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1、一、煤的发热量测定（一）煤炭发热量涵义1.煤的弹筒发热量煤的弹筒发热量也称为煤的氢弹发热量。它的涵义是单位质量的煤样在热量计的弹筒（氢弹）中在过量的高压氧气（约2.8-3.0MPa）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度 规定为25OC，水成液体状态）。由于煤样是在高压氧气的条件下燃烧的，因此它产生了在空 气中燃烧时不能进行的热化学反应。例如煤中的氮（以及充入氧气前载氮筒空气中含有的氮 气）在空气中燃烧时一般都呈气态氮逸出，而在弹筒中燃烧时却能生成N2O5,或NO2等高 价的氮氧化合物，这些物质溶于弹筒中的水后即变成硝酸，这一化学反应时放热反应。此外， 煤中的可燃硫在空气中燃烧时只生成二氧化硫
2、气体，而在弹筒中燃烧时却氧化成三氧化硫， 它溶于弹筒的水中就成为硫酸。SO2氧化成SO3以及H2SO4溶于水生成硫酸水合物等也都 是放热反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、在工业锅炉中等燃烧时实际产生的 热量，且煤中的硫含量越高或煤的发热量越高，其高出的热量也越多。为此，在实用中，必 须把弹筒发热量折算成符合于煤在空气中燃烧时的发热量，即煤的高位发热量。在我国“煤 的发热量测定方法”国家标准（GB213-1996）中规定，煤的发热量报出结果必须采用分析煤 样的高位发热量。从上述可以看出，煤的弹筒发热量实质上只是测定煤发热量的中间数据， 所以还有人常把弹筒发热量叫做最高发热量。弹筒发热量
3、的简单定义:单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25oC 下的二氧化碳、过量氧气、氮气、硫酸、硝酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发 热量。2.煤的高位发热量煤的高位发热量是在弹筒的一定容积下测定的，故有时也叫煤的恒容高位发热量。它是 指煤在空气中在大气压条件下燃烧后产生的热量。在这种条件下，煤中的可燃硫只生成二氧 化硫，氮则生成游离状态氮，其水呈蒸汽状态冷凝（25oC）。煤在工业锅炉中燃烧时，其水 呈水蒸汽状态逸出。由于液态水变成水蒸汽时需要吸收热量（称为汽化热），故在高位发热 量中减去水的汽化热后即为煤的低位发热量。而媒的高位发热量实际上是由煤的弹筒发热量 减去硫酸及
4、硝酸的生成热后得到的。在这里需要指出，煤的弹筒发热量是在弹筒的容积（恒 定容积）下测定的，因此严格地说应叫恒容弹筒发热量。在空气中大气条件下燃烧时测得得 高位发热量实际上是在恒压（大气压）条件下获得的，应称为恒压高位发热量。在恒容高位 发热量和恒压高位发热量之间有一个微小的差别，这是由于假定煤在恒压状态下燃烧时，煤 中的氢元素和氧生成了几乎不占体积液态水（燃烧时生成的液态水的体积对气体来说可忽略 不计），使恒压系统的气体体积有所收缩，其收缩部分的体积等于煤中氢元素在燃烧时所需 氧的体积减去煤中原来呈气体状态部分的氧。二、动力用商品煤的发热量分布收到基低位发热量（Qnet,ar）的高低是评价动力
5、用煤质量的主要参数之一，无论是动力 用煤的计价，或是电站煤粉锅炉和工业锅炉及窑炉的设计制造等都需要煤的发热量（Qnet,ar） 数据。煤的发热量高低除与灰分和水分的大小有关以外，还与煤的变质程度有关。长期实践 表明，干燥无矿物质煤（即纯煤）的发热量以中等变质的焦煤及挥发分较低的肥煤最高，但 一般都不超过37.2MJ/kg（8900kcal/kg）；褐煤因煤化程度最低，不可燃的含氧量最高，其纯煤 发热量（Qgr,dmmf）也最低；到高变质的贫煤和无烟煤阶段，尽管含碳量Cdar都在90%以 上，但热值相当于碳元素3.5倍的氢含量明显降低，故纯煤热值又比焦煤、肥煤和瘦煤有所 降低，但仍高于低阶的褐煤
6、、长焰煤和不粘煤。根据GB/T 15224.3-1994，我国收到基煤的低位发热量分级标准如表1-0所示。表1-0我国收到基煤的低位发热量分级标准（一）我国不同牌号动力用商品煤的发热量从上述可知，在我国动力用商品煤中，其发热量以褐煤的最低，平均仅14.34 MJ/kg （见 表 1-1），约为 3430kcal/kg。其次为长焰煤，平均 Qnet,ar 为 19.80 MJ/kg （4735 kcal/kg）。由 于我国目前生产的弱粘煤的灰分较低，全水分也不高，低位发热量在各牌号煤中最高， Qnet,ar达26.18 MJ/kg，灰分较低的不粘煤的Qnet,ar也达24.31MJ/kg。此外，
7、瘦煤、贫瘦 煤和无烟煤的平均低位发热量也都在25 MJ/kg以上，至于一些肥煤和焦煤等作动力用的炼 焦煤的发热量均不太高，其中Qnet,ar最高的1/3焦煤也只23.14MJ/kg，这是因为洗混煤等 炼焦煤选煤厂的副产品灰分多在25%甚至35%以上。某些高灰难选炼焦煤的发热量也不高。表1-1我国不同牌号动力用商品煤的发热量分布特征（二）我国各大区动力用商品煤的发热量如表1-2所示，我国各大区动力用商品煤的收到基低位发热量以西北区最高，Qnet,ar平 均达25.41MJ/kg，这是由于西北区的动力用煤目前大部分为低灰分的低阶烟煤或中灰分的高 硫焦煤、瘦煤等高热值煤；华北区动力用商品煤的发热量居
8、第二位，Qnet,ar为23.49MJ/kg； 发热量最低的是东北区，其Qnet,ar平均为20.51MJ/kg，比西北区的低4.90 MJ/kg，显然这 是因为东北区的动力用商品煤以低阶的高灰分烟煤和褐煤为主。其他各区动力用商品煤的平 均低位发热量均在21.75-22.75 MJ/kg之间。从表1-2中还可进一步看出，在西南区和西北区几乎没有Qnet,ar低于12.50MJ/kg的低热值 煤，西北区也没有Qnet,ar在17MJ/kg以下的中低热值煤，而Qnet,ar大于27MJ/kg的特高 热值煤以华北区最多，占该区动力用商品煤的16.27%。Qnet,ar在21.01-24.00MJ/k
9、g的高热 值煤的比例以西北区最多，占该区动力用商品煤量的76.3%。华东区以Qnet,ar在21.01 一 24.00MJ/kg的中高热值煤比例最多，占该区动力用商品煤的58%强。表1-2我国各大区动力用商品煤的低位发热量（三）我国各省（市、区）动力用商品煤的发热量从表1-3中各省（市、区）动力用商品煤的收到基低位发热量看，宁夏自治区和山西省 的最高，平均Qnet,ar分别达26.02MJ/kg和26.0MJ/kg，这是由于这两省（区）的低灰分无 烟煤及作动力用的炼焦煤比例较多，发热量最低的是吉林省和广西自治区的煤，平均Qnet,ar 分别低至15.47MJ/kg和14.36MJ/kg，这是由
10、于这两省（区）的高灰分年轻烟煤及褐煤较多， 而广西自治区更有产量较大的高灰、高硫的合山矿区贫煤。发热量较低的还有浙江、青海和 内蒙古等省、区，这是因为浙江省多以高灰分的气肥煤为主，青海省以氧化后的不粘煤较多， 内蒙古自治区东北部的褐煤占全自治区动力用商品煤的大部分。表1-3各省（市、区）动力用商品煤的低位发热量（四）我国各主要动力煤矿区商品煤的低位发热量我国主要动力煤矿区的商品煤低位发热量如表1-4所示。从表中可清楚看出，发热量较 低的都是一些褐煤矿区，如珲春和舒兰等高灰分褐煤的Qnet,ar分别低至12.28MJ/kg和11.89MJ/kg，霍林河、大雁等矿区的褐煤Qnet,ar也只分别为1
11、3.87MJ/kg和14.05MJ/kg。发 热量最高的为鹤壁瘦煤及大同低灰分弱粘煤和阳泉年轻无烟煤，平均Qnet,ar分别高达27.24MJ/kg、26.46MJ/kg 和 26.30MJ/kg。Qnet,ar 大于 25.09MJ/kg 的还有晋城、郑州、焦作、 白沙、窑街、靖远和哈密等矿区的无烟煤和不粘煤，平朔和神府煤的平均Qnet,ar均不到25.09MJ/kg。其他矿区煤的低位发热量结果详见表1-4。表1-4全国主要动力煤矿区商品煤低位发热量对动力配煤场来说，供煤矿点基本固定，如没有实测发热量仪器，也可用工业分析结果进 行计算，一般都有较高的计算精度。兹将我国主要动力煤矿区煤的发热量
12、计算公式分别介绍 如下。1. 大同矿区煤Qnet,ar=33.16-0.3596Mt-0.3763Aar2. 铁法矿区煤Qnet,ar=30.902-0.3345Mt-0.3345Aar3. 郑州矿区煤Qnet,ar=34.498-0.3345Mt-0.3763Aar4. 晋城矿区煤Qnet,ar=34.456-0.3596Mt-0.3847Aar5. 焦作矿区煤Qnet,ar=33.62-0.368Mt-0.3513Aar6. 阳泉矿区煤（1）筛选煤：Qnet,ar=35.063-0.3554Mt-0.3931Aar（2）洗选煤Qnet,ar=35.146-0.3471Mt-0.3847Aa
13、r7. 北京矿区煤Qnet,ar=31.99-0.3429Mt-0.322Aar8. 汝萁沟矿区（西沟平峒及白芨矿）煤Qnet,ar=34.728-0.3136Mt-0.3847Aar9. 抚顺老虎台矿煤Qnet,ar=32.70-0.3554Mt-0.3513Aar10. 阜新海州露天矿煤Qnet,ar=31.174-0.3345Mt-0.3596Aar11. 扎赉诺尔矿区煤Qnet,ar=26.762-0.2509Mt-0.3345Aar12. 平庄矿区煤Qnet,ar=27.766-0.2843Mt-0.3011Aar13. 舒兰矿区煤Qnet,ar=27.410-0.2843Mt-0.2843Aar
