醇基液体燃料发热量检测方法研究

江志铭 张琼 吴梓皓 贺春辉 喻孟全

（广东省特种设备检测研究院顺德检测院，广东 佛山 528300）

醇基液体燃料发热量检测方法研究

江志铭 张琼 吴梓皓 贺春辉 喻孟全

（广东省特种设备检测研究院顺德检测院，广东 佛山 528300）

本文采用湖南三德公司的自动量热仪对两种挥发性强度不同的醇基液体燃料发热量进行测定。采用了6种不同的密封方法，分别为聚乙烯安瓿瓶、明胶胶囊、乙酰丁酸脂胶囊、石蜡膜、生料带和乙酸纤维素胶片对两种样品称质量过程进行密封，探索不同燃料适合的最佳密封方法。通过测定两种醇基液体燃料元素和水分含量，利用门捷列夫理论发热量计算两种醇基燃料的理论低位热值与实际测定值对比，从而排除仪器误差。

醇基液体燃料；发热量；密封方法；元素含量

我国作为能源消耗大国，在能源短缺和环境污染的双重压力下，亟需研究低污染、环保的燃料。醇基燃料是以醇类物质为主体配置的燃料［1］，与核能、太阳能、水力能一样，是目前政府大力推广的环保清洁能源。醇基燃料热值的高低，决定了其应用方向和适用领域。近年来，我国醇基燃料行业迅速发展，国家已制定相关政策［2］，如发布了GB 16663-1996《醇基燃料技术标准》国标标准，深圳市政府已将《醇基燃料研发和产业化》列入重大项目。发热量作为醇基燃料最基本的考察因素，加强对其准确测定的方法的研究也愈发重要［3］。

但是，在醇基燃料热值的测定过程中，由于现行标准GB/T 384-1981《石油产品热值测定法》中的方法滞后，随着新型自动化仪器的开发，该方法已与实际应用脱节；另外，市场上大部分醇基燃料具有易挥发性，在样品称质量过程中质量易损失，导致测试结果不准确［4］。因此，对醇基燃料的热值测定，若想得到高准确度的结果，首先需采用自动化程度高的量热仪，其次，需在样品称质量过程中对样品进行保护。因此，本文利用快速量热仪，分别采用6种不同的密封方法对两种不同醇基燃料进行重复测定，通过比对6种密封方法的优点和不足，为醇基燃料热值的准确测定提供参考。

1 实验部分

1.1 实验设备和材料

湖南三德公司SDC 5015量热仪（温度分辨率：0.000 1℃）、赛多利斯电子分析天平（称量精度：0.1mg）、苯甲酸（热值为26 465J/g）、擦镜纸、明胶胶囊、乙酰丁酸脂胶囊、石蜡膜、生料带、乙酸纤维素胶片。

1.2 各种添加物热值的测定

在测定醇基油发热量前，应先测定6种添加物的质量。对于明胶胶囊、乙酰丁酯胶囊、生料带和乙酸纤维素胶片，应加入0.2g左右的苯甲酸助燃，再加入0.4～0.7g的待测物团紧，准确称量其质量后进行测定；对于石蜡膜，直接称取0.4～0.7g置于燃烧坩埚中进行测定。以上实验均取2次测试结果平均值作为添加物热值，2次结果差值不超过120J/g［5］，测定结果见表1。

表1 各类添加物的热值测定数据结果

1.3 样品测定方法

1.3.1 使用聚乙烯安瓿瓶密封样品。根据相关标准制作聚乙烯安瓿瓶［5］。首先取一段聚乙烯塑料管在酒精灯上烤软（勿使塑料直接接触火焰），将其一端拉细，另一端用洗耳球小心吹成带毛细管的塑料安瓿封样管，预先称重，称准至0.000 2g，然后用一次性注射器注入往安瓿瓶注射0.4～0.6g样品，立刻用手卡住毛细管中部，让毛细管上端在酒精灯上方熔融封口，封口后，放入天平称质量，称准至0.000 2g，将封好的聚乙烯安瓿放入小皿中，装好导火丝，放入氧弹中，密封充氧进行实验。

1.3.2 使用明胶胶囊密封样品。首先称重小皿，清零，再继续称重明胶胶囊，称准至0.000 2g，清零，然后打开胶囊，用一次性注射器注入样品0.4～0.6g，装入胶囊的另一部分，密封放入小皿中，装好导火丝，放入氧弹中，密封充氧进行实验。

1.3.3 使用乙酰丁酸脂胶囊密封样品。实验方法同1.3.2。

1.3.4 使用石蜡膜密封样品。首先将小皿置于天平上，清零，然后用剪刀裁剪合适大小的石蜡膜片将小皿密封，称量石蜡膜的质量后，清零，用一次性针筒将石蜡膜刺破，注入样品0.4～0.5g，准确称质量，精确到0.0002 g（注意拔一次性针管时，不要太用力，以免将石蜡膜带离小皿）。然后迅速装入导火丝，装入氧弹中进行实验。

1.3.5 使用生料带密封样品。实验方法同1.3.4。

1.4 样品测定

1.4.1 醇基液体燃料元素的测定。选取2种不同挥发强度的醇基液体燃料A1和A2进行元素测定（其中A2的挥发性更强），元素测定采用美国力可公司的碳氢氮硫元素分析仪，测定结果如表2所示。

表2 A1和A2元素分析结果

1.4.2 门捷列夫理论发热量的计算。由于A1和A2两种醇基液体燃料非标准油样，其标准热值并未给出，因此本文采用门捷列夫热值计算公式先预测A1和A2的低位热值，以此来排除由于仪器造成的误差。

门捷列夫理论低位发热量计算公式如式（1）所示：

通过表2可计算出A1和A2的低位发热量分别为30 540J/g和18 670J/g。通过表3和表4的结果可知，通过全自动量热仪测出的发热量结果与预测的结果相差不超过800J/g。

1.4.3 醇基油热值测测定。随机在市场购买2种醇基油燃料A1和A2，通过以上5种方法分别测定其热值，取2次测试结果平均值作为添加物热值，2次结果差值不超过120J/g。通过5种方法测定的A1和A2的热值如表3和表4所示。

表3 A1醇基液体燃料热值测定结果

表4 A2醇基液体燃料热值测定结果

2 结果讨论

2.1 A1和A2两种醇基液体燃料热值测定比较

从表3和表4可以看出，对于挥发性更强、热值较低的A2醇基油，乙酰丁酸脂胶囊、石蜡膜和明胶胶囊的密封性较好，其中乙酰丁酸酯胶囊的密封效果最好。对于挥发性较小的A1醇基油，有4种密封方式均可，即为乙酰丁酸脂胶囊、石蜡膜、明胶胶囊和聚乙烯安瓿瓶。

2.26 种不同密封方式的比较

使用聚乙烯安瓿瓶密封的方法，对于挥发性强的醇基油密封性较差，重复性较差；对于具有轻微挥发性的醇基油密封性较好，重复性较好。但是，聚乙烯安瓿瓶发热量大，其质量偏差对样品最终的发热量影响大，且其制作过程复杂，操作麻烦，在实际测量过程中，可行性较差。

使用明胶和乙酰丁酸酯胶囊，操作简单，重复性好，其发热量较小，质量偏差对样品的最终发热量影响较小。但是，市面上卖的胶囊规格不一，有些胶囊密封性不强，样品放入后会挥发，因此，需留意天平上的数字是否不断减小，若减小，需放弃那个胶囊。

使用乙酸纤维素胶片密封的方法，添加物发热量较小，其质量偏差对样品最终的发热量影响较小。但是，添加物乙酸纤维素胶片的制作过程复杂，花费时间长，而且胶片与小皿密封的步骤麻烦，较难把握胶片与小皿是否密封完全。

使用石蜡膜的密封方法，虽在测定过程中，密封性较好，但添加物发热量较大，其质量变化对样品的最终发热量影响较大。因此，其不适宜发热量较小的醇基液体燃料。

使用生胶带密封，对于挥发性不同的两种醇基液体燃料发热量的测定均未收到很好的效果。究其原因可能是，生胶带密封性不好，容易在生胶带与小皿中间形成缝隙，造成燃料挥发，导致样品真实质量无法准确测量，从而使试验结果偏差很大。因此，该方法不适用于测定醇基液体燃料热值。

3 结论

本文通过测定2种挥发性强度不同的醇基燃料的元素和水分含量，利用门捷列夫理论发热量计算其低位发热量，结果表明，实际测定值与其理论值相差不超过800J/g，因此，在发热量测定过程中排除仪器所带来的误差。采用6种密封方法对同一醇基液体燃料样品进行重复试验可以发现：对于挥发性较强、发热量较低的醇基液体燃料，在测定过程中，应选用添加物发热量较小且密封性较好的密封方法才能准确测定其热值，如明胶和乙酰丁酸酯胶囊，但在选用胶囊时，应注重其品质。对于挥发性较弱，发热量较高的醇基液体燃料，除生胶带密封外，其他五种密封方式均可行。

［1］ 安旭，陈伯扬，王勇.醇基燃料应用发展分析［J］.煤气与热力，2014（3）：67-71.

［2］ 政协“一号提案”锁定低碳［J］.环境经济，2010（3）：10-13.

［3］ 刘洋.醇基燃料热值的影响因素与计算方法研究［D］.长沙：中南大学，2011.

［4］ 刘天晴.液体燃烧热测定方法的改进［J］.大学化学，1994（4）：51.

［5］ 中华人民共和国石油工业部.GB/T 384-81.石油产品热值测定法［S］.北京：中国标准出版社，1981.

Study on the Test Method of Heat of Combustion of Alcohol Base Liquid Fuel

Jiang ZhimingZhang QiongWu ZihaoHe ChunhuiYu Mengquan
（Shunde Detection,Special Equipment Inspection Institute of Guangdong Province，Foshan Guangdong 528300）

The heat of combustion of two kinds of alcohol base liquid fuel was determined by fast-calorime⁃ter producted by SanDe Co.,Ltd.To explore suitable sealing method,polyethylene ampoules,gelatin cap⁃sule,acetyl butyrate fat capsule,parafilmtm,thread seal tape,and cellulose acetate film were used as seal⁃ing method for weighing process of two kinds of samples.By measuring elements and moisture content of two alcohol base liquid fuels,using the theory of Mendeleev calorific value calculated net calorific value to precluding the instrument error.

alcohol base liquid fuel；heat of combustion；sealing method；elements content

TQ517.4

A

1003-5168（2017）11-0133-03

2017-10-09

江志铭（1981-），男，硕士，高级工程师，研究方向：锅炉安全与节能。