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[摘 要]煤炭发热量的测定一直是煤炭行业研究的热点，恒温式量热计法是广泛应用的测定方法，文章从多方面分析了各种因素对发热量测定产生的影响，以及如何规避和降低不利因素的方法。
[关键词]发热量;影响因素;量热计
中图分类号：TM715 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）28-0304-01
煤的发热量是煤质研究和评价工作中的一项重要指标，是鉴定煤质、计算热平衡、耗煤量、热效应、以及改进燃煤方法，提高热能利用的依据。发热量的测定直接影响着企业的效益和信誉;所以，火电厂实验室必须保证发热量测定的准确性。
1 发热量测定原理
煤的发热量测定采用氧弹量热法，我国实验室大多都使用恒温式热量计，恒温式热量计在试验过程中内筒与外筒间始终发生热交换，对此散失的热量应予校正，办法是在温升中加上一个校正值C，这个校正值称为冷却校正值。
单位质量的燃料在一定的温度下完全燃烧时释放出来的热量称为发热量。将试样放入充有过量氧气的氧弹中，其燃烧产生的热量被一定量的内筒水吸收，根据内筒水温的升高，即可计算出煤的发热量。
计算公式为
m—试样质量，g;
E—量热系统热容量，J/ K;
—弹筒发热量，J/ g;
--终点时内筒温度，K;
—点火时内筒温度，K;
2 测定发热量的影响因素
2.1 温度对发热量测定的影响
热量室内对温度的要求非常严格，恒定的室温能够使外筒温度变化小于1℃，能够提高发热量测定的准确度。国标规定每次测定室温变化不超过1℃，室温以（15-30）℃为宜，实验过程避免门窗开启，室内无强烈的空气对流，标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差不超过5K。有学者研究表明标定热容量时室温相差10℃，两热容量相差约36J/K;标定热容量时室温相差5℃，两热容量相差约（16-20）J/K;测定发热量时室温相差10℃，测定发热量相差约（112-124）J/g;测定发热量时室温相差5℃，测定发热量相差约（112-124）J/g。定性分析，随着室温的增高，后一次测定内筒水温就比前一次测定内筒水温多吸收外界热量，对标定热容量而言，结果会越来越小;对发热量而言，会越来越大。
在实际工作中，北方地区随着气候的变化室温会有较大的波动，测定发热量的数值也有相应的改变。如春秋无暖氣的情况下室温约20℃，冬夏室温约28℃，此时，若不对室温加以控制则不能保证发热量数据的准确度。季节变化造成室温变化，此时对发热量的影响可以通过重新标定热容量来消除。但是一天中室温会有变化，如早晨室温约22℃，中午可能会升到25℃。为了恰当的调节内筒、外筒和室温三者之间的关系，李英华等学者对此做出了研究，往外筒中加入适量的热水，然后根据所测煤样的情况调节内筒温度。所以发热量实验室应该有空调维持室温恒定，并且空调的出口风不能直接对着恒温筒，出风口形成的空气流不能环绕着恒温筒，空调不能时开时停，造成环境温度的不稳定。
因此，在日常試验中应注意保持环境温度稳定，使外筒温度与环境温度保持一致;并且应当每天记录实验室的温度，检查仪器标定时温度与当前实验室的温度差符合国标规定，否则应该重新标定热容量。
2.2 热容量标定的影响
热量计量热系统升高1℃所吸收的热量叫做热容量。由发热量的计算公式可知，热容量的大小直接影响到发热量的计算。同一台热量计的热容量会随着环境温度的变化而变化，因此国标规定要定期标定热容量。并且热容量标定的环境条件，与发热量测定的环境条件要一致;一般情况下三个月标定一次，特殊情况下应重新标定。例如量热仪经过较大的搬动，更换了较大的部件，标定热容量时的内筒水温与测发热量的内筒水温相差超过5℃，外筒中的水进行了更换，苯甲酸检查时所获取的测定值与标准值之间相差超过了规定值等。
标定热容量选用经过计量部门检验合格的苯甲酸作为基准量热物质，苯甲酸使用时应注意，受潮的苯甲酸不能使用，如果苯甲酸含有0.1%的水分，测定热容量相差约26J/k。目前实验室使用的苯甲酸都是片状，非常方便，但是平时应注意防潮，开瓶后最好放在干燥器中，否则使用前应该在60℃-70℃的烘箱中烘2-3 小时。
热容量标定一般进应行5次重复试验，计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差，其相对标准差不应超过0.20%;若超过0.20%，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值，修约至1J/K，作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%，则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在问题后重新标定。但有时候会出现这种情况，连续标定5次热容量，相对标准差合格，热容量值从大到小依次降低，这样标定的热容量也是不能用作发热量测定依据的，这是由于温度变化导致的热容量标定不准的。
2.3 煤样粒度对发热量的影响
煤炭是一种非常不均匀且组分复杂的矿物质和有机质的混合物，经过制样后样品的均匀性差异比较大，因此需要按照国标规定制备出均匀粒度的样品。有的品种如焦炭，无烟煤硬度大，难易破碎，很多情况下会出现粒度不均匀，在测定发热量之前应充分摇匀，避免粒度离析导致测量不准。如果样品中存在大于0.2mm粒度的颗粒也会导致测量不准确，因此，为保证测量结果准确，煤样需全部经过0.2mm 标准筛。
2.4 热量计内筒水量要保持一致
热量计内筒水量在所有实验中保持一致相差不超过0.5g。同样，热量计外筒装水量应保证在整个测热过程中也应保持恒定，外筒水温变化应控制在±1K之内。由于水的比热很大4.2kJ/（kg﹒℃），内筒水量如果在整个实验中不能保持一致，会导致量热系统的热容量发生变化，进而使发热量的测定出现误差。内筒水量如果减少3g（约3ml），量热系统会变化约13J/K，所引起的发热量变化约40J。实验表明外筒水量不足时，也会引起发热量或高或低的波动，因此在每天的实验过程中要注意观察外筒水量，不足时应及时补水。
2.5 充氧压力和时间对发热量的影响
国标规定充氧压力为（2.8-3.0）MPa，达到压力后的持续充氧时间不得少于15s，但是对于高灰分煤样在坩埚中燃烧时，上层开始燃烧产生的灰分会影响下层煤层煤样的充分燃烧，使测定结果偏低。因此就需要提高充氧压力到3.2MPa，延长充氧时间大于30秒，这样才能保证完全燃烧，保证测量结果的准确性。如果充氧时间过短会导致试样不能完全燃烧，测定结果偏低。300ml左右容积的氧弹，实际充氧量要大于10.5g
2.6 氧弹漏气对发热量的影响。
充氧不足和漏气都会导致发热量偏低，应经常检查氧弹是否漏气，将按要求充氧后的氧弹全部浸没在水中至少5s，如果氧弹无起气泡出现，表明氧弹气密性良好，如果有气泡出现，表明氧弹气密性不好，有漏气现象产生，此时应停止试验，找出漏气原因并采取措施，重新进行充氧。氧弹各个部件连接不紧密会导致漏气，主要是密封圈老化，或部件磨损严重，使接触不严密造成。因此应该及时更换各个部件连接处的密封圈，及时清理污物。
3 结语
目前，高自动化的量热议已经普遍应用于各种实验室，使得日常工作变得更加简单，省力。影响发热量测定结果准确性的因素很多，以上是对日常工作中出现的问题进行了总结。但是实验中仍有很多细节需要工作人员认真把握，要严格按照国标规定执行，才能从根本上保证检测数据的可靠性和准确性。
参考文献：
[1] 李英华.煤质分析应用技术指南[M].北京：中国标准出版社，2009.
[2] 煤质检测技术[M].2016
[3] 孙创奇.浅谈提高自动量热仪测定煤的发热量的准确度[J].2014（41）. 11：211-212.
[关键词]发热量;影响因素;量热计
中图分类号：TM715 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）28-0304-01
煤的发热量是煤质研究和评价工作中的一项重要指标，是鉴定煤质、计算热平衡、耗煤量、热效应、以及改进燃煤方法，提高热能利用的依据。发热量的测定直接影响着企业的效益和信誉;所以，火电厂实验室必须保证发热量测定的准确性。
1 发热量测定原理
煤的发热量测定采用氧弹量热法，我国实验室大多都使用恒温式热量计，恒温式热量计在试验过程中内筒与外筒间始终发生热交换，对此散失的热量应予校正，办法是在温升中加上一个校正值C，这个校正值称为冷却校正值。
单位质量的燃料在一定的温度下完全燃烧时释放出来的热量称为发热量。将试样放入充有过量氧气的氧弹中，其燃烧产生的热量被一定量的内筒水吸收，根据内筒水温的升高，即可计算出煤的发热量。
计算公式为
m—试样质量，g;
E—量热系统热容量，J/ K;
—弹筒发热量，J/ g;
--终点时内筒温度，K;
—点火时内筒温度，K;
2 测定发热量的影响因素
2.1 温度对发热量测定的影响
热量室内对温度的要求非常严格，恒定的室温能够使外筒温度变化小于1℃，能够提高发热量测定的准确度。国标规定每次测定室温变化不超过1℃，室温以（15-30）℃为宜，实验过程避免门窗开启，室内无强烈的空气对流，标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差不超过5K。有学者研究表明标定热容量时室温相差10℃，两热容量相差约36J/K;标定热容量时室温相差5℃，两热容量相差约（16-20）J/K;测定发热量时室温相差10℃，测定发热量相差约（112-124）J/g;测定发热量时室温相差5℃，测定发热量相差约（112-124）J/g。定性分析，随着室温的增高，后一次测定内筒水温就比前一次测定内筒水温多吸收外界热量，对标定热容量而言，结果会越来越小;对发热量而言，会越来越大。
在实际工作中，北方地区随着气候的变化室温会有较大的波动，测定发热量的数值也有相应的改变。如春秋无暖氣的情况下室温约20℃，冬夏室温约28℃，此时，若不对室温加以控制则不能保证发热量数据的准确度。季节变化造成室温变化，此时对发热量的影响可以通过重新标定热容量来消除。但是一天中室温会有变化，如早晨室温约22℃，中午可能会升到25℃。为了恰当的调节内筒、外筒和室温三者之间的关系，李英华等学者对此做出了研究，往外筒中加入适量的热水，然后根据所测煤样的情况调节内筒温度。所以发热量实验室应该有空调维持室温恒定，并且空调的出口风不能直接对着恒温筒，出风口形成的空气流不能环绕着恒温筒，空调不能时开时停，造成环境温度的不稳定。
因此，在日常試验中应注意保持环境温度稳定，使外筒温度与环境温度保持一致;并且应当每天记录实验室的温度，检查仪器标定时温度与当前实验室的温度差符合国标规定，否则应该重新标定热容量。
2.2 热容量标定的影响
热量计量热系统升高1℃所吸收的热量叫做热容量。由发热量的计算公式可知，热容量的大小直接影响到发热量的计算。同一台热量计的热容量会随着环境温度的变化而变化，因此国标规定要定期标定热容量。并且热容量标定的环境条件，与发热量测定的环境条件要一致;一般情况下三个月标定一次，特殊情况下应重新标定。例如量热仪经过较大的搬动，更换了较大的部件，标定热容量时的内筒水温与测发热量的内筒水温相差超过5℃，外筒中的水进行了更换，苯甲酸检查时所获取的测定值与标准值之间相差超过了规定值等。
标定热容量选用经过计量部门检验合格的苯甲酸作为基准量热物质，苯甲酸使用时应注意，受潮的苯甲酸不能使用，如果苯甲酸含有0.1%的水分，测定热容量相差约26J/k。目前实验室使用的苯甲酸都是片状，非常方便，但是平时应注意防潮，开瓶后最好放在干燥器中，否则使用前应该在60℃-70℃的烘箱中烘2-3 小时。
热容量标定一般进应行5次重复试验，计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差，其相对标准差不应超过0.20%;若超过0.20%，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值，修约至1J/K，作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%，则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在问题后重新标定。但有时候会出现这种情况，连续标定5次热容量，相对标准差合格，热容量值从大到小依次降低，这样标定的热容量也是不能用作发热量测定依据的，这是由于温度变化导致的热容量标定不准的。
2.3 煤样粒度对发热量的影响
煤炭是一种非常不均匀且组分复杂的矿物质和有机质的混合物，经过制样后样品的均匀性差异比较大，因此需要按照国标规定制备出均匀粒度的样品。有的品种如焦炭，无烟煤硬度大，难易破碎，很多情况下会出现粒度不均匀，在测定发热量之前应充分摇匀，避免粒度离析导致测量不准。如果样品中存在大于0.2mm粒度的颗粒也会导致测量不准确，因此，为保证测量结果准确，煤样需全部经过0.2mm 标准筛。
2.4 热量计内筒水量要保持一致
热量计内筒水量在所有实验中保持一致相差不超过0.5g。同样，热量计外筒装水量应保证在整个测热过程中也应保持恒定，外筒水温变化应控制在±1K之内。由于水的比热很大4.2kJ/（kg﹒℃），内筒水量如果在整个实验中不能保持一致，会导致量热系统的热容量发生变化，进而使发热量的测定出现误差。内筒水量如果减少3g（约3ml），量热系统会变化约13J/K，所引起的发热量变化约40J。实验表明外筒水量不足时，也会引起发热量或高或低的波动，因此在每天的实验过程中要注意观察外筒水量，不足时应及时补水。
2.5 充氧压力和时间对发热量的影响
国标规定充氧压力为（2.8-3.0）MPa，达到压力后的持续充氧时间不得少于15s，但是对于高灰分煤样在坩埚中燃烧时，上层开始燃烧产生的灰分会影响下层煤层煤样的充分燃烧，使测定结果偏低。因此就需要提高充氧压力到3.2MPa，延长充氧时间大于30秒，这样才能保证完全燃烧，保证测量结果的准确性。如果充氧时间过短会导致试样不能完全燃烧，测定结果偏低。300ml左右容积的氧弹，实际充氧量要大于10.5g
2.6 氧弹漏气对发热量的影响。
充氧不足和漏气都会导致发热量偏低，应经常检查氧弹是否漏气，将按要求充氧后的氧弹全部浸没在水中至少5s，如果氧弹无起气泡出现，表明氧弹气密性良好，如果有气泡出现，表明氧弹气密性不好，有漏气现象产生，此时应停止试验，找出漏气原因并采取措施，重新进行充氧。氧弹各个部件连接不紧密会导致漏气，主要是密封圈老化，或部件磨损严重，使接触不严密造成。因此应该及时更换各个部件连接处的密封圈，及时清理污物。
3 结语
目前，高自动化的量热议已经普遍应用于各种实验室，使得日常工作变得更加简单，省力。影响发热量测定结果准确性的因素很多，以上是对日常工作中出现的问题进行了总结。但是实验中仍有很多细节需要工作人员认真把握，要严格按照国标规定执行，才能从根本上保证检测数据的可靠性和准确性。
参考文献：
[1] 李英华.煤质分析应用技术指南[M].北京：中国标准出版社，2009.
[2] 煤质检测技术[M].2016
[3] 孙创奇.浅谈提高自动量热仪测定煤的发热量的准确度[J].2014（41）. 11：211-212.