煤炭發熱量的檢測方法及煤炭發熱量問題說明
來源:鶴壁萬博煤炭化驗儀器公司 作者:萬博煤炭化驗儀器 時間:2015-07-08 12:04 點擊:

1.什么是煤的發熱量?

答:煤的發熱量,又稱為煤的熱值,即單位質量的煤完全燃燒所發出的熱量。 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)。成煤時代最晚煤化程度最低的泥炭發熱量最低,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 ,所以發熱量最高 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(燃燒產物的最終溫度規定為 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。

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; 
2、在設計鍋爐上,對設計爐膛負荷、選則磨煤機容量、計算物料平衡的重要參數
3、是鍋爐熱平衡、配煤燃燒及負荷調節的主要依據,同時又是計算煤耗的依據之一。

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:
1.碳:主要可燃成分,占50-95%,含碳越高,燃點越高,越容易著火。
2.氫:占2-4%,H的發熱量很高。會占煤的一部分發熱量,越大越好。
3.氧:起到助燃的作用。
4.硫:是煤中的有害成分,要避免。
5.氮:燃燒時,隨著煙氣一同排出,損失熱量。
6.灰分:含的越少越好,是垃圾。
7.水分:對煤的燃燒有影響。含適量的水分,可以放出H,但含水太多了,著火難,煙氣含水大。
8.磷:是占很少的,有的煤種基本不含,磷也可以燃燒放出熱量。

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。 
水分:水分是燃燒過程中的有害物質之一,它在燃燒過程中吸收大量的熱,對燃燒的影響比灰分大得多。 
發熱量:為的發熱量是鍋爐設計的一個重要依據。由于電廠煤粉對煤種適應性較強,因此只要煤的發熱量與鍋爐設計要求大體相符即可。 
灰熔點:由于煤粉爐爐膛火焰中心溫度多在 1500℃以上,在這樣高溫下,煤灰大多呈軟化或流體狀態。 
煤的硫分硫是煤中有害雜質,雖對燃燒本身沒有影響,但它的含量太高,對設備的腐蝕和環境的 污染都相當嚴重。因此,電廠燃用煤的硫分不能太高,一般要求最高不能超過2.5%。

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。 
從工業分析:
1.揮發分:占15-20%,越高越好,越高發熱量越高。
2.固定碳:燃燒C和CO都可提供熱量。
3.灰分及溶渣:占2-5%,灰分高的煤,易熔渣和結焦。
4.水分:如上所述。

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.煤中發熱量最高的元素是什么?

答:煤中發熱量最高的元素是氫。

18.煤的發熱量分級

煤炭發熱量分級:

序號 級別名稱 代號 發熱量( Qnet,ar )范圍, MJ/kg
1 低熱值煤 LQ 8.50 ~ 12.50
2 中低熱值煤 MLQ 12.51 ~ 17.00
3 中熱值煤 MQ 17.01 ~ 21.00
4 中高熱值煤 MHQ 21.01 ~ 24.00
5 高熱值煤 HQ 24.01 ~ 27.00
6 特高熱值煤 SHQ >27.00

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:

編   號 發熱量( Qnet,ar ), MJ/kg 編   號 發熱量( Qnet,ar ), MJ/kg
295 >29.00 200 19.51 ~ 20.00
290 28.51 ~ 29.00 195 19.01 ~ 19.50
285 28.01 ~ 28.50 190 18.51 ~ 19.00
280 27.51 ~ 28.00 185 18.01 ~ 18.50
275 27.01 ~ 27.50 180 17.51 ~ 18.00
270 26.51 ~ 27.00 175 17.01 ~ 17.50
265 26.01 ~ 26.50 170 16.51 ~ 17.00
260 25.51 ~ 26.00 165 16.01 ~ 16.50
255 25.01 ~ 25.50 160 15.51 ~ 16.00
250 24.51 ~ 25.00 155 15.01 ~ 15.50
245 24.01 ~ 24.50 150 14.51 ~ 15.001)
240 23.15 ~ 24.00 145 14.01 ~ 14.50
235 23.01 ~ 23.50 140 13.51 ~ 14.00
230 22.51 ~ 23.00 135 13.01 ~ 13.50
225 22.01 ~ 22.50 130 12.01 ~ 13.00
220 21.51 ~ 22.00 125 12.01 ~ 12.50
215 21.01 ~ 21.50 120 11.51 ~ 12.00
210 20.51 ~ 21.00 115 11.01 ~ 11.50
205 20.01 ~ 20.50    

19.煤炭產品的類別、品種和技術要求

產品類別 品種名稱 技術要求
粒度 /mm 發熱量 (Qnet,ar)MJ/kg 灰分 (Ad)% 最大粒度( 1) 上限, %
1  精煤 冶煉用煉焦精煤 <50,<100   ≤ 12.50 不大于 5
其他用煉焦精煤 <50,<100   12.51 ~ 16.00
2  粒級煤 洗特大塊 >100 無煙煤、煙煤;≥ 14.50 

褐煤:≥ 11.00
 
特大塊 >100
洗大塊 50 ~ 100,>50
大塊 50 ~ 100,>50
洗中塊 25 ~ 50,20 ~ 60
中塊 25 ~ 50
洗混中塊 15 ~ 50 , 13 ~ 80
混中塊 13 ~ 50,13 ~ 80
洗混塊 >13,>25
混塊 >13,>25
洗小塊 13 ~ 20,13 ~ 25
小塊 13 ~ 25
洗混小塊 6 ~ 20
混小塊 6 ~ 13
洗粒煤 6 ~ 13
粒煤 6 ~ 13
3. 洗選煤 洗原煤 ≤ 300      
洗混煤 <50,<80 或 <100
混煤 0 ~ 50
洗末煤 0 ~ 13,0 ~ 20,0 ~ 25
末煤 0 ~ 13,0 ~ 20,0 ~ 25
洗粉煤 0 ~ 6
粉煤 0 ~ 6
4  原煤 原煤、水采原煤  
5  低質煤( 2) 原煤   無煙煤、煙煤: <14.50 
褐煤: <11.00
>40  ( 3)  
  煤泥,水采煤泥 0 ~ 1.0 , 0 ~ 0.5   16.50 ~ 49  

注: (1) 取篩上物累計產率最接近、但不大于 5% 的那個篩孔尺寸,作為最大粒度。

(2) 如用戶需要,必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。

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