杜洪偉：氧彈式熱量計檢驗方法
摘 要 氧彈式熱量計是目前檢測煤質發熱量指標的主要儀器,其測熱性能將會直接影響發熱量測定結果的可靠性,所以各檢測單位新購進熱量計,都必須在使用前對其性能進行檢驗。 當前市場上眾多廠家生產的各種量熱儀層出不窮,性能各有差異，所以各檢測單位在購進量熱儀時更應對其測熱性能加以關注。根據長期的煤質03manbetx 儀器使用與維護經驗,係統地提出以精密度、準確度作為考核儀器的指標來進行驗收,從而確立此類儀器選型、驗收標準。
關鍵詞 熱量計 發熱量 精密度 熱容量 準確度
煤作為燃料廣泛地應用於國民經濟中,尤其是發電行業。電力生產主要是利用燃煤的化學能,通過燃燒最終把熱能轉化為電能,因此發熱量是發電用煤的重要測定項目。發熱量主要用於以下幾方麵: 設計鍋爐機組時,發熱量可用來計算爐膛熱負荷和選擇磨煤機容量;鍋爐運行時發熱量又可用來計算發、供電煤耗,而煤耗又是火電廠的重要考核經濟指標;在煤炭供需上,發熱量是作為動力用煤計價的主要依據。目前試驗室用於測定燃料發熱量的熱量計有恒溫式和絕熱式兩種。
1 熱量計工作原理、種類及構造
111 發熱量、發熱量測定原理
發熱量定義為單位質量的可燃物質完全燃燒時所放出的熱量。可燃物發熱量測量原理是將一定量的試樣置於充有一定壓力2.8～3.0MPa 密封的氧彈中,在充足的氧氣條件下,令試樣完全燃燒,燃燒所放出的熱量被氧彈周圍一定的水(內桶水) 所吸收,其水的溫升與試樣燃燒放出的熱量成正比。發熱量即可由燃燒前後的溫差計算出來。Q=E( Tn-T0) /M
Q試樣發熱量(J / g) ;E量熱係統熱容量(J / ℃) ;M試樣質量(g) ;T0 量熱係統起始溫度( ℃) ;Tn 量熱係統吸收試樣放出熱量後的終值溫度( ℃) 。
112 熱量計種類、構造 通常實驗室用於測定燃料發熱量的熱量計有恒溫式熱量計、絕熱式熱量計兩種。測量原理相同,但構造上有些差異。恒溫式熱量計包圍量熱體係外筒是一個雙層水套,內裝較多的水。測熱過程中水是靜止的,外筒僅用於給內筒提供穩定的工作環境。絕熱式熱量計除有雙層水套外,其頂蓋也 設計為雙層水套。測熱過程中,雙層中的水借助循環水泵從外筒流向頂蓋從而起到絕熱作用。同時在外筒中還安裝有跟蹤內筒水溫的加熱電極和溫控元件。恒溫式熱量計與絕熱式熱量計在市場上均有產品,也各有優缺點。前者構造簡單,操作簡便,但需對溫升進行校正,計算較為繁瑣。目前,隨著微機廣泛應用,問題已得到解決;後者構造複雜,操作難以掌握,有時還受到季節的影響,用於帶走外筒水中多餘熱量的冷卻水溫度不能滿足試驗要求。因此在一般情況下,恒溫式熱量計被廣泛采用。
2 熱量計檢驗方法的演進
在以往的熱量計驗收過程中,儀器到場開箱後,一般按合同規定,進行“精密度”測試,合格後,便可用於檢測。事實證明,這個單一的技術驗收指標與實際03manbetx 的樣品存在差距。精密度測試所用物質為苯甲酸。苯甲酸是一種純淨物質,也是目前公認的量熱標準物質。它性能穩定、吸濕性低、容易完全燃燒。而平時03manbetx 的煤樣是一種混合物質,其熱性能並不穩定,因此儀器在使用苯甲酸做精密度驗收後,其準確度並不一定可信。為此,建立一套寶鋼特有的熱量計驗收方法,使
所購入的儀器更好地為現場服務這一迫切需要擺在技術人員麵前。經過四年左右的摸索,首次係統地提出熱量計的驗收方法,並在一台新儀器的驗收中初步進行使用,取得較好效果。
3 熱量計檢驗方法
3.1 熱量計精密度檢驗
3.11熱容量C 測試(熱容量精密度檢定) 在規定條件下〔1〕,用燃燒熱標準物質苯甲酸檢定熱量計的熱容量5 次,按不同的平均熱容量,其極差不大於表1規定;或5 次重複試驗結果的平均值(.E) 和標準差,其相對標準差不應超過0.2 %,若超過0.2 %,再補作1次試驗,取符合要求的5 次結果的平均值(修至1J / K)作為該儀器的熱容量。若任何5 次結果的相對標準差都超過0.2 %,則應對試驗條件和操作技術仔細檢查並糾正存在問題後,重新進行檢定,舍棄已有的全部結果(見表1) 。
表1 熱容量C測試
熱容值
〈1500(J/K)
9000～11000(J/K)
14000～15000(J/K)
級差
9
40
60
取用
表2 苯甲酸連續試驗熱容量精密度
苯甲酸質量g
熱容量(J/k)
平均值(J/k)
級差(J/k)
0.9965
10432
10439
22
0.9968
10434
0.9966
10454
0.9945
10436
0.9938
10439
3.12熱值誤差測定 取約0.17g 和1.13g 苯甲酸測量燃燒值,計算其熱值誤差ΔQ,該值不超過60J / g 時,合格。其中ΔQ=QA
-QS (QA 為測得苯甲酸的平均熱J / g ,QS 為苯甲酸的標準熱值) (見表3) 。試驗表明誤差≤60J / g 合格。
表3 熱值誤差測定
苯甲酸質量（g）
測得熱值（J / g）
平均熱值（J / g）
與標準熱值誤差（J / g）
0.1755
26407
26416
38
1.1346
26425
3.12 熱量計準確度檢驗
標準煤樣測試結果與標準值之差應在不確定度範圍內或用燃燒熱標準物質苯甲酸作為樣品進行5 次發熱量測定,其平均值與標準熱值之差不超過50 J / g。根據煤質03manbetx 的經驗我們發現,采用苯甲酸進行準確度測試合格後標準煤樣測試結果並不理想,所以此次我們采用含硫量高和含硫量低的兩種國產標煤測試該儀器準確度(見表4) ,試驗表明標煤測試結果均在不確定度範圍內,儀器準確度合格(備注:標準煤樣應測定Mad 、Sad並作硝酸生成熱校正,經基態轉換以幹燥基熱量作比較) 。
表4 準確度測試結果
標煤號
Mad(%)
St,ad(%)
熱容量（J/K）
GBW11108d
2.36
1.83
10439
GBW11101i
2.89
0.42
10439
Qd標準(J/g)
Qb(J/g)
測定值(J/g)
△(J/g)
29470±120
28665
29358
112
良好
31100±120
30128
31025
75
良好
4 結束語
隨著設備采購與引進製度的日益健全、完善,設備選型與驗收標準規範也隨之提上議事日程。標準的製定對技術人員提出更高層次的要求，上述方法既可用於檢測單位驗收新購入的熱量計，也可用於在熱量計的周期性測試中判斷設備性能的優劣並針對出現的誤差做出調整與修正。
參考文獻
1 中華人民共和國國家檢定01manbetx 《氧彈熱量計檢定01manbetx ,
JJG672-2001》
2 中華人民共和國國家標準《煤的發熱量測定方法GB/
T1213-2003》