年7月1日實施的法定計量熱量的單位。煤的熱量表示單位:

J/g、KJ/g、MJ/Kg

卡(cal)是我國建國后長期采用的一種熱量單位。1cal是指1g純水從19.5C加熱到20.5C時所吸收的熱量。

歐美一些國家多采用15Ccal,即1g純水從14.5C加熱到15.5C時所吸收的熱量。

1cal(20Ccal)=4.1816J

1cal(15Ccal)=4.1855J

1956年倫敦第誤解蒸汽性質國際會議上通過的國際蒸汽表卡的溫度比15Ccal還低,其定義如下:

1cal==4.1866J

從上看出,15Ccal中,每卡所含熱能比20Ccal還高。

英、美等國家仍采用英制熱量單位(Btu),其定義是:1磅純水從32F加熱到212F時,所需熱量的1/180。

焦耳、卡、Btu之間的關系

1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J)

1J=9471.58×10的負7次方Btu

20Ccal/g與Btu/1b的換算公式:

因為1Btu=1055.79J,1B=453.6g

所以1Btu/1b=1/1.8cal/g

1cal/g=1.8Btu/1b

由于cal/g的熱值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同,所以國際貿易和科學交往中,尤其是采用進口苯甲酸(標明其cal/g)作為熱量計的熱容量標定時,要了解是什莫溫度(C)或條件下的熱值(cal/g),否則將會對燃燒的熱值產生系統偏高或偏低。

為了使熱量單位在國內外統一,必須以J取代cal作為煤的發熱量表示單位。

(2)煤的各種發熱量名稱的含義

a.煤的彈筒發熱量(Qb)

煤的彈筒發熱量,是單位質量的煤樣在熱量計的彈筒內,在過量高壓氧(25~35個大氣壓左右)中燃燒后產生的熱量(燃燒產物的最終溫度規定為25C)。

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。

b.煤的高位發熱量(Qgr)

煤的高位發熱量,即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。

c.煤的低位發熱量(Qnet)

煤的低位發熱量,是指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。

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。

d.煤的恒濕無灰基高位發熱量(Qmaf)

恒濕,是指溫度30C,相對濕度96%時,測得的煤樣的水分(或叫最高內在水分)。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。

(3)煤的彈筒發熱量的測試要點見GB213-87。

(4)煤的高位發熱量計算

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。

(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,%。

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