发热量计算与换算

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1、煤的发热量是单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量， 以符号Q表示。发热量的国际单位是J (焦耳)/g,中国过去使用cal(卡)/g。(1J/g=0.239Cal/g)煤的发热量是评价煤质和热工计算的重要指标。在煤的燃烧或 转化过程中,常用煤的发热量来计算热平衡、耗煤量和热效率。 对动力用煤,其发热量是确定价格的主要依据。在国际和中国煤 炭分类中,煤的发热量还是低煤化度煤的分类指标之一。1煤发热量的测定方法国家标准(GB213)规定用氧弹量热法测定煤的发热量。(1) 氧弹量热法的测定原理将ll.lg空气干燥煤样放入不锈钢制的耐压氧弹中，用氧 气瓶将氧弹充氧至2.62.8MPa利用电流加热弹筒内的金

2、属丝使 煤样着火，试样在压力和过量的氧气中完全燃烧，产生 CO2 和 H2O,灰和燃烧产物被水吸收后生成H2SO4和HNO3。燃烧产生的热量被内套筒中的水吸收，根据水温的上升并进 行一系列温度校正后，可计算出单位质量煤燃烧所产生的热量， 称为弹筒发 Qb.ad。由于弹筒发热量是在恒定容器下测定的，所以它是恒容发热量。(2) 煤的恒容高位发热量在弹筒内煤的燃烧是在高温高压下进行，所以试样中的氮和 弹筒内氧气生成氧化物并溶解在水中变为稀硝酸；若试样是在空 气中燃烧，其中的氮则成为游离氮逸出。煤中的硫 在空气中燃 烧只生成 SO2 逸出，而在弹筒内则生成稀硫酸。上述稀 HNO3 及稀 H2SO4 的

3、生成及溶解于弹筒内的水中均为放热反应。从上述弹筒发热量中减去硝酸、硫酸的生成热和溶解热后即 得到煤的恒容高位发热量，其代表符号为 Qgr.v.ad,计算式如下： Qgr.v.ad=Qb.ad(95Sb.ad+a.Qb.ad) 式中Qgr,v,ad煤的空气干燥基恒容高位发热量，J/g；Qb. ad 煤的空气干燥基弹筒发热量， J/g；Sb,ad 由弹筒洗液测得的煤的空气干燥基硫含量，；95 煤中每1 %的硫的校正值，J (硫酸生成热校正系 数)；a 硝酸生成热校正系数，无烟煤为 0.0010，对其他煤 为 0.0015。3)煤的恒容低位发热量 上述高位发热量中包含水的冷凝热，而煤在常规燃烧时水呈

4、 蒸汽状态随燃烧废气排出，因此需从高位发热量中减去煤燃烧后 水的蒸发热，得出工业上实用的恒容低位发热量 Qnet,v,ad。 Qnet. v.ad 可用下式计算Qnet. v.ad= Qgr.v.ad25(Mad+9Had)25 常数，相当于0. 0lg水的蒸发热，J；9 氢含量换算成水的系数。煤在实际燃烧中处于恒压状态而不是恒容状态，故工业计算 中应采用恒压低位发热量(通常采用收到基)。可用高位发热 量按下式换算：Qnet,p,ar=(Qgr.v.ad 212Had 0.800ad)xl00 Mt,ar/100 Mad24.5Mt,arQnet,p,ar收到基恒压低位发热量，J/g；Qgr,

5、v,ad 空气干燥基恒容高位发热量， J/g；Had 空气干燥基氢含量，Oad空气干燥基氢含量，Mt,ar 收到基全水分，Mad 空气干燥基水分，*x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x*- 计算煤发热量的新公式国家煤炭院于 60年代推出了烟煤、无烟煤、褪煤空气干燥基 低位发热量的计算公式，经过一段时间的应用，发现存在一 定的缺陷和局限性。如烟煤的发热量与水分、灰分、挥发分 和焦渣特征有关，但当时推导这一公式时，没有把焦渣特征 定量

6、化纳入公式中，而是根据焦渣特征的大小分组列出K值。 在计算烟煤的发热量时，根据焦渣特征大小，查出K值再纳入公式。这不仅计算麻烦，而且 K 值呈台阶式变化，对于某 些挥发分在边界处的煤样，其计算误差就会增大，为此，国 家煤炭院陈文敏教授领导的 “七五”科技攻关项目，收集了全 国大量煤样数据，利用多元回归法，采用电子计算机进行大 量的数据处理，研究推导出一套计算烟煤、无烟煤、褐煤低 位发热量经验公式。新公式有两种计算方法，一是利用元素分析结果计算各 种煤的低位发热量，二是利用煤的工业分析结果计算烟煤、 无烟煤、褐煤低位发热量。利用元素分析结果计算发热量更 为准确，但目前水泥企业均未开展这一工作。因

7、此，这里仅 介绍利用煤的工业分析结果计算煤低位发热量的新公式。（1）计算烟煤空气干燥基低位发热量公式：Qnet,ad = 35859.973.7Vad395.7Aad702.0Mad + 173.6CRC（2）计算无烟煤空气干燥基低位发热量公式：Qnet,ad = 34813.724.7Vad382.2Aad563.0Mad（3）计算褐煤空气干燥基低位发热量公式：Qnet,ad = 31732.970.5Vad321.6Aad388.4Mad式中：Qnet,ad空气干燥基低位发热量，J / g;Mad、Aad、Vad分别为煤的空气干燥基水份、灰分、 挥发分，;CRC烟煤的焦渣特征。利用上述三个

8、公式计算出来的煤低位发热量，与目前水 泥企业应用的旧公式计算出来的低位发热量相比，精度有较 大提高，其中烟煤计算的低位发热量标准偏差为372J/g,精 度比旧公式提高 15%，无烟煤计算的低位发热量标准偏差为 305J / g，精度比旧公式提高34%，褐煤计算的低位发热量标 准偏差为393J/g,精度比旧公式提高36%,新公式的误差与 灰分有关，如灰分（干基）大于 40%，误差增大，灰分越高 其误差越大。因此，使用时应注意，当干基灰分大于40%时， 应另选公式计算。*x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *

9、x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x* *x*-计算煤发热量的新公式 国家煤炭院于60年代推出了烟煤、无烟煤、褪煤空气干燥基 低位发热量的计算公式，经过一段时间的应用，发现存在一 定的缺陷和局限性。如烟煤的发热量与水分、灰分、挥发分 和焦渣特征有关，但当时推导这一公式时，没有把焦渣特征 定量化纳入公式中，而是根据焦渣特征的大小分组列出K值。 在计算烟煤的发热量时，根据焦渣特征大小，查出K值再纳 入公式。这不仅计算麻烦，而且K值呈台阶式变化，对于某 些挥发分在边界处的煤样，其计算误差就会增大，为此，国 家煤炭院陈文敏教授领导的 “七五”科技攻关项目，

10、收集了全 国大量煤样数据，利用多元回归法，采用电子计算机进行大 量的数据处理，研究推导出一套计算烟煤、无烟煤、褐煤低 位发热量经验公式。新公式有两种计算方法，一是利用元素分析结果计算各 种煤的低位发热量，二是利用煤的工业分析结果计算烟煤、 无烟煤、褐煤低位发热量。利用元素分析结果计算发热量更 为准确，但目前水泥企业均未开展这一工作。因此，这里仅 介绍利用煤的工业分析结果计算煤低位发热量的新公式。（1）计算烟煤空气干燥基低位发热量公式：Qnet,ad = 35859.973.7Vad395.7Aad702.0Mad + 173.6C RC（2）计算无烟煤空气干燥基低位发热量公式：Qnet,ad

11、= 34813.724.7Vad382.2Aad563.0Mad（3）计算褐煤空气干燥基低位发热量公式：Qnet,ad = 31732.970.5Vad321.6Aad388.4Mad式中：Qnet,ad空气干燥基低位发热量，J / g;Mad、Aad、Vad分别为煤的空气干燥基水份、灰分、 挥发分，;CRC烟煤的焦渣特征。利用上述三个公式计算出来的煤低位发热量，与目前水 泥企业应用的旧公式计算出来的低位发热量相比，精度有较 大提高，其中烟煤计算的低位发热量标准偏差为372J/g，精 度比旧公式提高 15%，无烟煤计算的低位发热量标准偏差为 305J / g，精度比旧公式提高34%，褐煤计算的

12、低位发热量标 准偏差为393J/g,精度比旧公式提高36%,新公式的误差与 灰分有关，如灰分（干基）大于 40%，误差增大，灰分越高 其误差越大。因此,使用时应注意,当干基灰分大于40%时, 应另选公式计算。人们通常把开发煤炭资源的企业称作煤矿,把开采出来的煤 矿产品称为煤炭。我国古代曾称煤炭为石涅,或称石炭。它是植 物遗体埋藏在地下经过漫长复杂的生物化学、地球化学和物理化 学作用转化而成的一种固体可燃矿产。它不仅是工农业和人民生 活不可缺少的主要燃料,而且还是冶金、化工、医药等部门的重 要原料。据统计,在我国能源生产和消费构成中,煤炭一直居于 主导地位, 1995 年,生产占 75.5%,消

13、费占 75.0%。在国民经 济中,工业、农业、交通运输的发展都离不开煤炭。随着近代科 学技术的发展和新工艺、新方法的应用,煤炭的用途和综合利用 价值将会越来越大。可以预计,在未来相当长的时期内,煤炭在 我国国民经济中都将占有相当重要的地位。一、矿物原料特点（一）煤的物理性质煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。 它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、 氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、 硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在 实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可 以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤

14、的成因、变质机理和 解决煤层对比等地质问题。1. 颜色是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。2. 光泽是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和 金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越 暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。3. 粉色指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的 痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色黑色。一般是煤化程度越 高，粉色越深。4. 比重和容重煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的 煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的 体重或假比重，

15、它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温 度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指 标。褐煤的容重一般为1.051.2,烟煤为1.21.4,无烟煤变 化范围较大，可由1.351.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物 质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相 同的情况下,煤的比重随煤化程度的加深而增大。5. 硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式 的不同,可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬 度三类。煤的硬度与煤化程度有关,褐煤和焦煤的硬度最小,约 22.5；无烟煤的硬度最大,接近 4。6. 脆度是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、 煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中,长焰 煤和气煤的脆度较小,肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大,无烟煤的 脆度最小。7. 断口是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口 有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不 同，断口形状各异。8.导电性是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率 低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤 化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导 电性。（二）煤的化学组成煤的化学组成很