煤炭發熱量(煤炭熱值)是衡量煤質重要的指標之一。對收到基低位發熱量(Qnet,ar)來說,它是煤炭按熱值計價的主要技術依據和計價基礎。在煤質研究中,根據干燥無灰基發熱量(Qgr,daf)可粗略推測估算與煤炭變質程度相關的一些煤質特征,比如粘結性、結焦性等。
煤炭發熱量的測定方法主要有直接測定法和間接計算法兩種,直接測定法就是氧彈量熱儀法,而間接測定法又可分為工業分析法和元素分析法,其中利用煤的工業分析結果來計算煤炭發熱量的方法為常用。
近年來煤炭發熱量測定儀(量熱儀)在各個煤炭使用行業廣為推廣,但很多煤炭使用企業將工業分析法測定煤炭發熱量結果與氧彈量熱儀法測定結果相比較時,發現二者不吻合,甚至偏差很大。實踐中還有少數煤炭使用企業以工業分析法計算結果為準,因此導致了煤炭利用中的很多誤差。
1、氧彈法測定煤炭發熱量的原理
先稱取一定量的試樣,放入充有過量氧氣的氧彈內,再將氧彈放在一個盛有足夠浸沒氧彈的純水的容器(通常稱水桶或內桶)中,并使氧彈內的可燃物點火燃燒,放出的熱量被內桶中的水吸收并使水溫升高,根據溫升即可計算出試樣的熱值。
因為量熱系統不是與外界隔絕的,它可能與周圍環境發生熱交換,為了得到可靠的測定結果,要把盛氧彈的水桶放在一個雙壁水套中,通過控制水套的溫度來消除量熱系統與周圍環境的熱交換,或者經過計算對熱交換所引起的誤差進行校正。根據水套溫度的不同控制方式,目通用的量熱儀可分為絕熱式量熱儀和恒溫式量熱儀,由于恒溫式結構簡單,實際應用為普遍。
2、工業分析法的測定原理
收集全國各統配煤礦、主要地方煤礦以及部分地質勘探精查煤樣和少數全國統檢煤樣,品種包括從褐煤、煙煤到無煙煤各個類別,將其工業分析結果及其它一些煤質指標(如氫含量、焦渣特征)和氧彈法發熱量測定結果,運用數理統計的多元回歸分析方法進行統計分析,得到適用于不同煤種系列經驗公式,就是我們常用的發熱量計算公式。
現行計算煤炭的低位發熱量的經驗公式,在實際應用中發現其有一定的缺陷和局限性,如在當時推導煙煤的發熱量公式的時候,沒有將焦渣特征定量納入公式,而是根據焦渣特征的大小分組列出K(計算公式中的符號)值,這樣不僅計算麻煩,而且誤差也很大。還有重要的一點就是煤炭發熱量計算的經驗公式沒有一個具體的衡量標準,計算出來的結果準確性就大打折扣;而氧彈量熱儀測定出的發熱量結果可以用標準物質(一般用苯甲酸)來衡量,如果發現其測定結果偏差大時可以通過校定來解決,這樣就大大提高了氧彈量熱儀測定結果的精確度。
總而言之,工業分析法計算發熱量的經驗公式只是一個估算值,不能作為仲裁結果來判定,而氧彈量熱儀直接測定出的結果基本能反映測試煤樣的真實熱值,所以在使用煤炭的各行各業也被廣泛的推廣起來。
