煤炭發(fā)熱量可以評價燃料煤品質(zhì)，同時也是煤炭計價的主要依據(jù)。發(fā)熱量測定的過程比較復雜，影響因素也相對較多，采用全自動氧彈熱量計測定煤炭發(fā)熱量，針對工作原理、影響因素及解決措施進行探討，為提高煤炭發(fā)熱量測定準確度提供技術(shù)經(jīng)驗支持。

1、工作原理

1.1高位發(fā)熱量

煤的發(fā)熱量一般用氧彈熱量計測定，將煤炭分析試樣放在在氧彈熱量計中，在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，根據(jù)試樣燃燒前后量熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫升，并對點火熱等附加熱進行校正后即可求得試樣的彈筒發(fā)熱量。熱量計的熱容量通過在相近條件下燃燒一定量的基準量熱物苯甲酸來確定。Z后從彈筒發(fā)熱量中扣除硝酸形成熱和硫酸校正熱。

1.2低位發(fā)熱量

煤的低位發(fā)熱量可以通過煤的高位發(fā)熱量計算。計算恒容低位發(fā)熱量時需要煤樣中水分含量和氫的含量。而計算恒壓低位發(fā)熱量時還需提供煤樣中氧和氮的含量。

1.3儀器設(shè)備

發(fā)熱量測定的熱量計是由燃燒氧彈、水、外筒、內(nèi)筒、攪拌器、溫度傳感器、試樣點火裝置、溫度測量以及控制系統(tǒng)組成。通常熱量計有恒溫式和絕熱式兩種類型。

本文采用全自動氧彈量熱儀，為恒溫式量熱儀。其具體工作原理為熱值計的氧彈和外桶是固定的，將氧彈彈頭鎖定在外桶內(nèi)部，關(guān)閉量熱計機蓋，氧彈自動充氧，外桶自動注水，形成初始熱平衡狀態(tài)，樣品自動點火后，熱值計自動記錄溫度變化并實時顯示在屏幕上，測量完成后，自動排放廢氣、系統(tǒng)冷卻、排水、清洗氧彈。

2、影響因素及解決措施

以下主要探討全自動氧彈量熱儀在樣品檢測過程中的影響因素及對應(yīng)解決措施。

2.1煤樣制備過程

煤屬于不均勻物質(zhì)，如果用于分析的煤炭試樣混合不均勻，會影響到發(fā)熱量的測試結(jié)果;對于矸石量較高的煤和揮發(fā)分高而且燃燒中易飛濺的試樣，若不經(jīng)過處理，會使燃燒不夠完全。

分析用煤炭試樣一般是指粒度小于0.2mm，達到空干基狀態(tài)的煤樣，對于劣質(zhì)的煤炭，分析試樣粒度不應(yīng)大于0.1mm。煤樣粒度如果過粗，超過60目，會使煤樣混合不均勻，分析不具有代表性，影響發(fā)熱量結(jié)果;如果煤樣未達到空氣干燥狀態(tài)，煤樣在稱量過程中就會吸水或蒸發(fā)水分，影響發(fā)熱量測定結(jié)果。

遇到難燃煤(高灰分低熱值煤)時，應(yīng)加入助燃劑(如苯甲酸、礦物油)后再做燃燒試驗;但是應(yīng)在測定前手動輸入助燃劑熱值和質(zhì)量，用于扣除助燃劑燃燒熱。

煤炭試樣燃燒所釋放的熱量不能超過33.5kJ，一般情況下稱樣量不能超過1.1g，當測試不了解的煤炭試樣時，樣品質(zhì)量不能超過0.7g。如果試樣含有硫，那么應(yīng)該保證硫含量不超過50mg，如果試樣含有硫氯，那么應(yīng)該保證氯含量不超過100mg。

2.2環(huán)境溫度

發(fā)熱量測定過程中，環(huán)境也往往會影響到檢測值的正確性的。國標要求用于發(fā)熱量測定的實驗室，首先應(yīng)為獨立房間，同一房間內(nèi)不能同時進行其他試驗項目，而且進行測定時，室溫應(yīng)保持相對穩(wěn)定，單次測定時室溫變化不能超過1℃，室溫在(15～30℃)范圍為宜，Zda相對濕度為80%，無冷凝，測定時室內(nèi)不允許有強烈對流，因此室內(nèi)不能放置強烈的冷源、熱源和風扇等，測試過程應(yīng)避免開啟門窗，實驗室應(yīng)該避免陽光照射。

2.3熱容量標定不準確常會帶來系統(tǒng)誤差

在熱容量標定過程中，有時會出現(xiàn)苯甲酸燃燒不完全而導致實驗失敗的現(xiàn)象，即在測定完成后，打開氧彈蓋，發(fā)現(xiàn)坩堝內(nèi)有黑色痕跡，或是一層灰色物質(zhì)。遇到這種情況，主要有兩個原因：①檢查氧氣調(diào)壓閥出口壓力是否為3MPa；②檢查苯甲酸片是否有裂紋，苯甲酸壓的不緊或者有裂紋都會使苯甲酸在點燃時發(fā)生崩裂而造成燃燒不完全。

2.4量熱儀操作及維護保養(yǎng)過程

氧氣調(diào)壓閥出口壓力應(yīng)設(shè)為3MPa，Zgao不可超過4MPa，如發(fā)現(xiàn)氧氣存在漏氣或者分壓表壓力過高則不能進行點火，應(yīng)立即停止測試，排除故障后方可進行測試。

禁止在測試過程中打開熱量計蓋子。聽到點火提示聲音后半分鐘內(nèi)應(yīng)適當遠離熱值儀。

儀器維護保養(yǎng)要求完成100次測量后，需要更換點火絲，完成500次測量后，更換密封圈，完成5000次測量后，將氧彈返廠做安全測試。日常使用過程中，定期檢查水循環(huán)系統(tǒng)，水循環(huán)器水量應(yīng)低于水箱側(cè)面水管3cm左右。每次測試開始前應(yīng)使用去離子水或純凈水潤濕彈頭與彈體之間的密封圈，以保證密封性能良好，完成測試后沖洗彈筒、清理彈頭、倒掉污水。

3、結(jié)論

綜上所述，在用自動熱量計測定發(fā)熱量的過程中要嚴格按照國標執(zhí)行，如果操作不當便會增大測定誤差，所以在樣品制備、儀器使用、維護、保養(yǎng)等環(huán)節(jié)要嚴格規(guī)范操作，才能達到標準對精密度的要求，保證檢測數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。