影響煤炭發(fā)熱量準(zhǔn)確測(cè)定的因素與對(duì)策

常艷(國家煤及鹽化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(榆林)，陜西 榆林 719000)

1 煤炭發(fā)熱量測(cè)定工作所開展的意義

在開展燃燒設(shè)備熱工計(jì)算工作中，需要充分考慮到煤炭發(fā)熱量作為其基礎(chǔ)性條件所產(chǎn)生的巨大影響。一般來講，其中所出現(xiàn)的熱平衡、耗煤量以及熱效率等計(jì)算，都會(huì)對(duì)后期熱工計(jì)算工作的順利開展產(chǎn)生直接影響。在開展該部分工作時(shí)，通常會(huì)從煤熱值角度分析，完成熱量計(jì)算工作。此外，還可以結(jié)合煤平均低位發(fā)熱量的計(jì)算，完成對(duì)電廠鍋爐、高壓鍋爐以及各種蒸發(fā)量較大的設(shè)備進(jìn)行熱量計(jì)算工作。從其種類、型號(hào)、燃燒方式等多重角度進(jìn)行綜合性考慮，針對(duì)其中所出現(xiàn)的理論空氣量、濕煙氣量進(jìn)行系統(tǒng)性計(jì)算。從其影響來看，在這種計(jì)算方式的影響下，可以真實(shí)反映出煤的各種特征。在開展該部分工作時(shí)，可以將鏡煤質(zhì)的發(fā)熱量看作是純煤發(fā)熱量，為燃煤煤化程度進(jìn)行函數(shù)形式展示。一些國家在對(duì)煤分類時(shí)，通常會(huì)將含水無灰基煤的發(fā)熱量，確定為年輕煤類的劃分標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)[1]。比如：在開展干燥無灰基測(cè)定工作時(shí)，如果已經(jīng)確定其為年輕煤，并且揮發(fā)份＞33%，則是采取的恒濕無灰基煤的高位發(fā)熱量作為劃分依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。在這種分類方式的運(yùn)用中，不僅可以幫助工作人員對(duì)煙煤、褐煤以及煙煤小類進(jìn)行準(zhǔn)確化判斷。同時(shí)，還可以從煤發(fā)熱量角度出發(fā)，針對(duì)和其變質(zhì)程度相關(guān)性的影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從而進(jìn)一步提升檢定結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

2 煤炭發(fā)熱量的測(cè)定依據(jù)、相關(guān)原理和程序

若想科學(xué)評(píng)價(jià)某一種煤品質(zhì)的高低，便需要充分考慮到煤炭發(fā)熱量對(duì)其所產(chǎn)生的影響。當(dāng)前階段，煤炭資源已經(jīng)成為了我國發(fā)電廠、化工廠以及水泥廠中一項(xiàng)重要的燃料型資源。完成對(duì)其發(fā)熱量的測(cè)定工作，將會(huì)直接影響到煤炭資源在市場(chǎng)上的份額和價(jià)格。從該方面特點(diǎn)來看，準(zhǔn)確完成煤炭發(fā)熱量測(cè)定工作，對(duì)其市場(chǎng)價(jià)格的穩(wěn)定、煤炭交易活動(dòng)的有序進(jìn)行也會(huì)產(chǎn)生重大影響。就目前工作形勢(shì)來看，在開展煤炭發(fā)熱量測(cè)定工作時(shí)，通常性會(huì)使用國家相關(guān)部門所發(fā)布的GB/T 213—2008作為判定標(biāo)準(zhǔn)[2]。

在利用該方法開展煤炭發(fā)熱量的測(cè)定工作時(shí)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，需要按照測(cè)定需求，選擇一定量煤炭測(cè)試。隨后，需要將其放置在氧彈中完成燃燒工作。在選擇氧彈時(shí)，需要確定其中含有過量氧氣，否則將會(huì)影響到其最終測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，還需要有效結(jié)合熱量計(jì)的積極作用，完成相應(yīng)熱量的測(cè)定工作。其次，在同等條件下，選擇一定量的熱物苯甲酸，對(duì)其進(jìn)行燃燒。將兩種物質(zhì)在燃燒過程中所出現(xiàn)的熱容量，進(jìn)行綜合性對(duì)比。根據(jù)煤炭試樣在燃燒前后所出現(xiàn)的熱系統(tǒng)，進(jìn)行溫度方面的對(duì)比和分析。如果發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)了溫度、熱容量方面的較大偏差問題之后，則需要對(duì)其進(jìn)行校正處理。通過這樣的方式，便可以準(zhǔn)確得出煤炭試樣在氧彈中所燃燒的熱量。將此熱量減去在硝酸和硫酸中所產(chǎn)生的熱量總和，便可以得出高位發(fā)熱量值?，F(xiàn)階段，許多單位在開展煤炭發(fā)熱量測(cè)定工作時(shí)，都會(huì)充分發(fā)揮出自動(dòng)熱量儀的積極作用，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)定。全程借用自動(dòng)化控制手段的優(yōu)勢(shì)，可以在一定程度上有效提升最終測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對(duì)在傳統(tǒng)測(cè)定工作中所出現(xiàn)的氧彈筒內(nèi)外溫度差問題，也減少了人工調(diào)節(jié)的工作流程，有效提升了工作效率，降低了人力成本的投入[3]。

3 影響煤炭發(fā)熱量準(zhǔn)確測(cè)定的因素及解決對(duì)策

3.1 熱容量的標(biāo)定對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性所產(chǎn)生的影響

在開展實(shí)際煤炭發(fā)熱量的測(cè)定工作時(shí)，最為重要的工作流程便是在開始階段的熱容量標(biāo)定工作。需要注意的是，該部分的工作需要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)中所要求的相關(guān)內(nèi)容開展。借助到量熱儀的積極作用，完成對(duì)煤炭發(fā)熱量的化驗(yàn)和分析工作。然而，在現(xiàn)階段工作中，因很多企業(yè)對(duì)該部分工作的重要性認(rèn)識(shí)不足。其所使用的量熱儀往往是擱置了很長時(shí)間或者沒有進(jìn)行及時(shí)維修的儀器，在測(cè)量工作時(shí)，便會(huì)使得測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題時(shí)有發(fā)生。如果發(fā)現(xiàn)量熱儀在投入到正式使用工作之前沒有進(jìn)行嚴(yán)格校正，其所檢測(cè)出的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將會(huì)直接影響到后期熱容量測(cè)定工作的順利開展。為了針對(duì)性解決該方面所出現(xiàn)的各種問題，在應(yīng)用量熱儀之前，應(yīng)該結(jié)合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、具體測(cè)定要求，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確校正。其具體操作流程主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面中。

首先，需要對(duì)外筒的水量進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充。如果在使用過程中出現(xiàn)了水量不足問題，將會(huì)使得測(cè)量工作不得不被迫停止，從而影響著最終的測(cè)定結(jié)果。從量熱儀運(yùn)行原理角度分析，其工作工程中需要充分借助到測(cè)量水的溫升完成發(fā)熱量計(jì)算工作。因此，在該儀器使用之前，若想進(jìn)一步提升其最終測(cè)定結(jié)果和檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，便需要將量熱儀外筒水加滿。如果發(fā)現(xiàn)其溢水口流出了水，則是表示其水已經(jīng)加滿。否則，將需要一直加水。其次，需要完成對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的合理化設(shè)置。具體來看，主要包括對(duì)苯甲酸熱量參數(shù)值、注水時(shí)間、水位時(shí)間等相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。在注水時(shí)間方面，需要將準(zhǔn)確時(shí)間確定為注水面剛剛到達(dá)氧彈頭界面時(shí)。在熱容量標(biāo)定工作方面，多是會(huì)選擇在完成注水工作的四小時(shí)之后或者一天之后再開展標(biāo)定工作。在量熱儀使用過程中，需要對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，將其控制在15～30 ℃之間便是最為理想的狀態(tài)。同時(shí)，還需要確保其附近不會(huì)出現(xiàn)其他熱源。最后，則需要完成量熱儀標(biāo)定工作。先選取一片苯甲酸，當(dāng)加入了熱棉線之后，對(duì)其點(diǎn)火。兩處10 mL 蒸餾水，將其注入到氧彈筒中。在完成充氧30 s 工作之后，便可以將量熱儀放置到三角支架上，開展相關(guān)測(cè)量工作。

3.2 溫度對(duì)發(fā)熱量的精準(zhǔn)測(cè)量所產(chǎn)生的影響

在應(yīng)用量熱儀時(shí)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)因素，導(dǎo)致其測(cè)定數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性出現(xiàn)了一定偏差問題。如果可以在正式開始測(cè)量工作之前，確保其外筒的溫度相對(duì)較為穩(wěn)定，便可以在有效提升其測(cè)量的精準(zhǔn)度。然而在研究中發(fā)現(xiàn)：在開展該部分工作時(shí)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榱繜醿x外筒方面的問題，影響了最終結(jié)果。這主要是因?yàn)樵搩x器在使用過程中經(jīng)常性會(huì)受到外界因素所產(chǎn)生的影響，使得其交替性變化的特征極為明顯。具體表現(xiàn)在：量熱儀外筒溫度急劇上升或下降的問題較為明顯，有時(shí)還會(huì)伴隨著快速吸熱和放熱的現(xiàn)象[4]。為此，在今后利用量熱儀開展測(cè)量工作時(shí)，需要充分考慮到外界溫度所產(chǎn)生的影響，確保外界溫度的恒定性。在這種環(huán)境下所開展的煤炭發(fā)熱量測(cè)量工作，可以降低外筒溫度對(duì)其所產(chǎn)生的影響，從而有效提升測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確率。

3.3 氧氣含量所產(chǎn)生的影響

當(dāng)開展煤炭發(fā)熱量測(cè)量工作時(shí)，通常會(huì)借助到氧氣的輔助性作用。通過內(nèi)部煤炭的完全燃燒，觀察其中所出現(xiàn)的熱量變化，更好的完成煤炭發(fā)熱量工作。從該方面特點(diǎn)來看，在煤炭燃燒過程中對(duì)氧氣純度的控制將會(huì)直接影響到其最終測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)合對(duì)國標(biāo)要求中所規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容來看，在實(shí)驗(yàn)過程中，將該將氧氣濃度嚴(yán)格控制在99.5%以及上。同時(shí)還需要注意的是，在氧氣中不可出現(xiàn)可燃燒成分。也不可以使用電解氧氣形式。在氧氣壓力方面，應(yīng)該讓其控制在2.7～3.0 MPa之間。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到外界因素的影響，導(dǎo)致其濃度難以滿足既定工作要求。在認(rèn)識(shí)到該問題之后，筆者提出：煤炭發(fā)熱量測(cè)量工作應(yīng)該嚴(yán)格按照國際壓力限定的氧氣對(duì)其進(jìn)行控制，將充氧時(shí)間控制在15 s 以上，確保煤炭可以完全燃燒。

3.4 燃燒皿的選擇所產(chǎn)生的影響

在選擇燃燒皿工作時(shí)，應(yīng)該在綜合考慮了多方面因素之后，對(duì)其進(jìn)行合理化控制。從其特點(diǎn)來看，各種儀器的生產(chǎn)廠家不同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)存在著較為明顯的差異。如果所使用的燃燒皿和工作需求不匹配，也會(huì)出現(xiàn)煤炭未能完全燒然的現(xiàn)象。當(dāng)化驗(yàn)室新購入了燃燒皿之后，應(yīng)該先通過技術(shù)手段，對(duì)其進(jìn)行處理。否則，將會(huì)在具體熱量工作中，出現(xiàn)結(jié)果失準(zhǔn)的問題。從具體要求來看，應(yīng)該將其控制在800 ℃的高溫條件下，進(jìn)行重復(fù)性煅燒。等到其達(dá)到恒重狀態(tài)之后，將其投入到發(fā)熱量測(cè)量工作中。從其影響來看，這種方式，可以在一定程度上有效緩解在傳統(tǒng)工作中因燃燒皿自身質(zhì)量不穩(wěn)定對(duì)測(cè)定結(jié)果所產(chǎn)生的影響[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在整個(gè)煤炭發(fā)熱量測(cè)量工作時(shí)，其中所涉及到的內(nèi)容較多，程序相對(duì)較為復(fù)雜。其中任何一項(xiàng)因素都可能會(huì)直接影響到最終測(cè)量結(jié)果。在今后開展該部分工作時(shí)，便需要相關(guān)工作人員加強(qiáng)重視度。綜合考慮到各方面影響因素，制定更為科學(xué)、合理的解決對(duì)策，從而逐步提升煤炭發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，促進(jìn)煤炭資源的高效利用。