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文檔簡介
/入爐煤與入廠煤熱值差的原因入廠煤與入爐煤二者之間的熱值差是燃料管理的一項基礎(chǔ)指標(biāo),造成熱值差的原因很多,各地各廠客觀條件不同,即使同一種煤,熱值差也各不相同,例如各地區(qū)氣候、氣溫不同,存煤量的熱量損失就不一樣;各廠的建廠條件和設(shè)計不同,“燒舊存新”的周期不同,熱量損失也不一樣,但有一點是相同的:加強(qiáng)管理可以減少熱量
損失,提高經(jīng)濟(jì)效益。?
那么如何減小熱值差呢?現(xiàn)將幾點措施簡述如下:?
1、強(qiáng)化入廠煤煤質(zhì)檢查驗收?
我廠是坑口電廠,用的是周圍礦區(qū)的煤,而這些小煤窯的質(zhì)量差異很大,易發(fā)生礦上以次充好的作假現(xiàn)象,煤質(zhì)檢查任務(wù)較重。因此作好采樣和監(jiān)督工作,才
能提高檢查驗收的效率:?
(1)最大限度地堅持機(jī)械采樣,并保證采樣隨機(jī)性,不偏不倚,做到采樣具有代表性。制樣系統(tǒng)要完整、科學(xué),各級破碎必須達(dá)到標(biāo)稱粒度后方可縮分、制備。
(2)凡是進(jìn)入電廠的運煤車輛,必須車車檢查,車車驗收,無一遺漏,在卸車過程中,著重檢查煤中含矸情況,檢查煤的表里是否一致,是否有石塊、砂土等雜物,煤里是否澆水,是否有作假現(xiàn)象,無論哪個環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題,都要作出處理,問題輕的,按比例計扣并作好記錄;問題嚴(yán)重的,及時反映級相關(guān)部門及領(lǐng)導(dǎo),通知礦方限期整改.這樣,整個過程就是采樣過程與卸車過程相結(jié)合,靜態(tài)檢查與動態(tài)驗收相結(jié)合,完全不讓以次充好、弄虛作假、混水摸魚者有機(jī)可乘,不僅確保了煤質(zhì),也為采到具有代表性的煤樣提供了可能.?
2、入廠煤、入爐煤采制化工作規(guī)范化
入廠煤、入爐煤采制化工作只有按照國標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理和操作,才能保證煤質(zhì)檢驗的真實性和可信性,才能真實地反映發(fā)熱量的相對準(zhǔn)確性,為計算熱值差提供有價值的數(shù)據(jù).
(1)
強(qiáng)采制化人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和責(zé)任教育,持證上崗,保證做到采樣具有代表性,制樣嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué),化驗公平準(zhǔn)確。
(2)入廠煤做到車車采樣,天天化驗;入爐煤采原煤樣,班班化驗。
我廠汽車進(jìn)煤每天有40個礦點左右,車輛比較多,同一礦點同一天的不同車輛所運送的煤質(zhì)量差異也可能比較大。因此入廠煤車車采樣、按礦點分類、天天化驗,就能及時掌握煤質(zhì)情況;而入爐煤應(yīng)縮短化驗周期,保證化驗精確度,作好短期內(nèi)的質(zhì)量跟蹤,為有關(guān)部門提供可靠依據(jù).?
3、不同種、不同質(zhì)的煤合理混配,定期翻燒
根據(jù)來煤、來車情況,合理調(diào)度卸、取煤的方式,依煤場存煤量、存煤時間等因素,定期切換使用煤場,進(jìn)行翻燒,一般夏季不超過15天,冬季不超過30天.
4、入爐煤熱值通過水分差的調(diào)整重新確定?
計算入廠煤與入爐煤熱值差,計算式中的入爐煤熱值應(yīng)以調(diào)整后的熱值為準(zhǔn)。入爐煤調(diào)整后熱值=入爐煤實測熱值×(100-入廠煤平均全水)(100-入爐煤平均全水),在此計算式中,入爐煤實測熱值與入廠煤、入爐煤的全水值均取同期值.?
5、熱值是否超標(biāo),應(yīng)以半年(或一年)為期限。
之所以提出以半年(或一年)為期限,是因為每月的熱值差并不能準(zhǔn)確反映當(dāng)月實際熱值的差值,這是因為我們采用“燒舊存新”,因此當(dāng)月入爐煤不全是當(dāng)月入廠煤。?
綜上所述,減少熱值差是一個全面的管理問題,應(yīng)該從各個方面、各個環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理,以最大程度地減少熱值損失,減少熱值差,降低燃料成本,把我們花錢買來的熱量最大限度地轉(zhuǎn)換成電能,提高經(jīng)濟(jì)效益.(蒙誠)關(guān)于處理煤質(zhì)異議的幾點思考煤質(zhì)異議,顧名思義,就是買賣雙方對同一批煤炭質(zhì)量有不同的看法或結(jié)果而產(chǎn)生的分歧。俗話說,買賣不是一條心,假如買賣雙方都能站在客觀公正的立場上進(jìn)行煤炭質(zhì)量檢測,那么,煤質(zhì)異議就會大大減少或被杜絕。目前,我國正處在市場經(jīng)濟(jì)的起步階段,許多約束機(jī)制還不健全,許多市場行為還不規(guī)范,因此,買賣雙方站的角度不同,受利益驅(qū)動,在一定情況下,質(zhì)量檢測結(jié)果有失公允,人為產(chǎn)生較大偏差,最終形成煤質(zhì)異議或糾紛,這種現(xiàn)象在交易過程中屢見不鮮。如何有效地防止煤質(zhì)異議的發(fā)生?出現(xiàn)了煤質(zhì)異議,如何妥善加以解決,維護(hù)煤炭生產(chǎn)企業(yè)的利益不受損失?筆者對此有以下幾點思考。一、作為供貨方,煤炭生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)出具客觀公正的質(zhì)量檢測報告.生產(chǎn)礦井在煤炭銷售過程中要嚴(yán)把采樣、制樣、化驗關(guān)口,確保每批煤的檢測結(jié)果能客觀公正地反映出該批煤的整體質(zhì)量.只有做到這一點,才能保持良好的質(zhì)量信譽(yù),才能在日后可能出現(xiàn)的質(zhì)量異議或質(zhì)量糾紛中占據(jù)主動地位,才能從根本上贏得用戶的信賴。
?二、必須高度重視外觀質(zhì)量.一批煤,即便是整體質(zhì)量完全滿足用戶合同要求,但如果外觀質(zhì)量較差的話,給用戶的第一印象就是質(zhì)量不好,用戶在采樣時就會人為地或不自覺地有所傾向,致使所采煤樣代表的質(zhì)量往往比實際質(zhì)量差很多;或者是用戶干脆拋開整體質(zhì)量不說,單純說外觀質(zhì)量差,矸石塊多,要求索賠。上述兩種現(xiàn)象在質(zhì)量異議或質(zhì)量糾紛中是很常見的。因此,為了杜絕類似質(zhì)量異議或質(zhì)量糾紛的發(fā)生,生產(chǎn)礦井要高度重視商品煤的外觀質(zhì)量,建立外在質(zhì)量把關(guān)制度,明確責(zé)任,嚴(yán)格考核,確保每批出礦商品煤的外在質(zhì)量。??三、對偶爾出現(xiàn)的質(zhì)量波動,應(yīng)事先向用戶進(jìn)行通報。否則,用戶沒有心理準(zhǔn)備,質(zhì)量波動會使其措手不及,造成其工作上的被動,因而引起對方的不滿,最終形成煤質(zhì)糾紛。?
四、堵塞合同漏洞。目前的煤炭供貨合同中關(guān)于質(zhì)量的條款普遍存在一些漏洞或不足,如對某一項質(zhì)量指標(biāo)的考核中,不規(guī)定其基準(zhǔn),這是很不科學(xué)的,也是很危險的,往往對日后產(chǎn)生質(zhì)量糾紛埋下伏筆,因為不同基準(zhǔn)下的同一煤質(zhì)指標(biāo)間的差值是很大的。
?五、對用戶的質(zhì)量信息反饋,應(yīng)快速做出反應(yīng),有理、有利、有節(jié)地妥善予以處置,爭取工作主動.接到用戶的質(zhì)量信息反饋以后,能電話答復(fù)的應(yīng)馬上予以電話答復(fù),需要去現(xiàn)場解決問題的,應(yīng)立即成立有關(guān)部門組成的聯(lián)合小組在最短的時間內(nèi)趕到用戶處,或是向用戶解釋說明情況,求得用戶的理解和支持,或是據(jù)理力爭,維護(hù)本企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。?
六、加強(qiáng)煤質(zhì)信息的收集整理工作,對人為壓級壓價的現(xiàn)象說“不”。在目前的煤炭銷售市場上,還存在著程度不同的壓級壓價現(xiàn)象,比如有的合同基價發(fā)熱量為5500千卡/千克,在此基礎(chǔ)上,每增加(降低)100千卡/千克,加價(降價)3元/噸。按照這樣的合同向其供貨,對方明知其收到煤炭的發(fā)熱量在5900~6000千卡/千克左右,但其質(zhì)檢結(jié)果總是在5700、5800千卡/千克左右,表面上看,供貨方得到了6~9元/噸的加價,其實相對真實質(zhì)量而言,還吃了6元/噸左右的虧。為此,煤炭生產(chǎn)企業(yè)的銷售部門應(yīng)定期將主要用戶的質(zhì)檢結(jié)果反饋回來,對照己方的質(zhì)檢結(jié)果,對那些一貫人為壓級壓價的少數(shù)用戶,主動出擊,要求雙方共同采制樣或進(jìn)行第三方公正仲裁。
?七、建立用戶走訪制度和簽訂供銷合同質(zhì)量條款把關(guān)制度。(一)煤質(zhì)部門、銷售部門應(yīng)定期聯(lián)合走訪用戶,一方面向用戶宣傳本企業(yè)的質(zhì)量政策,質(zhì)量保證體系,質(zhì)量保證能力,加強(qiáng)溝通,增進(jìn)了解,增加信任,維護(hù)企業(yè)良好的質(zhì)量信譽(yù);另一方面,傾聽用戶對質(zhì)量方面的建議和意見,據(jù)此改進(jìn)工作,合理配置資源,生產(chǎn)適銷對路產(chǎn)品,取得最好的經(jīng)濟(jì)效益。(二)對于煤炭供貨合同中的質(zhì)量條款,應(yīng)該由煤質(zhì)專業(yè)人員進(jìn)行把關(guān),堵塞合同漏洞,杜絕簽訂不公正條款,避免造成工作被動或遭受經(jīng)濟(jì)損失?;痣姀S的煤質(zhì)工程分析方法劉彤常連生龐力平劉衍平摘要首先討論了火電廠煤質(zhì)工程分析方法的功能及特點,并結(jié)合火電廠電力生產(chǎn)過程和煤質(zhì)工程分析關(guān)系圖說明了煤質(zhì)工程分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。然后,針對煤質(zhì)工程分析的難點和研究的薄弱環(huán)節(jié)——輔助系統(tǒng)進(jìn)行了較深入的分析研究,開發(fā)出了一套制粉系統(tǒng)煤質(zhì)工程分析軟件,為進(jìn)一步進(jìn)行全廠的煤質(zhì)工程分析及軟件開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞煤質(zhì)工程;分析;制粉系統(tǒng);軟件
分類號TQ533;TK229.6煤質(zhì)變化是電廠必須面臨的現(xiàn)實問題。煤質(zhì)改變給電廠帶來的問題主要有如下幾個方面:煤質(zhì)下降或燃煤某些參數(shù)的變化,可能造成鍋爐機(jī)組的某些設(shè)備不能滿負(fù)荷運行而限制鍋爐的出力;煤質(zhì)下降使電廠煤耗和廠用電率上升;煤質(zhì)下降導(dǎo)致可用率下降;煤質(zhì)下降使檢修和更改工程費用大幅度上升;煤質(zhì)下降使用于環(huán)保方面的費用上升。與此同時,煤的特性在很大程度上決定了煤的價格。因此,必須綜合考慮煤質(zhì)變化對電廠的影響.煤質(zhì)工程分析(CQEA)方法就是根據(jù)煤的分析數(shù)據(jù)、發(fā)電廠的工程數(shù)據(jù),對從煤到電的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、綜合評價的方法。一些發(fā)達(dá)國家從70年代末期便開始了這方面的研究工作,已經(jīng)獲得了一些可喜的研究成果[1].英國IEA煤炭研究所對12個國家60個電廠進(jìn)行了大量的調(diào)查,從電廠實踐和經(jīng)驗來確定煤質(zhì)對電廠運行的影響。美國電力研究院(EPRI)組織開發(fā)出“煤質(zhì)影響模型”并將其應(yīng)用于很多方面,包括對燃料進(jìn)行評估,研究如何滿足“清潔空氣條例修正案”的要求,指導(dǎo)如何變更燃料以及在新建或改建電廠時進(jìn)行過程評估等.美國Consol公司也開發(fā)了“煤質(zhì)/電力成本”模型,該模型對制訂燃料方案特別有效.我國過去在計劃經(jīng)濟(jì)體制下,電廠燃煤由國家統(tǒng)配,這方面的研究工作起步較晚,目前還處在定性分析或局部系統(tǒng)的定量評估計算階段,迫切需要盡快建立起符合我國國情的煤質(zhì)工程分析模型,開發(fā)出能用于電力生產(chǎn)實際的煤質(zhì)工程分析應(yīng)用軟件,使我國的煤質(zhì)評估工作更加科學(xué)、合理,更有利于電廠安全和經(jīng)濟(jì)性的提高。1煤質(zhì)工程分析方法煤質(zhì)工程分析關(guān)系的邏輯圖如圖1所示[2].煤質(zhì)變化對電廠的影響是多方面的。例如,水分增加使煤的可磨性系數(shù)降低,導(dǎo)致磨煤機(jī)出力降低,同時制粉干燥風(fēng)量相應(yīng)增加,從而增加了排粉機(jī)的耗電量。另一方面,燃用水分較高煤種時,為了減輕低溫受熱面的腐蝕,不得不采用較高的排煙溫度,同時水分增大,排煙容積增大,都使排煙熱損失增加,鍋爐效率下降?;曳值淖兓瑯右惨鹨幌盗羞B鎖反應(yīng).首先,灰分增加使排渣量和煙氣含灰量增加,需要增加除渣設(shè)備和除塵設(shè)備出力;其次,排渣量和煙氣含灰量增加也使機(jī)械不完全燃燒熱損失增加,鍋爐效率下降;煙氣含灰量增加,還增加了受熱面積灰、堵灰和磨損,使維修費用增加,對吹灰裝置及操作提出了更高要求.另外,灰分增加,要求送入爐膛的煤粉粒度更小,需要增加磨煤機(jī)出力,使廠用電增加.從發(fā)電廠的各種設(shè)備來看,大都同時受到反映煤質(zhì)特性的多個指標(biāo)的制約,設(shè)備與設(shè)備之間也互相影響。由以上分析可以看出,煤質(zhì)工程分析是一個龐大的系統(tǒng)工程,與設(shè)計、運行,安全、經(jīng)濟(jì),設(shè)備、人員等諸多因素有關(guān)。圖1煤質(zhì)工程分析關(guān)系圖為了煤質(zhì)工程分析的方便,把火電廠電力生產(chǎn)過程整理為圖2所示的一些環(huán)節(jié)組成。圖2火電廠電力生產(chǎn)過程示意圖應(yīng)用煤質(zhì)工程分析方法時,需要輸入下列煤質(zhì)方面數(shù)據(jù):煤的價格、發(fā)熱量、灰熔點、可磨性系數(shù)以及煤的工業(yè)分析和元素分析成分等;需要輸入電廠方面的參數(shù)有:鍋爐、汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)、型式、參數(shù)等;另外還要輸入反映環(huán)保要求的參數(shù)及經(jīng)濟(jì)分析需要的參數(shù)。?煤質(zhì)工程分析需要確定的關(guān)鍵數(shù)值如下:?(1)輸煤設(shè)備的運行維護(hù)費用;?(2)制粉系統(tǒng)的運行維護(hù)費用;?(3)煤和油燃用后的費用;
(4)灰分處理費用;?(5)脫硫運行維護(hù)和廢物處理費用;?(6)替代功率費用;?(7)凈出力。?要得到以上數(shù)據(jù),必須首先對電力生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)或子系統(tǒng)分別深入研究,然后才能進(jìn)行全廠的煤質(zhì)工程分析工作.
整個煤質(zhì)工程分析系統(tǒng)一般被劃分為若干個具有獨立功能的模塊,如數(shù)據(jù)輸入模塊、模擬計算和輸出模塊、經(jīng)濟(jì)分析模塊等,如圖3所示。這些模塊可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行組合,以對不同的方案進(jìn)行評估計算,幫助決策。利用煤質(zhì)工程分析系統(tǒng)可以完成以下工作:圖3煤質(zhì)工程分析圖(1)同一機(jī)組使用不同煤種的發(fā)電成本;?(2)不同煤質(zhì)對同一機(jī)組出力影響情況;?(3)不同機(jī)組的發(fā)電成本;?(4)結(jié)合煤質(zhì)在線測量裝置,預(yù)報煤質(zhì)對運行、維修成本的影響,計算實時上網(wǎng)電價。?國外有文獻(xiàn)報道,較成熟的煤質(zhì)工程分析軟件已開發(fā)出來,但文獻(xiàn)中也提到,該類軟件對電廠的主要設(shè)備和系統(tǒng)考慮較多,而電廠眾多的輔助系統(tǒng)卻是研究的薄弱環(huán)節(jié),導(dǎo)致評估出現(xiàn)一定的誤差。因此,本文重點進(jìn)行了一個重要的輔助系統(tǒng)-—制粉系統(tǒng)的研究。2制粉系統(tǒng)的煤質(zhì)工程分析2.1制粉系統(tǒng)的評價基準(zhǔn)?目前,我國對制粉系統(tǒng)的評價沿用磨制建筑材料、礦物等單位時間產(chǎn)出物料的數(shù)量為基準(zhǔn)的方法.制粉系統(tǒng)的主要任務(wù)是為鍋爐源源不斷地提供所需合格煤粉,制粉系統(tǒng)與鍋爐的直接聯(lián)系是煤粉量與經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度.在鍋爐容量不變的情況下,制粉系統(tǒng)磨煤量的決定因素是煤的低位發(fā)熱量。因此,在制粉系統(tǒng)的煤質(zhì)工程分析中,放棄傳統(tǒng)的單位時間制粉量的大小的評價基準(zhǔn),而以單位時間內(nèi)制粉系統(tǒng)能為鍋爐提供以煤為介質(zhì)的熱量大小即采用單位熱出力為基準(zhǔn)。制粉系統(tǒng)的熱出力,即單位時間內(nèi)制粉系統(tǒng)磨制的煤粉能產(chǎn)生的熱量。以熱出力為基準(zhǔn),制粉系統(tǒng)的單位電耗可以表示為(1)式中Eq為以熱出力為基準(zhǔn)的單位電耗,kWh/kJs;W為單位時間內(nèi)制粉系統(tǒng)用電量;Qnet。ar為煤的收到基低位發(fā)熱量;B是單位時間輸入鍋爐的煤粉量;Q為單位時間內(nèi)輸入鍋爐的熱量.采用熱出力為基準(zhǔn),就可以把煤的發(fā)熱量與制粉費用聯(lián)系起來,從而把制粉費用同煤的價格聯(lián)系起來,使制粉系統(tǒng)的評價指標(biāo)與全廠的評價指標(biāo)一致。?2.2制粉系統(tǒng)煤質(zhì)工程分析的費用確定?制粉系統(tǒng)的總成本構(gòu)成主要包括材料和動力消耗費用、固定資產(chǎn)的折舊和維修費及人員工資和管理費用三大項,下面分別予以說明。
2.2.1材料和動力消耗費用?材料消耗費用主要指更換磨損或損壞設(shè)備,如磨煤機(jī)鋼球、護(hù)甲等元件費用;動力消耗費用指制粉系統(tǒng)各動力設(shè)備的消耗,包括給煤機(jī)、磨煤機(jī)、分離器、排粉機(jī)以及中間儲倉式系統(tǒng)的給粉機(jī)、輸粉機(jī)等耗電費用;制粉系統(tǒng)干燥介質(zhì)在干燥煤及煤粉時的熱耗可以不考慮。因為干燥介質(zhì)的很大一部分熱量都返回到爐膛,而且,磨煤機(jī)在磨煤過程中,大部分功因為摩擦轉(zhuǎn)變成了熱,隨煤粉一同進(jìn)入爐膛,在數(shù)量上與熱損失相差不大[3].綜上所述,材料和動力消耗費用Ca可表示成Ca=∑(mici)+Ct(2)式中:mi為第i種材料的消耗量,ci是第i種材料的單價,Ct是動力消耗的總費用,由各設(shè)備消耗的電功率計算。
2.2。2固定資產(chǎn)的折舊和維修費用
制粉系統(tǒng)的固定資產(chǎn)包括廠房和各種設(shè)備,如按勻速折舊算,即由設(shè)備的總投資除以設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命,寫成(3)式中D為勻速折舊費用;I0為設(shè)備初投資原值;L是設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命或年限;IL為到L年時設(shè)備的殘值.一般情況下折舊費用變化不大。?制粉系統(tǒng)的設(shè)備維修分大修和經(jīng)常性維修兩類。大修間隔與檢修工期都長,檢修范圍大,因而費用支出也多,一般根據(jù)固定資產(chǎn)的預(yù)計使用年限,按年或季度定期提取大修基金Cx。經(jīng)常性維修費用一般較低,但維修頻率高,且維修頻率受煤質(zhì)影響大,其維修費以Cxj表示。常把設(shè)備折舊費用與檢修費計算在一起,以Cb表示,則Cb=D+Cx+Cxj(4)2.2.3人員工資和管理費用?人員年工資或月工資支出為Cs,附加工資率為a,則工資總支出為Cs(1+a)。一般情況下,管理費與工資??梢哉J(rèn)為有一定比例關(guān)系,設(shè)其比率為b,管理費支出可寫成b(1+a)Cs。以上兩項總計為Cc,則Cc=cs(1+a)+cs(1+a)b=(1+a)(1+b)cs(5)在以上各種費用中,煤質(zhì)工程分析最關(guān)心的是煤質(zhì)發(fā)生變化時,哪些成本將發(fā)生變化,并定量計算出變化量。由上面的分析可知,材料和動力消耗費用及檢修費受煤質(zhì)影響最大。
2.3制粉系統(tǒng)煤質(zhì)工程分析及軟件開發(fā)
火電廠采用的制粉系統(tǒng)有直吹式和中間儲倉式兩種型式。制粉系統(tǒng)包括從原煤倉到燃燒器之間的所有設(shè)備和管道,其中動力消耗最大的是磨煤機(jī)。電廠常用的磨煤機(jī)可以分為三大類,即低速磨煤機(jī)、中速磨煤機(jī)和高速磨煤機(jī)。低速磨主要是筒式鋼球磨,又分為單進(jìn)單出和雙進(jìn)雙出兩種;中速磨有RP型磨(改進(jìn)型為HP型)、E型磨、MPS磨、Leosche磨和Lopuleo磨等;高速磨常用的是風(fēng)扇磨,分為N型和S型.下面以磨煤機(jī)為例分析煤質(zhì)變化帶來的成本變化。
對于直吹式系統(tǒng),當(dāng)來煤的低位發(fā)熱量升高時,要求給煤機(jī)出力下降,從而使磨煤機(jī)、排粉機(jī)的出力相應(yīng)下降。除單進(jìn)單出鋼球磨煤機(jī)(一般配中儲式)外,其它各種磨煤機(jī)動力消耗隨出力下降而減少。對于中儲式系統(tǒng),發(fā)熱量升高,鍋爐所需煤耗減少,使磨煤機(jī)停機(jī)時間延長,減少制粉系統(tǒng)耗電量。
煤的可磨性指數(shù),直接影響磨煤機(jī)出力,可磨性指數(shù)越低的煤,磨煤機(jī)動力消耗越大。
煤的磨損指數(shù),一般與煤的其它性質(zhì)沒有必然聯(lián)系,它主要與煤中所含石英及石英砂的排列順序有關(guān)。磨損指數(shù)越大的煤,對磨煤機(jī)部件及管道磨損越嚴(yán)重,使材料消耗及維修費用增加。
揮發(fā)份對制粉系統(tǒng)的影響是通過煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度來反映的。揮發(fā)份高的煤,煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度也較高,在相同動力消耗下磨煤出力增加.直吹式系統(tǒng)等效于降低磨煤機(jī)負(fù)荷率。
灰分對磨煤機(jī)出力的影響不大,只有當(dāng)煤中所含灰分超過一定臨界值后,才對磨煤出力有影響。有實驗表明,大約在灰分含量超過20%時才影響磨煤出力。但灰分對磨損指數(shù)影響非常明顯,灰分升高,磨損指數(shù)成比例上升。
煤的水分對制粉系統(tǒng)的成本費用和安全運行都有一定影響。一方面水分影響磨煤機(jī)的干燥出力,從而限制磨煤機(jī)出力。磨煤機(jī)的研磨方式不同,水分的影響程度也不同,受影響最大的是錘擊式和研磨式磨煤機(jī)。煤粉水分太高流動性變差,直接威脅制粉系統(tǒng)的安全。
制粉系統(tǒng)設(shè)備多、管路長,煤質(zhì)變化對制粉系統(tǒng)影響復(fù)雜.因此,對制粉系統(tǒng)進(jìn)行綜合研究,即利用煤質(zhì)工程分析方法研究制粉系統(tǒng)有著十分重要的意義。本文針對直吹式和中儲式兩種制粉系統(tǒng),開發(fā)了一套通用的煤質(zhì)工程分析軟件.制粉系統(tǒng)總費用計算框圖如下:圖4制粉系統(tǒng)計算框圖本軟件不僅能分別采用煤粉數(shù)量出力和熱出力兩種基準(zhǔn)進(jìn)行制粉系統(tǒng)成本計算,還能進(jìn)行制粉系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理、統(tǒng)計工作.該軟件對制粉系統(tǒng)的分析結(jié)果存于獨立的數(shù)據(jù)文件中,即可以打印出來,又方便全廠煤質(zhì)工程分析時調(diào)用.為全廠的煤質(zhì)工程分析軟件開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。?本軟件是針對北京第一熱電廠6#機(jī)組220t/h鍋爐制粉系統(tǒng)開發(fā)的,并完成了對該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評價。3結(jié)論煤質(zhì)工程分析方法可以全面、綜合地研究煤質(zhì)變化對電廠運行、成本的影響,為電廠提出最佳運行方案并計算出發(fā)電成本,對新建或改擴(kuò)建電廠可用于方案評估,具有很大的實用價值和發(fā)展前景。
輔助系統(tǒng)的煤質(zhì)工程分析工作國內(nèi)外開展得都較少。本文開發(fā)的制粉系統(tǒng)煤質(zhì)工程分析軟件在這方面進(jìn)行了有益的嘗試,并為下一步進(jìn)行全廠煤質(zhì)工程分析和軟件的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。*國家電力公司基金資助項目?作者簡介:劉彤,1963年生,女,副教授,主要從事鍋爐整體CAD的開發(fā)和應(yīng)用的研究。常連生,1948年生,男,教授,主要從事電廠燃料輸運及管理方面的研究。
作者單位:華北電力大學(xué)(北京)動能工程系,北京102206常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤質(zhì)量技術(shù)條件和試驗方法GB/T9143-2001)1、主題內(nèi)容及適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤的技術(shù)要求、煤樣采取、縮制及試驗方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于常壓固定床煤發(fā)生爐造氣用煤,也可作為制訂礦區(qū)工業(yè)用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、煤炭資源評價、煤炭分配、煤田開發(fā)、煤炭加工利用規(guī)劃的依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于合成氨生產(chǎn)的水煤氣發(fā)生爐用煤。2、引用標(biāo)準(zhǔn)GB5751中國煤炭分類
GB189煤炭粒度分級
MT1商品煤含矸率和限下率煤樣的采取及其測定方法?GB212煤的工業(yè)分析方法
GB214煤中全硫的測定方法?GB219煤灰熔融性的測定方法?GB1573煤的熱穩(wěn)定性測定方法
GB7561合成氨用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?GB479煙煤膠質(zhì)層指數(shù)測定方法
GB213煤的發(fā)熱量測定方法?GB474商品煤樣采取方法?GB475煤樣制備方法
GB483煤質(zhì)分析試驗方法一般規(guī)定3、符號和名稱Ad—干基灰分;
St,d—干基全硫;
ST—煤灰軟化溫度;?ST+6—熱穩(wěn)定性;
Y—膠質(zhì)層厚度;
Qnet,ar-收到基低位發(fā)熱量.4、技術(shù)要求和試驗方法常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤的類別:長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、1/3焦煤、貧煤、無煙煤。5、常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤質(zhì)量技術(shù)條件和試驗方法項目技術(shù)要求試驗方法類別長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、1/3焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤、無煙煤GB5751粒度/mm煙煤:25~50,50~100,25~80無煙煤:13~25,25~50,50~100GB/T189塊煤限下率(%)≤18MT/T1含矸率(%)≤3.0MT/T1灰分Ad(%)特級:≤12.00一級:12。01~18.00二級:18.01~24。00GB/T212煤灰熔融性軟化溫度ST/℃當(dāng)Ad≤12.00%時,>1100當(dāng)12.00〈Ad≤18.00%時,>1150當(dāng)Ad>18.00%時,>1250GB/T219全硫St,d(%)無煤氣脫硫裝置時,≤1。0GB/T214熱穩(wěn)定性TS+6(%)>60。0GB/T1573抗碎強(qiáng)度SS(%)〉60.0GB/T15459膠質(zhì)層最大厚度y/mm無攪拌裝置:y≤12有攪拌裝置:y≤16GB/T479發(fā)熱量Qnet,ar(MJ/kg)煙煤Qnet,ar>21.0無煙煤Qnet,ar〉23.0GB/T213
MT/T751-1997工業(yè)型煤發(fā)熱量測定方法
?
1。
范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)型煤發(fā)熱量的測定方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于各種工業(yè)型煤。?
2.
引用標(biāo)準(zhǔn)
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文,通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時,所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂,使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB/T213-1996煤的發(fā)熱量測定方法
GB474-1996煤樣的制備方法?
GB475—1996商品煤樣采取方法?
3.
定義
工業(yè)型煤:
將各種煤加工成具有一定形狀、尺寸和強(qiáng)度的煤制品稱為型煤。用作工業(yè)燃料,工業(yè)原料及其他工業(yè)用途的型煤稱為工業(yè)型煤。
有關(guān)發(fā)熱量的定義見GB/T213-1996中第3章。?
4。
試劑和材料
同GB/T213-1996中第6章.?
5.
儀器設(shè)備?
同GB/T213-1996中第7章.?
6。
總樣的采取
以每班生產(chǎn)的型煤為一采樣單元或以1天實際發(fā)運量為一采樣單元。采樣可以在干燥型煤的輸送流落下處、或運輸工具頂部、成品堆上,按GB475規(guī)定進(jìn)行。每個子樣質(zhì)量為2~3kg.
7.
縮分取樣?
將采集的型煤試樣經(jīng)過反復(fù)堆摻3次后攤成長方形,劃分成兩排面積相等的小方塊,然后交替取棄方式進(jìn)行縮分,直到試樣質(zhì)量約4kg(如圖1所示),作為試驗備用。?
圖1型煤縮分圖?
8.
制樣?
按GB474將約4kg的型煤樣品破碎到使其全部通過3mm的圓孔篩。然后縮分出100g,將其制成粒度小于0.2mm的空氣干燥試樣。
9.
測定方法及步驟
按GB/T213進(jìn)行型煤發(fā)熱量的測定。?
10。
結(jié)果表達(dá)及精密度
按GB/T213-1996中12、13章規(guī)定。?GB213—1996煤的發(fā)熱量測定方法
Determinationofcalorificvalueofcoal?
1。
范圍?
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤的高位發(fā)熱量的測定方法和低位發(fā)熱量的計算方法,適用于泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤和碳質(zhì)頁巖,以及焦炭的發(fā)熱量測定。?
2.
引用標(biāo)準(zhǔn)?
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文,通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文,本標(biāo)準(zhǔn)出版時,所示版本均有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂,使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB/T212—1991煤的工業(yè)分析方法?
GB/T214-1983煤中全硫的測定方法?
GB/T476-1991煤的元素分析方法
GB/T483—1987煤質(zhì)分析試驗方法一般規(guī)定
3.
定義
1.
熱量單位?
熱量的單位為J(焦耳)。?
1J=1N·m(牛頓·米)=107erg(格爾)?
注:我國過去慣用的熱量單位為20℃卡,以下簡稱卡(cal),lcal(20℃)=4。1816J。?
2。
發(fā)熱量的表示方法?
發(fā)熱量測定結(jié)果以MJ/kg(兆焦/千克)表示。
1。
彈筒發(fā)熱量
單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒,其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量稱為彈筒發(fā)熱量。
注:任何物質(zhì)(包括煤)的燃燒熱,隨燃燒產(chǎn)物的最終溫度而改變,溫度越高,燃燒熱越低.因此,一個嚴(yán)密的發(fā)熱量定義,應(yīng)對燃燒產(chǎn)物的最終溫度有所規(guī)定。但在實際發(fā)熱量測定時,由于具體條件的限制,把燃燒產(chǎn)物的最終溫度限定在一個特定的溫度或一個很窄的范圍內(nèi)都是不現(xiàn)實的。溫度每升高1K,煤和苯甲酸的燃燒熱約降低0。4~1。3J/g。當(dāng)按規(guī)定在相近的溫度下標(biāo)定熱容量和測定發(fā)熱量時,溫度對燃燒熱的影響可近于完全抵消,而無需加以考慮。?
2.
恒容高位發(fā)熱量
單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒,其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫、液態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量稱為恒容高位發(fā)熱量。?
高位發(fā)熱量也即由彈筒發(fā)熱量減去硝酸和硫酸校正熱后得到的發(fā)熱量。
3.
恒容低位發(fā)熱量
單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒,其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫,氣態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量稱為恒容低位發(fā)熱量。
低位發(fā)熱量也即由高位發(fā)熱量減去水(煤中原有的水和煤中氫燃燒生成的水)的氣化熱后得到的發(fā)熱量.
3.
有效熱容量?
量熱系統(tǒng)在試驗條件下溫度上升1K所需的熱量稱為熱量計的有效熱容量(以下簡稱熱容量),以J/K表示.?
4。
原理
煤的發(fā)熱量在氧彈熱量計中進(jìn)行測定,一定量的分析試樣在氧彈熱量計中,在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒。氧彈熱量計的熱容量通過在相似條件下燃燒一定的基準(zhǔn)量熱物苯甲酸來確定,根據(jù)試樣點燃前后量熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫升,并對點火熱等附加熱進(jìn)行校正后,即可求得試樣的彈筒發(fā)熱量.?
從彈筒發(fā)熱量中扣除硝酸形成熱和硫酸校正熱(硫酸與二氧化硫形成之差)后即得高位發(fā)熱量。對煤中的水分(煤中原有的水和氫燃燒生成的水)的氣化熱進(jìn)行校正后求得煤的低位發(fā)熱量。5。
試驗室條件
1。
試驗室應(yīng)設(shè)有一單獨房間,不得在同一房間內(nèi)同時進(jìn)行其他試驗項目。?
2.
室溫應(yīng)盡量保持恒定,每次測定室溫變化不應(yīng)超過1K,通過室溫以不超過15~30℃范圍為宜。
3。
室內(nèi)應(yīng)無強(qiáng)烈的空氣對流,因此不應(yīng)有強(qiáng)烈的熱源和風(fēng)扇等,試驗過程中應(yīng)避免開啟門窗。試驗室最好朝北,以避免陽光照射,否則熱量計應(yīng)放在不受陽光直射的地方。
6.
試劑和材料?
1.
氧氣:99.5%純度,不含可燃成分,因此不允許使用電解氧。
2.
氫氧化納標(biāo)準(zhǔn)溶液:c(NaOH)=0。1mol/L。?
稱取優(yōu)級純氫氧化納(GB/T629)4g,溶解于1000mL經(jīng)煮沸冷卻后的水中,混合均勻,裝入塑料瓶或塑料筒中,擰緊蓋子。然后用優(yōu)級純苯二甲酸氫鉀(GB/T1257)進(jìn)行標(biāo)定。?
3。
甲基紅指示劑:2g/L。?
稱取0。2g甲基紅(HG-958-76),溶解在100mL水中。
4。
量熱標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):二等或二等以上,經(jīng)計量機(jī)關(guān)檢定并標(biāo)明熱值的苯甲酸。
5。
點火絲:直徑0。1mm左右的鉑、銅、鎳絲或其他已知熱值的金屬絲,如使用棉線,則應(yīng)選用粗細(xì)均勻、不涂蠟的白棉線。各種點火絲點火時放出的熱量如下:?
鐵絲:6700J/g
鎳絡(luò)絲:6000J/g
銅絲:2500J/g?
棉絲:17500J/g?
6.
酸洗石棉絨:使用前在800℃下灼燒30min。?
7。擦鏡紙:使用前先測出燃燒熱。方法:抽取3~4張紙,團(tuán)緊,稱準(zhǔn)質(zhì)量,放入燃燒皿中,然后按常規(guī)方法測定發(fā)熱量。取三次結(jié)果的平均值作為標(biāo)定值。?
7.
儀器設(shè)備?
1.
熱量計?
通用熱量計有2種,恒溫式和絕熱式。它們的量熱系統(tǒng)被包圍在充滿水的雙層夾套(外筒)中,它們的差別只在于外筒及附屬的自動控溫裝置,其余部分無明顯區(qū)別.?
無水熱量計的內(nèi)筒、攪拌器和水被一個金屬塊代替,氧彈本身組成了量熱系統(tǒng)。氧彈為雙層金屬構(gòu)成,其中嵌有溫度傳感器.這種熱量計是高度自動化的,只要能滿足熱量計精度和準(zhǔn)確度要求,就可使用.
通用熱量計包括以下主件和附件.?
1.
氧彈?
由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成,需要具備三個主要性能:
a.不受燃燒過程中出現(xiàn)的高溫和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應(yīng);
b.能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時高壓;?
c.試驗過程中能保持完全氣密。
彈筒容積為250~350mL,彈蓋上應(yīng)裝有供充氧和排氣的閥門以及點火電源的接線電極。
新氧彈和新?lián)Q部件(杯體、彈蓋、連接環(huán))的氧彈應(yīng)經(jīng)20.0MPa的水壓試驗,證明無問題后方能使用。此外,應(yīng)經(jīng)常注意觀察與氧彈強(qiáng)度有關(guān)的結(jié)構(gòu),如杯體和連接環(huán)的螺紋、氧氣閥、出氣閥和電極同彈蓋的連接處等,如發(fā)現(xiàn)顯著磨損或松動,應(yīng)進(jìn)行修理,并經(jīng)水試驗后再用。
另外,還應(yīng)定期對氧彈進(jìn)行水壓試驗,每次水壓試驗后,氧彈的使用時間不得超過2年.?
2。
內(nèi)筒?
用紫銅、黃銅或不銹鋼制成,斷面可為圓形、菱形或其他適當(dāng)形狀.筒內(nèi)裝水2000~3000mL,以能浸沒氧彈(進(jìn)、出氣閥和電極除外)為準(zhǔn)。
3.
外筒
為金屬制成的雙壁容器,并有上蓋。外壁為圓形,內(nèi)壁開頭則依內(nèi)筒的形狀而定;原則上要保持兩者之間有10~12mm的間距,外筒底部有絕緣支架,以便放置內(nèi)筒.?
a。恒溫式外筒:恒溫式熱量計配置恒溫式外筒。盛滿水的外筒的熱容量應(yīng)不小于熱量計熱容量的5倍,以便保持試驗過程中外筒溫度基本恒定。外筒外面可加絕緣保持層,以減少室溫波動的影響。用于外筒的溫度計應(yīng)有0。1K的最小分度值.
b。絕熱式外筒:絕熱式熱量計配置絕熱式外筒。外筒中裝有加熱裝置,通過自動控溫裝置,外筒水溫能緊密踴躍內(nèi)筒的溫度。外筒的水還應(yīng)在特制的雙層蓋中循環(huán)。?
自動控溫裝置的靈敏度應(yīng)能達(dá)到使點火前和終點后內(nèi)筒溫度保持穩(wěn)定(5min內(nèi)溫度變化平均不超過0。0005K/min);在一次試驗的升溫過程中,內(nèi)、外筒間熱交換量應(yīng)不超過20J。
4。
攪拌器?
螺旋槳式或其他形式。轉(zhuǎn)速400~600r/min為宜,并應(yīng)保持穩(wěn)定。攪拌效率應(yīng)能使熱容量標(biāo)定中由點火到終點的時間不超過10min,同時又要避免產(chǎn)生過多的攪拌熱(當(dāng)內(nèi)、外筒溫度和室溫一致時,連續(xù)攪拌10min所產(chǎn)生熱量不應(yīng)超過120J)。
5.
量熱溫度計
內(nèi)筒溫度測量誤差是發(fā)熱量測定誤差的主要來源。對溫度計的正確使用具有特別重要的意義。?
a.玻璃水銀溫度計:
常用的玻璃水銀溫度計有2種:一種是固定測溫范圍的精密溫度計,一種是可變測溫范圍的貝克曼溫度計.兩者的最小分度值應(yīng)為0.01K。使用時應(yīng)根據(jù)計量機(jī)關(guān)檢定證書中的修正值做必要的校正.兩種溫度計都應(yīng)進(jìn)行刻度修正(貝克曼溫度計稱為孔徑修正)。貝克曼溫度計除這個修正值外,還有一個稱為“平均分度值"的修正值。?
b。數(shù)字式量熱溫度計:?
需經(jīng)過計量機(jī)關(guān)的檢定,證明其分辨率為0.001K,測溫準(zhǔn)確度至少達(dá)到0.002K(經(jīng)過校正后),以保證測溫的準(zhǔn)確性.?
2。
附屬設(shè)備?
1.
溫度計讀數(shù)放大鏡和照明燈
為了使溫度計讀數(shù)能估計到0.001K,需要一個大約5倍的放大鏡。通常放大鏡裝在一個鏡筒中,筒的后部裝有照明燈,用以照明溫度計的刻度。鏡筒借適當(dāng)裝置可沿垂直方向上、下移動,以便跟蹤觀察溫度計中水銀柱的位置。?
2。
振蕩器?
電動振蕩器,用以在讀取溫度前振動溫度計,以克服水銀柱和毛細(xì)管間的附著力。如無此裝置,也可用套有橡皮管的細(xì)玻璃棒等敲擊。?
3.
燃燒皿
鉑制品最理想,一般可用鎳鉻鋼制品。規(guī)格可采用高17~18mm、底部直徑19~20mm、上部直徑25~26mm、厚0.5mm。其他合金鋼和石英制的燃燒皿也可使用,但以能保證試樣燃燒完全而本身又不受腐蝕和產(chǎn)生熱效應(yīng)為原則。
4。
壓力表和氧氣導(dǎo)管
壓力表由兩個表頭組成:一個指示氧氣瓶中的壓力,一個指示充氧時氧彈內(nèi)的壓力。表頭上應(yīng)裝有減壓閥和保險閥。壓力表每2年應(yīng)經(jīng)計量機(jī)關(guān)檢定一次,以保證指示正確和操作安全.?
壓力表通過內(nèi)徑1~2mm的無縫銅管與氧彈連接,或通過高強(qiáng)度尼龍管與充氧裝置連接,以便導(dǎo)入氧氣。
壓力表和各連接部分禁止與油脂接觸或使用潤滑油,如不慎沾污,必然依次用苯和酒精清洗,并待風(fēng)干后再用。
5。
點火裝置
點火采用12~24V的電源,可由220V交流電源經(jīng)變壓器供給。線路中應(yīng)串接一個調(diào)節(jié)電壓的變阻器和一個指示點火情況的指示燈和電流計。
點火電壓應(yīng)預(yù)先試驗確定。方法:接好點火絲,在空氣中通電試驗。在熔斷式點火的情況下,調(diào)節(jié)電壓使點火絲在1~2s內(nèi)達(dá)到亮紅;在棉線點火的情況下,調(diào)節(jié)電壓使點火絲在4~5s內(nèi)達(dá)到暗紅。電壓和時間確定后,應(yīng)準(zhǔn)確測出電壓、電流和通電時間,以便計算電能產(chǎn)生的熱量。?
如采用棉線點火,則在遮火罩以上的兩電極柱間連接一段直接約0.3mm的鎳鉻絲,絲的中間預(yù)先繞成螺旋數(shù)圈,以便發(fā)熱集中。根據(jù)試樣點火的難易,調(diào)節(jié)棉線搭接的多少.?
6。
壓餅機(jī)?
螺旋式或杠桿式壓餅機(jī)。能壓制直徑10mm的煤餅或苯甲酸餅。模具及壓桿應(yīng)用硬質(zhì)鋼制成,表面光潔,易于擦拭。
7.
秒表或其他能指示10s的計時器?
3.
天平?
1.
分析天平:感量0。1mg。?
2。
工業(yè)天平:載量4~5kg,感量1g。
8.
測定步驟?
1.
恒溫式熱量計法
1.
在燃燒皿中精確稱取分析試樣(小于0.2mm)0.9~1.1g(稱準(zhǔn)到0。0002g).
燃燒時易于飛濺的試樣,先用已知質(zhì)量的擦鏡紙包緊再進(jìn)行測試,或先在壓餅機(jī)中壓餅并切成2~4mm的小塊使用。不易燃燒完全的試樣,可先在燃燒皿底鋪上一個石棉墊,或用石棉絨做襯墊(先在皿底鋪上一層石棉絨,然后以手壓實)。石英燃燒皿不需任何襯墊。如加襯墊仍燃燒不完全,可提高充氧壓力至3.2MPa,或用已知質(zhì)量和熱值的擦鏡紙包裹稱好的試樣并用手壓緊,然后放入燃燒皿中.
2.
取一段已知質(zhì)量的點火絲,把兩端分別接在兩個電極柱上,注意與試樣保持良好接觸或保持微小的距離(對易飛濺和易燃的煤),并注意勿使點火絲接觸燃燒皿,以免形成短路而導(dǎo)致點火失敗,甚至燒毀燃燒皿.同時還應(yīng)注意防止兩電極間以及燃燒皿與另一電極之間的短路。?
往氧彈中加入10mL蒸餾水。小心擰緊氧彈蓋,注意避免燃燒皿和點火絲的位置因受振動而改變,往氧彈中緩緩充入氧氣,直到壓力到2。8~3。0MPa,充氧時間不得小于15s;如果不小心充氧壓力超過3。3MPa,停止試驗,放掉氧氣后,重新充氧至3.2MPa以下。當(dāng)鋼瓶中氧氣壓力降到5.0MPa以下時,充氧時間應(yīng)酌量延長;壓力降到4。0MPa以下時,應(yīng)更換新的鋼瓶氧氣.
3。
往內(nèi)筒中加入足夠的蒸餾水,使氧彈蓋的頂面(不包括突出的氧氣閥和電極)淹沒在水面下10~20mm。每次試驗時用水量應(yīng)與標(biāo)定熱容量時一致(相差1g以內(nèi))。?
水量最好用稱量法測定.如用容量法,則需對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)正。注意恰當(dāng)調(diào)節(jié)內(nèi)筒水溫,使終點時內(nèi)筒比外筒溫度高1K左右,以使終點時內(nèi)筒溫度出現(xiàn)明顯下降。外筒溫度應(yīng)盡量接近室溫,相差不得超過1。5K。
4.
把氧彈放入裝好水的內(nèi)筒中,如氧彈中無氣泡漏出,則表明氣密性良好即可把內(nèi)筒放在外筒的絕緣架上;如有氣泡出現(xiàn),則表明漏氣,應(yīng)找出原因。加以糾正,重新充氧。然后接上點火電極插頭,裝上攪拌器和量熱溫度計,并蓋上外筒的蓋子。溫度計的水銀球?qū)ρ鯊椫黧w(進(jìn)、出氣閥和電極除外)的中部,溫度計和攪拌器均不得接觸氧彈的內(nèi)筒.靠近量熱溫度計的露出水銀柱的部位,應(yīng)另懸一支普通溫度計,用以測定露出柱的溫度。?
5.
開動攪拌器,5min后開始計時和讀取內(nèi)筒溫度(t0),并立即通電點火.隨后記下外筒溫度(t1)和露出柱溫度(t0)。外筒溫度至少讀到0.05K,內(nèi)筒溫度借助放大鏡讀到0。001K。讀取溫度時,視線、放大鏡中線和水銀柱頂端應(yīng)位于同一水平上,以避免視差對讀數(shù)的影響.每次讀數(shù)前,應(yīng)開動振蕩器振動3~5s。
6.
觀察內(nèi)筒溫度(注意:點火后20s內(nèi)不要把身體的任何部位伸到熱量計上方).如在30s內(nèi)溫度急劇上升,則表明點火成功.點火后1′40″時讀取一次內(nèi)筒溫度(t1′40″),讀到0.01K即可。
7.
接近終點時,開始按1min間隔讀取內(nèi)筒溫度。讀溫前開動振蕩器,要讀到0.001K。以第一個下降溫度作為終點溫度(tn)。試驗主要階段至此結(jié).
注:一般熱量計由點火到終點的時間8~10min。對一臺具體熱量計,可根據(jù)經(jīng)驗恰當(dāng)掌握。?
8。
停止攪拌,取出內(nèi)筒和氧彈,開啟放氣閥,放出燃燒廢氣,打開氧彈,仔細(xì)觀察彈筒和燃燒皿內(nèi)部,如果有試樣燃燒不完全的跡象或有炭黑存在,試驗應(yīng)作廢。
量出未燒完的點火絲長度,以便計算實際消耗量。
用蒸餾水充分沖洗彈內(nèi)各部分、放氣閥、燃燒皿內(nèi)外和燃燒殘渣.把全部洗液(共約100mL)收集在一個燒杯中供測硫使用(見本標(biāo)準(zhǔn)9.2。2).
2。
絕熱式熱量計法?
1.
按使用說明書安裝和調(diào)節(jié)熱量計。?
2.
按本標(biāo)準(zhǔn)8。1.1步驟準(zhǔn)備試樣.?
3.
按本標(biāo)準(zhǔn)8。1。2步驟準(zhǔn)備氧彈.
4。
按本標(biāo)準(zhǔn)8.1。3步驟稱出內(nèi)筒中所需的水。調(diào)節(jié)水溫使其盡量接近室溫,相差不要超過5K,以稍低于室溫為最理想.內(nèi)筒溫度過低,易引起水蒸氣凝結(jié)在內(nèi)筒外壁;溫度過高,易造成內(nèi)筒水的過多蒸發(fā)。這都對測定的結(jié)果不利.
5.
按本標(biāo)準(zhǔn)8.1。4步驟安放內(nèi)筒和氧彈以及裝置攪拌器和溫度計。?
6.
開動攪拌器和外筒循環(huán)水泵,開通外筒冷卻水和加熱器。當(dāng)內(nèi)筒溫度趨于穩(wěn)定后,調(diào)節(jié)冷卻水流速,使外筒加熱器每分鐘自動接通3~5次(由電流計或指示燈觀察).如自動控溫線路采用可控硅代替繼電器,則冷卻水的調(diào)節(jié)應(yīng)以加熱器中有微弱電流為準(zhǔn)。
調(diào)好冷卻水后,開始讀取內(nèi)筒溫度借助放大鏡放到0。001K,每次讀數(shù)前,開動振蕩器3~5s.當(dāng)5min內(nèi)溫度變化不超過0。002K時,即可通電點火,此時的溫度即為點火溫度t0.否則,調(diào)節(jié)電橋平衡鈕,直到內(nèi)筒溫度達(dá)到穩(wěn)定,再行點火。
點火后6~7min,再以1min間隔讀取內(nèi)筒溫度直到連續(xù)三次讀數(shù)相差不超過0。001K為止.取最高的一次讀數(shù)作為終點溫度tn.
注:用鉑電阻為內(nèi)、外筒測溫元件的自動控制系統(tǒng)中,在內(nèi)筒初始溫度下調(diào)節(jié)電橋的平衡位置后,到達(dá)終點溫度(一般比初始溫度高2~3K)后,內(nèi)筒溫度也能自動保持穩(wěn)定。但在用半導(dǎo)體熱敏元件的儀器中,可能出現(xiàn)初始溫度下調(diào)定的平衡位置,不能保持終點溫度的穩(wěn)定.凡遇此種情況時,平衡鈕的調(diào)定位置應(yīng)服從終點溫度的需要.具體做法是:先按常規(guī)步驟安放氧彈和內(nèi)筒,但不必裝試樣和充氧。把內(nèi)筒水溫調(diào)節(jié)到可能出現(xiàn)的最高終點溫度。然后開動儀器,攪拌5~10min。精確觀察內(nèi)筒溫度.根據(jù)溫度變化方向(上升或下降)調(diào)節(jié)平衡鈕位置,以達(dá)到內(nèi)筒溫度最穩(wěn)定為止,至少應(yīng)能達(dá)到5min內(nèi)變化不超過0。002K。平衡鈕的位置一經(jīng)調(diào)定后,就不要再動,只有在又出現(xiàn)終點溫度不穩(wěn)定的情況下,不需重新調(diào)定。按照上述方法調(diào)定的儀器,在使用步驟上應(yīng)做如下修正:?
裝好內(nèi)筒和氧彈后,開動攪拌器、加熱器、循環(huán)水泵和冷卻水,攪拌5min后(此時內(nèi)筒溫度可能緩慢持續(xù)上升),準(zhǔn)確讀取內(nèi)筒溫度并立即通電點火,而無需等內(nèi)筒溫度穩(wěn)定。?
7.
關(guān)閉攪拌器和加熱器(循環(huán)水泵繼續(xù)開動),然后按本標(biāo)準(zhǔn)8.1.8步驟結(jié)束試驗。?
9。
測定結(jié)果的計算?
1.
校正?
1.
溫度計刻度校正?
根據(jù)檢定證書中所給的孔徑修正值校正點火溫度t0和終點溫度tn,再由校正后的溫度(t0+tn)和(t0+tn)求出溫升,其中t0和tn分別代表t0和tn的孔徑修正值。
2.
若使用貝克曼溫度計,需進(jìn)行平均分度值的校正.
調(diào)定基點溫度后,應(yīng)根據(jù)檢定證書中所給的平均分度值計算該基點溫度下的對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)露出柱溫度(根據(jù)檢定證書所給的露出柱溫度計算而得)的平均分度值H0。?
在試驗中,當(dāng)試驗時的露出柱溫度te與標(biāo)準(zhǔn)露出柱溫度相差3℃以上時,按式(1)計算平均分度值H:
H=H0+0。00016(ts-te)
(1)
式中:H0—該基點溫度下對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)露出柱溫度時的平均分度值;?
ts——該基點溫度所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)露出柱溫度,℃;?
te——試驗中的實際露出柱溫度,℃。
3。
冷卻校正?
絕熱式熱量計的熱量損失可以忽略不計,因而無需冷卻校正.恒溫式熱量計的內(nèi)筒在試驗過程中與外筒間始終發(fā)生熱交換,對此散失的熱應(yīng)予校正,辦法是在溫升中加上一個校正值C,這個校正值稱為冷卻校正值,計算方法如下:
首先根據(jù)點火時和終點時的內(nèi)外筒溫度(t0—tj)和(tn—tj)和υ~(t-tj)關(guān)系曲線(按本標(biāo)準(zhǔn)10。1~10。4條標(biāo)定)中查出相應(yīng)的υ0和υn,或根據(jù)預(yù)先標(biāo)定出的式(2)、式(3)計算出υ0和υn:
υ0=K(t0—tj)+A
(2)?
υn=K(tn-tj)+A
(3)
式中:υ0-在點火時內(nèi)外筒溫差的影響下造成的內(nèi)筒降溫速度,K/min;
υn—在終點時內(nèi)外筒溫差的影響下造成的內(nèi)筒降溫速度,K/min;?
K-熱量計的冷卻常數(shù)(按本標(biāo)準(zhǔn)第10.3~10。4條標(biāo)定),K/min;?
A—熱量計的綜合常數(shù)(按本標(biāo)準(zhǔn)第10.3-10.4條標(biāo)定),K/min;
t0——點火時的內(nèi)筒溫度;?
tn-終點時的內(nèi)筒溫度;
tj-外筒溫度。
然后按式(4)計算冷卻校正值:
C=(n-a)υn+aυ0
(4)
式中:C-冷卻校正值,K;?
n-由點火到終點的時間,min;
a-當(dāng)Δ/Δ1′40″≤1。20時,a=Δ/Δ1′40″+0.10
當(dāng)Δ/Δ1′40″〉1。20時,a=Δ/Δ1′40″;?
其中Δ為主期內(nèi)總溫升(Δ=tn-t0),Δ1′40″為點火后1′40″時的溫升(Δ1′40″=t1′40″-t0)。
(5)?
式中:ti-主期內(nèi)第imin時的內(nèi)筒溫度。?
其余符號,意義同前。?
使用瑞一方公式,在操作步驟上要求點火后每分鐘讀溫一次,直至終點.?
注:當(dāng)內(nèi)筒使用貝克曼溫度計,外筒使用普通溫度計,應(yīng)從實測的外筒溫度(見本標(biāo)準(zhǔn)第8.1。5)中減掉貝克曼溫度計的基點溫度后再當(dāng)做外筒溫度tI,用來計算內(nèi)、外筒溫度差(t0-ti)和(tn-ti)。如內(nèi)、外筒都使用貝克曼溫度計,則應(yīng)對實測的外筒溫度校正內(nèi)、外筒溫度計基點溫度之差,以便求得內(nèi)、外筒的真正溫差。?
4.
點火絲熱量校正
在熔斷式點火法中,應(yīng)由點火絲的實際消耗量(原用量減掉殘余量)和點火絲的燃燒熱計算試驗中點火絲放出的熱量。
在棉線點火法中,首先算出所用一根棉線的燃燒熱(剪下一定數(shù)量適當(dāng)長的棉線,稱出它們的質(zhì)量,然后算出一根棉線的質(zhì)量,再乘以棉線的單位熱值),然后確定每次消耗的電能熱.?
注:電能產(chǎn)生的熱量(J)=電壓(V)×電流(A)×?xí)r間(s)。?
二者放出的總熱量即為點火熱。?
2.
發(fā)熱量的計算?
1。
首先按式(6)或式(7)計算彈筒發(fā)熱量Qb,ad?
a.恒溫式熱量計:?
(6)?
式中:Qb,ad—分析試樣的彈筒發(fā)熱量,J/g;?
E—熱量計的熱容量,J/K;?
q1—點火熱,J;
q2-添加物(如包紙等)產(chǎn)生的總熱量,J;
m-試樣質(zhì)量,g;
H-貝克曼溫度計的平均分度值。?
b。絕熱式熱量計:
(7)
9.2。2然后按式(8)計算高位發(fā)熱量Qgr,ad
Qgr,ad=Qb,ad-(94.1Sb,ad+αQb,ad)
(8)?
式中,Qgr,ad-分析試樣的高位發(fā)熱量,J/g;
Qb,ad—分析試樣的彈筒發(fā)熱量,J/g;?
Sb,ad—由彈筒洗液測得的煤的含硫量%,當(dāng)全硫含量低于4%時,或發(fā)熱量大于14。6MJ/kg時,可用全硫或可燃硫代替Sb,ad;?
94.1-煤中每1%硫的校正值,J;
α-硝酸校正系數(shù):?
當(dāng)Qb≤16.70MJ/kg,α=0。001;
當(dāng)16.70MJ/kg〈Qb≤25。10MJ/kg,α≤0。0012;?
當(dāng)Qb〉25。10MJ/kg,α=0.0016;?
加助燃劑后,應(yīng)按總量釋熱量考慮.?
在需要用彈筒洗液測定Sb,ad的情況下,把洗液煮沸1~2min,取下稍冷后,以甲基紅(或相應(yīng)的混合指示劑)為指示劑,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,以求出洗液中的總酸量,然后按式(9)計算出Sb,ad(%):?
Sb,ad=(c×V/m-αQb,ad/60)×1。6
(9)
式中:c-氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度,約為0。1mol/L;
V-滴定用去的氫氧化鈉溶液體積,mL;?
60-相當(dāng)1mmol硝酸的生成熱,J.
注:這里規(guī)定的對硫的校正方法中,略去了對煤樣中硫酸鹽的考慮。這對絕大多數(shù)煤來說影響不大,因煤的硫酸鹽硫含量一般很低.但有些特殊煤樣,含量可達(dá)0。5%以上。根據(jù)實際經(jīng)驗,煤樣燃燒后,由于灰的飛濺,一部分硫酸鹽硫也隨之落入彈筒,因此無法利用彈筒洗液來分別測定硫酸鹽硫和其他硫.遇此情況,為求高位發(fā)熱量的準(zhǔn)確,只有另行測定煤中的硫酸鹽硫或可燃硫,然后做相應(yīng)的校正。關(guān)于發(fā)熱量大于14。60MJ/kg的規(guī)定,在用包紙或摻苯甲酸的精況下,應(yīng)按包紙或添加物放出的總熱量來掌握。?
10.
熱容量和儀器常數(shù)標(biāo)定?
1.
計算發(fā)熱量所需熱容量E和恒溫式熱量計法中計算冷卻校正值所需的v-(t-tj)關(guān)系曲線或儀器常數(shù)K和A通過同一試驗進(jìn)行標(biāo)定.?
2.
在不加襯墊的燃燒皿中稱取經(jīng)過干燥和壓餅的苯甲酸,餅的質(zhì)量以0.9~1。1g為宜。?
苯甲酸應(yīng)預(yù)先研細(xì)并在盛有濃硫酸的干燥器中干燥3天,或在60~70℃烘箱中干燥3~4h,冷卻后壓餅.
苯甲酸也可在燃燒皿中熔融后使用.熔融可在121~126℃的烘箱中放置1h,或在酒精燈的小火焰上進(jìn)行,放入干燥器中冷卻后使用。熔體表面出現(xiàn)的針狀結(jié)晶,應(yīng)用小刷刷掉,以防燃燒不安全。?
3.
根據(jù)所用熱量計的類型(恒溫式或絕熱式),按照發(fā)熱量測定的相應(yīng)步驟準(zhǔn)備氧彈和內(nèi)、外筒,然后點火和測量溫升。在恒溫式熱量計情況下,開始攪拌5min后準(zhǔn)確讀取一次內(nèi)筒溫度(T0),經(jīng)10min后再讀取一次內(nèi)筒溫度(t0).隨后即按發(fā)熱量測定步驟點火,記下外筒溫度(tj)和露出柱溫度(te),并繼續(xù)進(jìn)行得出終點溫度(tn)(見本標(biāo)準(zhǔn)第8.1.5~8.1。7)。然后再繼續(xù)攪拌10min并記下內(nèi)筒溫度(Tn),試驗即告結(jié)束。打開氧彈,注意檢查內(nèi)部,如發(fā)現(xiàn)有炭黑存在,試驗應(yīng)作廢。?
4。
根據(jù)觀測數(shù)據(jù),計算出v0、vn和對應(yīng)的內(nèi)、外筒溫差(t-tj),見表1。
表1
v
t-tj?
?
上述的tj為對實測的外筒溫度按本標(biāo)準(zhǔn)第9.1條注的方法校正貝克曼溫度計基點所得的數(shù)值.熱容量標(biāo)定實驗結(jié)束之后,列出v0、vn及對應(yīng)的內(nèi)、外筒溫差:?
vt-tj
┇┇
以v為縱坐標(biāo),以t-tj為橫作標(biāo),作出v~(t-ti)關(guān)系曲線(如圖1).或用一元線性回歸的方法計算出K和A(計算方法見附錄B)。
?
圖1v~(t-tj)關(guān)系曲線?
5.
熱容量標(biāo)定中硝酸生成熱可按式(10)求得:?
qn=Q·m·0。0015
(10)?
式中:Q—苯甲酸的熱值,J/g;?
m-苯甲酸的用量,g;?
qn-硝酸的生成熱,J。
6.
按照本標(biāo)準(zhǔn)第9。1條的方法進(jìn)行各項必要的校正。
7.
熱容量E按式(11)計算:?
(11)?
這里C的計算中所用的v0和vn應(yīng)是根據(jù)每次試驗中實測的(t0-tj)、(tn—tj)從v~(t—t0)關(guān)系曲線中查得的值;或是由公式v0=k(t0—tj)+A、vn=k(tn—tj)+A計算,然后代入冷卻校正公式以求出C值。
在絕熱式熱量計的情況下,上式中的冷卻校正校值C應(yīng)取零。?
8.
熱容量標(biāo)定一般應(yīng)進(jìn)行5次重復(fù)試驗,其極限值(最大值和最小值之差)如不超過40J/K,取5次結(jié)果的平均值(修整到1J/K)作為儀器的熱容量。否則,再做一次或兩次試驗,取極限差值不超過40J/K的5次進(jìn)行平均,如果任何5次結(jié)果的極限差值都超過40J/K,則應(yīng)對試驗條件和操作技術(shù)仔細(xì)檢查并糾正存在的問題后,再重新進(jìn)行標(biāo)定,而舍棄已有的全部結(jié)果。
注:當(dāng)例常測定中采用瑞一方公式計算冷卻校正值時,熱容量計算也必須采用同一公式。?
9.
熱容量標(biāo)定值的有效期為3個月,超過此期限時應(yīng)進(jìn)行復(fù)查。但有下列情況時,應(yīng)立即重測:?
a.更換量熱溫度計:?
b。更換熱量計大部件,如氧彈蓋、連接環(huán)(由廠家供給的或自制的相同規(guī)格的小部件,如氧彈的密封圈、電極柱、螺母等,不在此列);
c.標(biāo)定熱容量和測定發(fā)熱量時的內(nèi)筒溫度相差超過5K。?
d.熱量計經(jīng)過較大的搬動之后.?
如果熱量計量熱系統(tǒng)沒有顯著改變,重新標(biāo)定的熱容量值與前一次的熱容量值相差不應(yīng)大于0。15%。否則,應(yīng)檢查試驗程序,解決問題后再重新進(jìn)行標(biāo)定.?
在使用新型熱量計前,需確其熱容量的有效工作范圍。方法是:至少用苯甲酸進(jìn)行8次熱容量標(biāo)定試驗,苯甲酸片的質(zhì)量一般從0。7g至1。3g,或根據(jù)被測樣品可能涉及的熱值(溫升)范圍確定苯甲酸片的質(zhì)量。在兩個端點處,至少分別做2次重復(fù)測定。然后,以溫升Δt[(tn—t0)]為橫坐標(biāo),以熱容量E為縱坐標(biāo),繪制溫升與熱容量值的關(guān)系圖.如果從圖中觀察到的熱容量值在整個范圍內(nèi)沒有明顯的系統(tǒng)變化,該熱量計的熱容量可視為常數(shù)。如果從圖中觀察到的熱容量值與溫升有明顯的相關(guān)性,除繪制出E和Δt的相關(guān)圖外,還可用一元線性回歸的方法求得E和Δt的關(guān)系式:
E=a+bΔt?
并計算方程的標(biāo)準(zhǔn)方差S2。在測定試樣的發(fā)熱量時,根據(jù)實際的溫升Δt確定所用的熱容量值(查圖或公式計算)。?
11.
關(guān)于自動量熱儀
有些自動量熱儀是根據(jù)經(jīng)典原理設(shè)計的,有些不是。對所有的自動量熱儀,只要其測試精度和準(zhǔn)確度符合要求,就可使用。測試精度的要求是:5次或5次以上苯甲酸測試試驗結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.20%。準(zhǔn)確度要求是:標(biāo)準(zhǔn)煤樣測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之差都在不確定范圍內(nèi):或?qū)⒈郊姿嶙鳛闃悠愤M(jìn)行5次或5次以上的測試,其平均值與標(biāo)準(zhǔn)熱值相差不超過50J/g.
使用自動量熱儀的操作步驟中,稱樣、裝氧彈、稱量內(nèi)筒水均與8.1.1~8.1.3相同,然后,按照說明書要求安裝熱量計,輸入必要的參數(shù),試驗自動開始.試驗結(jié)束并打印結(jié)果后,核對輸入的參數(shù),確定無誤后報出結(jié)果。?
使用自動量熱儀,一般需按10。9條要求重新標(biāo)定儀器的熱容量,同時檢查其精度和準(zhǔn)確度。對某些特殊的自動量熱儀,還需視情況縮短熱容量標(biāo)定的周期。?
12.
結(jié)果的表達(dá)
1.
彈筒發(fā)熱量和高位發(fā)熱量的結(jié)果計算到1J/g,取高位發(fā)熱量的兩次重復(fù)
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