煤炭指标中发热量和挥发分的测定与准确性分析

马文红

1 煤炭指标中发热量和挥发分概述

1.1 煤炭发热量指标的概念

煤炭发热量是指单位质量的煤炭完全燃烧后所产生的热量,其中热量常用数据单位为卡,1卡就是指将1克纯水升高1摄氏度所需要的热量,由于水的比热会随不同的温度而发生改变,所以卡这一常用的热量单位还常常分成不同温度下的卡。而国际标准化组织规定包括煤炭等在内的固体矿物燃料的发热量单位还直接使用焦耳,其中热量单位卡与焦耳的换算关系为1焦耳等于0.239卡。

1.2 煤炭挥发分指标的概念

煤炭挥发分是指把煤炭放在一个隔绝空气的容器内,然后对存放煤炭的容器进行高温加热,加热到一定温度的条件下,固态的煤炭将会在高温高压的作用下分解出争气状态的物质,然后出去煤炭中所含的水分,剩下的焦渣即为煤炭的不挥发物质。需要说明的是煤炭挥发分受测定条件的影响比较大,一般不同测定条件下煤炭的挥发分的组成成分会有所不同。

2 煤炭指标中发热量的测定及其准确性分析

2.1 煤炭指标中发热量的测定

(1)煤炭指标中发热量测定的意义,煤炭发热量作为煤质分析的重要指标之一,煤炭发热量的测定具有如下几个方面的意义:首先,煤炭发热量的测定是评价煤炭经济价值的需要。煤炭作为当前应用最为广泛的能源,在煤炭的使用过程中发现一般煤炭的发热量越高,煤炭相应的经济价值就越大;其次,煤炭在燃烧火灾气化的过程中可以根据其测定的发热量来计算煤炭的利用率,并根据这些计算参数来改进工艺流程和燃煤设备,充分保证煤炭的利用率;再次,煤炭发热量的测定还可以有助于煤炭燃烧时理想燃烧温度的估算以及所需空气量和废气生成量的估算;最后,煤炭发热量的测定是设计和选择锅炉种类和型号以及煤炭燃烧方式的重要参考依据。

(2)煤炭指标中发热量测定方法,当前比较常用的煤炭指标中发热量测定方法主要有绝热式热量计法和恒温式热量计法两种不同的测定方法,以下将分别给予详细的说明:

第一、绝热式热量计法。绝热式热量计法的前期准备包括测量煤炭试样、氧弹以及一定量的水分。其中在使用绝热式热量计法进行煤炭发热量的测定时需要注意以下两点:一方面,水温要尽量接近室温,二者的温差应控制在5℃的范围内,而且水温应以略低室温为佳,如果水温过高,可能导致水分蒸发过多,如果水温过低,容易导致水蒸气的凝结,这些都将会引起最终测量结果的误差;另一方面,氧弹、搅拌器和温度计的设置问题,在温度稳定的情况下开动搅拌器,然后调节冷却水的流速,在温度计的控制性使外筒加热器每分钟接通3到5次,充分保证煤炭发热量测量结果的准确性。

第二、恒温式热量计法。与绝热式热量计法不同的是恒温式热量计法要求室温应尽可能保持恒定,另外每次测定室温的变化不得超过1℃,而且测定时的室温要控制在一定的范围内,并且室内不能有强烈的空气对流以及强烈的热源等。同时在测量时不能有阳光照射,而且要把热量测量仪器放在避免阳光直射的地方。除此之外,恒温式热量计法与绝热式热量计法的操作过程是一致的。

2.2 煤炭指标中发热量测定的准确性分析

总结来看,煤炭指标中发热量测定的准确性主要受如下几个方面因素的影响。

第一、检测员的操作水平。这一点主要体现在煤样称量的精确度、点火丝的放置位置合理与否以及充氧条件的把握上,检测员对上述任何一条操作不慎的话,都将会造成最终测量结果的严重误差。

第二、实验设备及实验仪器的精确度。这主要包括主要测量仪器量热仪的精度以及其他配套仪器的精确度问题,这些问题不能得到有效控制的话,也会造成最终测量结果的不准确。

第三、外界环境因素。外界环境温度和湿度的变化不仅影响测量仪器的性能,而且会影响最终的测量结果。

第四、煤样的选择。选择的煤样一定要具有很好的代表性,否则最终的测定结果将失去其评价煤炭质量的客观价值。

3 煤炭指标中挥发分的测定及其准确性分析

3.1 煤炭指标中挥发分的测定

(1)煤炭指标中挥发分测定的意义,煤炭挥发分作为煤炭分类的一项重要指标,首先,可以根据煤炭挥发分的测量结果来对煤的加工利用途径进行科学合理的分类;其次,在配煤炼焦的过程中,还需要参考挥发分的测量结果来确定配煤比;再次,在煤炭燃烧的过程中,还需要根据挥发分的测量值来选择合适的燃烧设备;最后,煤炭挥发分的测定在煤炭气化和液化工艺的选择上具有非常重要的参考价值。

(2)煤炭指标中挥发分测定方法,煤炭指标中挥发分的测定通常采用如下的一种测定方法,首先称取一定量的具有代表性的试验煤样,将称量好的煤样放在带盖的瓷坩埚中,然后将瓷坩埚在900摄氏度左右的温度下,隔绝空气加热7分钟左右后,计算煤样质量的减少量,将计算结果减去煤样的含水量后所得到的数据即为煤样的挥发分。

3.2 煤炭指标中挥发分测定的准确性分析

总结来看,煤炭指标中挥发分测定的准确性主要受如下几个方面因素的影响:

第一、煤样的选取。同煤炭发热量测定的准确性分析一样,煤炭挥发分的测定同样要求选取的煤样要具有很好的代表性,而且从采样到制样的时间间隔应控制在7天的范围内,要防止煤样的氧化。

第二、测量设备及测量仪器的精确度。同对煤炭发热量测定的准确性的影响一样,测量仪器设备的精确度不能得到有效控制的话,也会造成最终测量结果的不准确。

第三、加热方式。加热方式选择的是否合理将在很大程度上决定煤炭挥发分测量结果的准确与否。

4 结语

煤炭指标中发热量和挥发分作为评价煤炭质量以及进行煤炭分类的重要参考指标,提高煤炭发热量和挥发分的测量精度具有非常重要的意义。然而煤炭发热量和挥发分测定的准确性容易受外界因素的干扰,因此,在测定的过程中还要控制好那些干扰因素对测量结果的影响。

参考文献

[1] 李继红.浅议煤挥发分的准确测定[J].煤质技术,2010(5).

[2] 陈广博.煤发热量的准确测定分析[J].煤炭工程,2010(3).

[3] 张栋梁.煤发热量和煤挥发分测定的影响因素探讨[J].煤炭工程,2011(23).