中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量測定方法

GB213—87代替GB213—79

Determination of calorific value of coal

國家標(biāo)準(zhǔn)局1987-03-30 批準(zhǔn)1988-02-01 實施

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤的高位發(fā)熱量的測定方法和低位發(fā)熱量的計算方法，適用于泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤和炭質(zhì)頁巖的發(fā)熱量測定。

1 定義

1.1 熱量單位

熱量的單位為J〔焦(耳)〕。1J〔焦(耳)〕=1N·m(牛頓·米)=107erg(爾格)。我國過去慣用的熱量單位為20℃卡，以下簡稱卡(cal)。

1cal(20℃)=4.1816J。

1.2 發(fā)熱量的表示方法

發(fā)熱量測定結(jié)果以kJ/g(千焦/克)或MJ/kg(兆焦/千克)表示。

1.2.1 彈筒發(fā)熱量

在氧彈中，在有過剩的氧的情況下〔氧氣初始壓力2.6～3.0MPa(26～30atm)〕，燃燒單位質(zhì)量的試樣所產(chǎn)生的熱量稱為彈筒發(fā)熱量。燃燒產(chǎn)物為二氧化碳、硫酸、硝酸、呈液態(tài)的水和固態(tài)的灰。

注：任何物質(zhì)(包括煤)的燃燒熱，隨燃燒產(chǎn)物的最終溫度而改變，溫度越高，燃燒熱越低。因此，一個嚴(yán)密的發(fā)熱量定義，應(yīng)對燒燒產(chǎn)物的溫度有所規(guī)定。但在實際測定發(fā)熱量時，由于具體條件的限制，把終點溫度限定在一個特定的溫度或一個很窄的范圍內(nèi)都是不現(xiàn)實的。溫度每升高1K，煤和苯甲酸的燃燒熱約降低0.4～1.3J/g。當(dāng)按規(guī)定在相近的溫度下標(biāo)定熱容量和測定發(fā)熱量時，溫度對燃燒熱的影響可近于完全抵銷，而無需加以考慮。

1.2.2 恒容高位發(fā)熱量

煤在工業(yè)裝置的實際燃燒中，硫只生成二氧化硫，氮則成為游離氮，這是同氧彈中的情況不同的。由彈筒發(fā)熱量減掉稀硫酸生成熱和二氧化硫生成熱之差以及稀硝酸的生成熱，得出的就是高位發(fā)熱量。因為彈筒發(fā)熱量的測定是在恒定容積(即彈筒的容積)下進(jìn)行的，由此算出的高位發(fā)熱量也相應(yīng)地稱為恒容高位發(fā)熱量，它比工業(yè)上的恒壓(即大氣壓力)狀態(tài)下的發(fā)熱量約低8～16J/g，一般可忽略不計。

1.2.3 恒容低位發(fā)熱量

工業(yè)燃燒與氧彈中燃燒的另一個不同的條件是：在前一情況下全部水(包括燃燒生成的水和煤中原有的水)呈蒸汽狀態(tài)隨燃燒廢氣排出，在后一情況下水蒸氣凝結(jié)成液體。由恒容高位發(fā)熱量減掉水的蒸發(fā)熱，得出的就是恒容低位發(fā)熱量。

1.3 熱容量

量熱系統(tǒng)在試驗條件下溫度上升1K 所需的熱量稱為熱量計的熱容量，習(xí)慣上也叫做水當(dāng)量，以J/K(或cal/℃)表示。

2 試驗室條件

2.1 試驗室應(yīng)設(shè)在一單獨房間，不得在同一房間內(nèi)同時進(jìn)行其他試驗項目。

2.2 室溫應(yīng)盡量保持恒定，每次測定室溫變化不應(yīng)超過1K，通常室溫以不超出15～35℃范圍為宜。

2.3 室內(nèi)應(yīng)無強烈的空氣對流，因此不應(yīng)有強烈的熱源和風(fēng)扇等，試驗過程中應(yīng)避免開啟門窗。

2.4 實驗室最好朝北，以避免陽光照射，否則熱量計應(yīng)放在不受陽光直射的地方。

3 儀器設(shè)備

3.1 熱量計

通用的熱量計有兩種：恒溫式和絕熱式。它們的差別只在于外筒及附屬的自動控溫裝置，其余部分無明顯區(qū)別。熱量計包括以下主件和附件：

3.1.1 氧彈

由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成，需要具備三個主要性能：a.不受燃燒過程中出現(xiàn)的高溫和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應(yīng)；

b.能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時高壓；c.試驗過程中能保持完全氣密。

彈筒容積為250～350mL，彈蓋上應(yīng)裝有供充氧和排氣的閥門以及點火電源的接線電極。新氧彈和新?lián)Q部件(杯體、彈蓋、連接環(huán))的氧彈應(yīng)經(jīng)15.0MPa(150atm)的水壓試驗，證明無問題后方能使用。此外，應(yīng)經(jīng)常注意觀察與氧彈強度有關(guān)的結(jié)構(gòu)，如杯體和連接環(huán)的螺紋、氧氣閥和電極同彈蓋的連接處等，如發(fā)現(xiàn)顯著磨損或松動，應(yīng)進(jìn)行修理，并經(jīng)水壓試驗后再用。

另外，還應(yīng)定期對氧彈進(jìn)行水壓試驗，每次水壓試驗后，氧彈的使用時間不得超過一年。

3.1.2 內(nèi)筒

用紫銅、黃銅或不銹鋼制成，斷面可為圓形、菱形或其他適當(dāng)形狀。筒內(nèi)裝水2000～3000mL，以能浸沒氧彈(進(jìn)、出氣閥和電極除外)為準(zhǔn)。

內(nèi)筒外面應(yīng)電鍍拋光，以減少與外筒間的輻射作用。

3.1.3 外筒

為金屬制成的雙壁容器，并有上蓋。外壁為圓形，內(nèi)壁形狀則依內(nèi)筒的形狀而定，原則上要保持兩者之間有10～12mm 的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內(nèi)筒。

a.恒溫式外筒：恒溫式熱量計配置恒溫式外筒。盛滿水的外筒的熱容量應(yīng)不小于熱量計熱容量的5 倍，以便保持試驗過程中外筒溫度基本恒定。外筒外面可加絕緣保護(hù)層，以減少室溫波動的影響。用于外筒的溫度計應(yīng)有0.1K 的最小分度值。

b.絕熱式外筒：絕熱式熱量計配置絕熱式外筒，外筒中裝有電加熱器，通過自動控溫裝置，外筒中的水溫能緊密跟蹤內(nèi)筒的溫度。外筒中的水還應(yīng)在特制的雙層上蓋中循環(huán)。自動控制裝置的靈敏度，應(yīng)能達(dá)到使點火前和終點后內(nèi)筒溫度保持穩(wěn)定(5min 內(nèi)溫度變化不超過0.002K)；在一次試驗的升溫過程中，內(nèi)外筒間的熱交換量應(yīng)不超過20J。

3.1.4 攪拌器

螺旋槳式，轉(zhuǎn)速400～600r min 為宜，并應(yīng)保持穩(wěn)定。攪拌效率應(yīng)能使熱容量標(biāo)定中由點火到終點的時間不超過10min，同時又要避免產(chǎn)生過多的攪拌熱(當(dāng)內(nèi)、外筒溫度和室溫一致時，連續(xù)攪拌10min 所產(chǎn)生的熱量不應(yīng)超過120J)。

3.1.5 量熱溫度計

內(nèi)筒溫度測量誤差是發(fā)熱量測定誤差的主要來源。對溫度計的正確使用具有特別重要的意義。

a.玻璃水銀溫度計

常用的玻璃水銀溫度計有兩種：一是固定測溫范圍的精密溫度計，一是可變測溫范圍的貝克曼溫度計。兩者的最小分度值應(yīng)為0.01K，使用時應(yīng)根據(jù)計量機關(guān)檢定證書中的修正值做必要的校正。兩種溫度計應(yīng)每隔0.5K 檢定一點，以得出刻度修正值(貝克曼溫度計則稱為毛細(xì)孔徑修正值)。貝克曼溫度計除這個修正值外還有一個稱為“平均分度值”的修正值。

b.各種類型的數(shù)字顯示精密溫度計

需經(jīng)過計量機關(guān)的檢定，證明其測溫準(zhǔn)確度至少達(dá)到0.002K(經(jīng)過校正后)，以保證測溫的準(zhǔn)確性。

3.2 附屬設(shè)備

3.2.1 溫度計讀數(shù)放大鏡和照明燈

為了使溫度計讀數(shù)能估計到0.001K，需要一個大約5 倍的放大鏡。通常放大鏡裝在一個鏡筒中，筒的后部裝有照明燈，用以照明溫度計的刻度。鏡筒借適當(dāng)裝置可沿垂直方向上、下移動，以便跟蹤觀察溫度計中水銀柱的位置。

3.2.2 振蕩器

電動振蕩器，用以在讀取溫度前振動溫度計，以克服水銀柱和毛細(xì)管間的附著力。如無此裝置，也可用套有橡皮管的細(xì)玻璃棒等敲擊溫度計。

3.2.3 燃燒皿

鉑制品最理想，一般可用鎳鉻鋼制品。規(guī)格可采用高17mm、上部直徑26～27mm、底部直徑19～20mm、厚0.5min。其他合金鋼或石英制的燃燒皿也可使用，但以能保證試樣燃燒完全而本身又不受腐蝕和產(chǎn)生熱效應(yīng)為原則。

3.2.4 壓力表和氧氣導(dǎo)管

壓力表應(yīng)由兩個表頭組成：一個指示氧氣瓶中的壓力，一個指示充氧時氧彈內(nèi)的壓力。表頭上應(yīng)裝有減壓閥和保險閥。壓力表每年應(yīng)經(jīng)計量機關(guān)至少檢定一次，以保證指示正確和操作安全。壓力表通過內(nèi)徑1～2mm 的無縫銅管與氧彈連接，以便導(dǎo)入氧氣。壓力表和各連接部分禁止與油脂接觸或使用潤滑油。如不慎沾污，必須依次用苯和酒精清洗，并待風(fēng)干后再用。

3.2.5 點火裝置

點火采用12～24V 的電源，可由220V 交流電源經(jīng)變壓器供給。線路中應(yīng)串接一個調(diào)節(jié)電壓的變阻器和一個指示點火情況的指示燈或電流計。點火電壓應(yīng)預(yù)先試驗確定。方法：接好點火絲，在空氣中通電試驗。在熔斷式點火的情況下，調(diào)節(jié)電壓使點火絲在1～2s 內(nèi)達(dá)到亮紅；在棉線點火的情況下，調(diào)節(jié)電壓使點火絲在4～5s 內(nèi)達(dá)到暗紅。電壓和時間確定后，應(yīng)準(zhǔn)確測出電壓、電流和通電時間，以便據(jù)以計算電能產(chǎn)生的熱量。如采用棉線點火，則在遮火罩以上的兩電極柱間連接一段直徑約0.3mm 的鎳鉻絲，絲的中部預(yù)先繞成螺旋數(shù)圈，以便發(fā)熱集中。再把棉線一端夾緊在螺旋中，另一端通過遮火罩中心的小孔(直徑1～2mm)搭接在試樣上。根據(jù)試樣點火的難易，調(diào)節(jié)棉線搭接的多少。

3.2.6 壓餅機

螺旋式或杠桿式壓餅機。能壓制直徑10mm 的煤餅或苯甲酸餅。模具及壓桿應(yīng)用硬質(zhì)鋼制成，表面光潔，易于擦試。

3.2.7 秒表或其他能指示10s 的計時器。

3.3 天平

3.3.1 分析天平：感量0.1mg。

3.3.2 工業(yè)天平：載重量4～5kg，感量1g。

4 試劑和材料

4.1 試劑

4.1.1 氧氣：不含可燃成分，因此不許使用電解氧。

4.1.2 苯甲酸：經(jīng)計量機關(guān)檢定并標(biāo)明熱值的苯甲酸。

4.1.3 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(供測彈筒洗液中硫用)：濃度為0.1mol/L(相當(dāng)于0.1N)。

4.1.4 0.2%的甲基紅指示劑。

4.2 材料

4.2.1 點火絲：直徑0.1mm 左右的鉑、銅、鎳鉻絲或其他已知熱值的金屬絲，如使用棉線，則應(yīng)選用粗細(xì)均勻、不涂蠟的白棉線。各種點火絲點火時放出的熱量如下：

鐵絲：6700J/g(1602cal/g)；

鎳鉻絲：1400J/g(335cal/g)；

銅絲：2500J/g(598cal/g)；

棉線：17500J/g(4185cal/g)。

4.2.2 酸洗石棉絨：使用前在800℃下灼燒30min。

4.2.3 擦鏡紙：使用前先測出燃燒熱。方法：抽取3～4 張紙，用手團(tuán)緊，稱準(zhǔn)質(zhì)量，放入燃燒皿中，然后按常規(guī)方法測定發(fā)熱量。取兩次結(jié)果的平均值作為標(biāo)定值。

5 測定步驟

5.1 恒溫式熱量計法

5.1.1 在燃燒皿中精確稱取分析試樣(小于0.2mm)1～1.1g(稱準(zhǔn)到0.0002g)。

燃燒時易于飛濺的試樣，可先用已知質(zhì)量的擦鏡紙包緊，或先在壓餅機中壓餅并切成2～4mm 的小塊使用。不易燃燒完全的試樣，可先在燃燒皿底鋪上一個石棉墊，或用石棉絨做襯墊(先在皿底鋪上一層石棉絨，然后以手壓實)。石英燃燒皿不需任何襯墊。如加襯墊仍

燃燒不完全，可提高充氧壓力至3.0～3.2MPa(30～32atm)，或用已知質(zhì)量和發(fā)熱量的擦鏡紙包裹稱好的試樣并用手壓緊，然后放入燃燒皿中。

5.1.2 取一段已知質(zhì)量的點火絲，把兩端分別接在兩個電極柱上，注意與試樣保持良好接觸或保持微小的距離(對易飛濺和易燃的煤)，并注意勿使點火絲接觸燃燒皿，以免形成短路而導(dǎo)致點火失敗，甚至燒毀燃燒皿。同時還應(yīng)注意防止兩電極間以及燃燒皿與另一電極之間的短路。

往氧彈中加入10mL 蒸餾水。小心擰緊氧彈蓋，注意避免燃燒皿和點火絲的位置因受震動而改變。接上氧氣導(dǎo)管，往氧彈中緩緩充入氧氣，直到壓力達(dá)到2.6～2.8MPa(26～28atm)。充氧時間不得少于30s。當(dāng)鋼瓶中氧氣壓力降到5.0MPa(50atm)以下時，充氧時間應(yīng)酌量延長。

5.1.3 往內(nèi)筒中加入足夠的蒸餾水，使氧彈蓋的頂面(不包括突出的氧氣閥和電極)淹沒在水面下10～20mm。每次試驗時用水量應(yīng)與標(biāo)定熱容量時一致(相差1g 以內(nèi))。水量最好用稱重法測定。如用容量法，則需對溫度變化進(jìn)行補正。注意恰當(dāng)調(diào)節(jié)內(nèi)筒水溫，使終點時內(nèi)筒比外筒溫度高1K 左右，以使終點時內(nèi)筒溫度出現(xiàn)明顯下降。外筒溫度應(yīng)盡量接近室溫，相差不得超過1.5K。

5.1.4 把氧彈放入裝好水的內(nèi)筒中。如氧彈中無氣泡漏出，則表明氣密性良好，即可把內(nèi)筒放在外筒的絕緣架上；如有氣泡出現(xiàn)，則表明漏氣，應(yīng)找出原因，加以糾正，重新充氧。然后接上點火電極插頭，裝上攪拌器和量熱溫度計，并蓋上外筒和蓋子。溫度計的水銀球應(yīng)對準(zhǔn)氧彈主體(進(jìn)、出氣閥和電極除外)的中部，溫度計和攪拌器均不得接觸氧彈和內(nèi)筒?？拷繜釡囟扔嫷穆冻鏊y柱的部位，應(yīng)另懸一支普通溫度計，用以測定露出柱的溫度。

5.1.5 開動攪拌器，5min 后開始計時和讀取內(nèi)筒溫度(t0)并立即通電點火。隨后記下外筒溫度(tj)和露出柱溫度(te)。外筒溫度至少讀到0.05K，內(nèi)筒溫度借助放大鏡讀到0.001K。讀取溫度時，視線、放大鏡中線和水銀柱頂端應(yīng)位于同一水平上，以避免視差對讀數(shù)的影響。每次讀數(shù)前，應(yīng)開動振蕩器振動3～5s。

5.1.6 觀察內(nèi)筒溫度(注意：點火后20s 內(nèi)不要把身體的任何部位伸到熱量計上方)。如在30s內(nèi)溫度急劇上升，則表明點火成功。點火后1min40s時讀取一次內(nèi)筒溫度(t1′40″)，讀到0.01K即可。

5.1.7 接近終點時，開始按1min 間隔讀取內(nèi)筒溫度。讀溫前開動振蕩器，要讀到0.001K。

以第一個下降溫度作為終點溫度(tn)。試驗主要階段至此結(jié)束。

注：一般熱量計由點火到終點的時間為8～10min。對一臺具體熱量計，可根據(jù)經(jīng)驗，恰當(dāng)掌握。

5.1.8 停止攪拌，取出內(nèi)筒和氧彈，開啟放氣閥，放出燃燒廢氣，打開氧彈，仔細(xì)觀察彈筒和燃燒皿內(nèi)部，如果有試樣燃燒不完全的跡象或有炭黑存在，試驗應(yīng)作廢。找出未燒完的點火絲，并量出長度，以便計算實際消耗量。用蒸餾水充分沖洗彈內(nèi)各部分、放氣閥、燃燒皿內(nèi)外和燃燒殘渣。把全部洗液(共約100mL)收集在一個燒杯中供測硫使用(見本標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 款)。

5.2 絕熱式熱量計法

5.2.1 按使用說明書安裝和調(diào)節(jié)熱量計。

5.2.2 按本標(biāo)準(zhǔn)5.1.1 款步驟準(zhǔn)備試樣。

5.2.3 按本標(biāo)準(zhǔn)5.1.2 款步驟準(zhǔn)備氧彈。

5.2.4 按本標(biāo)準(zhǔn)5.1.3 款步驟稱出內(nèi)筒中所需的水。調(diào)節(jié)水溫使其盡量接近室溫，相差不要超過5K，以稍低于室溫為最理想。內(nèi)筒溫度過低，易引起水蒸氣凝結(jié)在內(nèi)筒外壁；溫度過高，易造成內(nèi)筒水的過多蒸發(fā)。這都對測定的結(jié)果不利。

5.2.5 按本標(biāo)準(zhǔn)5.1.4 款步驟安放內(nèi)筒和氧彈以及裝置攪拌器和溫度計。

5.2.6 開動攪拌器和外筒循環(huán)水泵，開通外筒冷卻水和加熱器。當(dāng)內(nèi)筒溫度趨于穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)冷卻水流速，使外筒加熱器每分鐘自動接通3～5次(由電流計或指示燈觀察)。如自動控溫線路采用可控硅代替繼電器，則冷卻水的調(diào)節(jié)應(yīng)以加熱器中有微弱電流為準(zhǔn)。過大的電流只能徒然消耗電能。調(diào)好冷卻水后，開始讀取內(nèi)筒溫度，借助放大鏡讀到0.001K，每次讀數(shù)前，開動振蕩器3～5s。當(dāng)5min 內(nèi)溫度變化不超過0.002K時，即可通電點火，此時的溫度即為點火溫度t0。否則，調(diào)節(jié)電橋平衡鈕，直到內(nèi)筒溫度達(dá)到穩(wěn)定，再行點火。點火后6～7min，再以1min 間隔讀取內(nèi)筒溫度，直到連續(xù)三次讀數(shù)相差不超過0.001K為止。取最高的一次讀數(shù)作為終點溫度tn。

注：用鉑電阻為內(nèi)、外筒測溫元件的自動控制系統(tǒng)中，在內(nèi)筒初始溫度下調(diào)定電橋的平衡位置后，到達(dá)終點溫度(一般比初始溫度高2～3K)后，內(nèi)筒溫度也能自動保持穩(wěn)定。但在用半導(dǎo)體熱敏元件的儀器中，可能出現(xiàn)在初始溫度下調(diào)定的平衡位置，不能保持終點溫度的穩(wěn)定。凡遇此種情況時，平衡鈕的調(diào)定位置應(yīng)服從終點溫度的需要。具體做法是：先按常規(guī)步驟安放氧彈和內(nèi)筒，但不必裝試樣和充氧。把內(nèi)筒水溫調(diào)節(jié)到可能出現(xiàn)的最高終點溫度。然后開動儀器，攪拌5～10min。精確觀察內(nèi)筒溫度。根據(jù)溫度變化方向(上升或下降)調(diào)節(jié)平衡鈕位置，以達(dá)到內(nèi)筒溫度最穩(wěn)定為止，至少應(yīng)能達(dá)到每5min 內(nèi)變化不超過0.002K。平衡鈕的位置一經(jīng)調(diào)定后，就不要再動，只有在又出現(xiàn)終點溫度不穩(wěn)定的情況下，才需重新調(diào)定。按照上述方式調(diào)定的儀器，在使用步驟上應(yīng)做如下修正：裝好內(nèi)筒和氧彈后，開動攪拌器、加熱器、循環(huán)水泵和冷卻水，攪拌5min 后(此時內(nèi)筒溫度可能緩慢持續(xù)上升)，準(zhǔn)確讀取內(nèi)筒溫度并立即通電點火，而無需等內(nèi)筒溫度穩(wěn)定。

5.2.7 關(guān)閉攪拌器和加熱器(循環(huán)水泵繼續(xù)開動)，然后按本標(biāo)準(zhǔn)5.1.8 款步驟結(jié)束試驗。

6 測定結(jié)果的計算

6.1 校正

6.1.1 溫度計刻度校正

根據(jù)檢定證書中所給的修正值(在貝克曼溫度計的情況稱為毛細(xì)孔徑修正值)校正點火溫度t0 和終點溫度tn，再由校正后的溫度(t0+h0)　和(tn+ h n)求出溫升，其中h 0 和h n 分別代表t0 和tn 的刻度修正值。

6.1.2 若使用貝克曼溫度計，需進(jìn)行平均分度值的校正。

調(diào)定基點溫度后，應(yīng)根據(jù)檢定證書中所給的平均分度值計算該基點溫度下的對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)露出柱溫度(根據(jù)檢定證書所給的露出柱溫度計算而得)的平均分度值H0。在試驗中，當(dāng)試驗時的露出柱溫度te 與標(biāo)準(zhǔn)露出柱溫度相差3℃以上時，按式(1)計算平均分度值H：

6.1.3 冷卻校正

絕熱式熱量計的熱量損失可以忽略不計，因而無需冷卻校正。恒溫式熱量計的內(nèi)筒在試驗過程中與外筒間始終發(fā)生熱交換，對此散失的熱量應(yīng)予校正，辦法是在溫升中加以一個校正值C，這個校正值稱為冷卻校正值，計算方法如下：

首先根據(jù)點火時和終點時的內(nèi)外筒溫差(t0-tj)和(tn-tj)從v-(t-tj)關(guān)系曲線(按本標(biāo)準(zhǔn)7.1～7.4 條標(biāo)定)中查出相應(yīng)的v0 和vn?；蚋鶕?jù)預(yù)先標(biāo)定出的式(2)、(3)計算出v0 和vn：

然后按式(4)計算冷卻校正值：

這樣，在測定步驟上就可刪去主期內(nèi)讀溫這一步，計算也將變得更簡單。但該公式不能用于發(fā)熱量計價和仲裁分析中。

注：當(dāng)內(nèi)筒使用貝克曼溫度計，外筒使用普通溫度計時，應(yīng)從實測的外筒溫度(見本標(biāo)準(zhǔn)第5.1.5 款)中減掉貝克曼溫度計的基點溫度后再當(dāng)做外筒溫度tj，用來計算內(nèi)、外筒溫差(t0-tj)和(tn-tj)。如內(nèi)、外筒都使用貝克曼溫度計，則應(yīng)對實測的外筒溫度校正內(nèi)、外筒溫度計基點溫度之差，以便求得內(nèi)、外筒的真正溫差。

6.1.4 點火絲熱量校正

在熔斷式點火法中，應(yīng)由點火絲的實際消耗量(原用量減掉殘余量)和點火絲的燃燒熱計算試驗中點火絲放出的熱量。

在棉線點火法中，首先算出所用的一根棉線的燃燒熱(剪下一定數(shù)量適當(dāng)長度的棉線，稱出它們的質(zhì)量，然后算出一根棉線的質(zhì)量，再乘以棉線的單位熱值)，然后確定每次消耗的電能熱。

注：電能產(chǎn)生的熱量=電壓(V)×電流(Ａ)×?xí)r間(s)。

二者放出的總熱量即為點火熱。

6.2 發(fā)熱量的計算

6.2.1 首先按式(6)、式(7)計算彈筒發(fā)熱量f

注：這里規(guī)定的對硫的校正方法中，略去了對煤樣中硫酸鹽的考慮。這對絕大多數(shù)煤來說影響不大，因為煤的硫酸鹽硫含量一般很低。但有些特殊煤樣，含量可達(dá)0.5%以上。根據(jù)實際經(jīng)驗，煤樣燃燒后，由于灰的飛濺，一部分硫酸鹽硫也隨之落入彈筒，因此無法利用彈筒洗液來分別測定硫酸鹽硫和其他硫。遇此情況，為求高位發(fā)熱量的準(zhǔn)確，只有另行測定煤樣中的硫酸鹽硫或可燃硫，然后做相應(yīng)的校正。關(guān)于發(fā)熱量大于14.60kJ/g 的規(guī)定，在用包紙或摻苯甲酸的情況下，應(yīng)按包紙或添加物放出的總熱量來掌握。

7 熱容量和儀器常數(shù)標(biāo)定

7.1 計算發(fā)熱量所需的熱容量E 和恒溫式熱量計法中計算冷卻校正值所需的v-(t-tj)關(guān)系曲線或儀器常數(shù)k 和A 通過同一試驗進(jìn)行標(biāo)定。

7.2 在不加襯墊的燃燒皿中稱取經(jīng)過干燥和壓餅的苯甲酸，餅重以0.9～1.1g 為宜。

苯甲酸應(yīng)預(yù)先研細(xì)并在盛有濃硫酸的干燥器中干燥3 天或在40～60℃烘箱中放置3～4h冷卻后壓餅。

苯甲酸也可在燃燒皿中熔融后使用。熔融可在121～126℃的烘箱中放置1h，或在酒精燈的小火焰上進(jìn)行，放入干燥器中冷卻后使用。熔體表面出現(xiàn)的針狀結(jié)晶，應(yīng)用小刷刷掉，以防燃燒不完全。

7.3 根據(jù)所用熱量計的類型(恒溫式或絕熱式)，按照發(fā)熱量測定的相應(yīng)步驟準(zhǔn)備氧彈和內(nèi)、外筒，然后點火和測量溫升。在恒溫式熱量計的情況，開始攪拌5min 后準(zhǔn)確讀取一次內(nèi)筒溫度(T0)，經(jīng)10min 后再讀取一次內(nèi)筒溫度(t0)。隨后即按發(fā)熱量測定步驟點火，記下外筒溫度(tj)和露出柱溫度(te)，并繼續(xù)進(jìn)行到得出終點溫度(tn)(見本標(biāo)準(zhǔn)第5.1.5～5.1.7 款)。然后再繼續(xù)攪拌10min 并記下內(nèi)筒溫度(Tn)，試驗即告結(jié)束。打開氧彈，注意檢查內(nèi)部，如發(fā)現(xiàn)有炭黑存在，試驗應(yīng)作廢。

. 

在絕熱式熱量計的情況，上式中的冷卻校正值C 應(yīng)取零。

熱容量標(biāo)定應(yīng)進(jìn)行5 次重復(fù)試驗，其極限差值(最大值和最小值之差)如不超過40J/K，取5 次結(jié)果的平均值(修整到1J/K)作為儀器的熱容量。否則，再做一次或兩次試驗，取極限差值不超過40J/K 的5 次進(jìn)行平均。如果任何5 次結(jié)果的極限值差都超過40J/K，則應(yīng)對試驗條件和操作技術(shù)仔細(xì)檢查并糾正存在問題后，再重新進(jìn)行標(biāo)定，而舍棄已有的全部結(jié)果。

注：當(dāng)例常測定中采用煤研Ⅱ式(式5)計算冷卻校正值時，熱容量計算中也必須采用同一公式。

7.8 熱容量標(biāo)定值的有效期為3 個月，超過此期限時應(yīng)進(jìn)行復(fù)查。但有下列情況發(fā)生時，應(yīng)立即重測：

a.更換量熱溫度計；

b.更換熱量計大部件如氧彈蓋、連接環(huán)(由廠家供給的或自制的相同規(guī)格的小部件如氧彈的密封圈、電極柱、螺母等不在此列)；

c.標(biāo)定熱容量同測定發(fā)熱量時的內(nèi)筒溫差超過5℃。

8 發(fā)熱量測定結(jié)果的表達(dá)

8.1 彈筒發(fā)熱量和高位發(fā)熱量的結(jié)果計算到1J/g，取高位發(fā)熱量的兩次重復(fù)測定的平均值按數(shù)字修約規(guī)則修改到最接近的10J/g 的倍數(shù)，按kJ/g的形式報出。

9 允許差

9.1 同一實驗室和不同實驗室的允許差不應(yīng)超出表1 規(guī)定：

10 低位發(fā)熱量的計算

10.1 工業(yè)上多依應(yīng)用煤的低位發(fā)熱量進(jìn)行計算和設(shè)計。低位發(fā)熱量的計算方法如式(12)：

f

注：由于彈筒發(fā)熱量算出的高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量都屬恒容狀態(tài)，在實際工業(yè)燃燒中則是恒壓狀態(tài)。嚴(yán)格地講，工業(yè)計算中應(yīng)該使用恒壓低位發(fā)熱量。如有必要，可通過下式計算：

..11 各種不同基礎(chǔ)的煤的發(fā)熱量換算

各種不同基礎(chǔ)的煤的發(fā)熱量按式(13)、式(14)、式(15)互相換算：

附錄A

計算舉例(參考件)

下面用一個實例說明用恒溫式熱量計進(jìn)行的一次發(fā)熱量測定的記錄方式和結(jié)果計算；絕熱式熱量計測定結(jié)果的計算可仿此進(jìn)行，只是免除冷卻校正。

試驗記錄：

試樣質(zhì)量G：1.0051g；

熱容量E：10053J/K；

貝克曼溫度計的基點溫度：22.22℃；

露出柱溫度te：24.20℃；

試樣的全硫含量SQ：1.20%。

讀溫記錄：

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附加說明：

本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國煤炭工業(yè)部提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭科學(xué)院北京煤炭化學(xué)研究所負(fù)責(zé)起草。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人李英華。

本標(biāo)準(zhǔn)1963 年首次發(fā)布，1972 年第一次修訂。