GBT 213-2003 煤的发热量测定方法

GB/T 213-2003 前 言 本标准对应于ISO 1928:1995《固体矿物燃料 氧弹量热法高位发热量的测定和低位发热量的计 算》(英文版)。本标准与ISO 1928:1995的一致性程度为非等效，其主要差异如下: — 增加了对实验室的要求; — 用推算法代替实测法计算内筒温度变化速度; — 冷却校正公式中的经验公式以中国公式代替美国公式(Dickinson外推法); — 增加了具体的硝酸校正热经验计算公式; — 将一个高位发热量计算公式分解为弹筒发热量和高位发热量两个计算公式; — 删去了不必要的章节和附录，将其中实质性内容移至其他有关章节中。 本标准代替GB/T 213-1996《煤的发热量测定方法》。 本标准与GB/T 213-1996相比。主要变化如下: — 增加了恒压低位发热量的定义和计算举例(本版的3. 5和附录B.6); — 热容量标定重复性由极差40J/K改为相对标准差。.20%(1996年版的10.8，本版的10. 8) ; — 删去第11章“关于自动量热仪”，内容移至“热量计”条款，同时增加更详细的规定(1996年版 的11，本版的7.1.1); — 方法的精密度中重复性限由150 J/g改为120 J/g(1996年版的13，本版的12); — 恒压低位发热量计算公式中增加氮的修正项(1996年版的14.2，本版的13.2); — 增加了不同基低位发热量的换算公式(本版14. 2) ; — 增加了对试验报告的要求(本版15) ; — 增加计算相对标准差方法的描述(本版附录A); — 增加一个测定弹筒洗液硫的方法(本版附录C); 本标准的附录A为规范性附录，附录B和附录C为资料性附录。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由全国煤炭标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:煤炭科学研究总院煤炭分析实验室。 本标准主要起草人:李英华、皮中原。 本标准所代替的历次版本和发布情况为: GB 213-63,GB 213-74,GB 213-79,GB 213-87,GB/T 213-1996, GB/T 213-2003 煤 的 发 热 量 测 定 方 法 范 围 本标准规定了煤的高位发热量的测定方法和低位发热量的计算方法。 本标准适用 于泥炭 、褐煤 、烟煤 、无烟煤、焦炭及碳质页岩 。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 211 煤中全水分的测定方法 GB/T 212 煤的工业分析方法(GB/T 212-2001,egv ISO 11722:1999;egv ISO 1171:1997;egv ISO 562:1998) GB/T 214煤中全硫的测定方法(GB/T 214-1996,egv ISO 334:1992) GB/T 476 煤的元素分析方法(GB/T 476-2001,egv ISO 625:1996;egv ISO 333:1996) GB/T 483 煤炭分析试验方法一般规定 GB/T 15460 煤中碳和氢的测定方法 电量一重量法 单位和定义 3.1 热量单位 heat unit 热量的单位为焦耳(J)e 1焦耳(J)=1牛顿(N) X1米(m)=1牛·米(N·m) 发热量测定结果VA兆焦每千克(M1/kg )或焦耳每克(J/g)表示。 3.2 弹筒发热量 bomb calorific value 单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫 酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。 注:任何物质(包括煤)的燃烧热，随AIA烧产物的最终温度而改变，温度越高，燃烧热越低.因此，一个严密的发热量 定义，应对姗烧产物的最终温度有所规定(ISO 1928规定为253x)。但在实际发热量侧定时，由于具体条件的限 制，把嫩烧产物的最终温度限定在一个特定的温度或一个很窄的范围内都是不现实的。温度每升高1K，煤和 苯甲酸的A烧热约降低((0. 4 J/g-1. 3 1/g)。当按规定在相近的温度下标定热容量和测定发热量时，温度对燃 烧热的影响可近于完全抵消，而无需加以考虑。 3.3 恒容商位发热量 gross calorific value at constant volume 单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化 硫、液态水以及固态灰时放出的热量。 恒容高位发热量即由弹简发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热后得到的发热量。 3.4 恒容低位发热量 net calorific value at constant volume GB/T 213-2003 单位质量的试样在恒容条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧 化硫，气态水以及固态灰时放出的热量。 恒容低位发热量即由高位发热量减去水(煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水)的气化热后得到的 发热量 。 3.5 恒压低位发热量 net calorific value at constant pressure 单位质量的试样在恒压条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧 化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。 3.6 热量计的有效热容量 effective heat capacity of the calorimeter 量热系统产生单位温度变化所需的热量(简称热容量)。通常以焦耳每开尔文(J/K)表示。 4 原理 4. 1 高位发热量 煤的发热量在氧弹热量计中进行测定。一定量的分析试样在氧弹热量计中，在充有过量氧气的氧 弹内燃烧，氧弹热量计的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定，根据试样燃 烧前后量热系统产生的温升，并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量。 从弹筒发热量中扣除硝酸生成热和硫酸校正热(硫酸与二氧化硫形成热之差)即得高位发热量。 4.2 低位发热量 煤的恒容低位发热量和恒压低位发热量可以通过分析试样的高位发热量计算。计算恒容低位发热 量需要知道煤样中水分和氢的含量。原则上计算恒压低位发热量还需知道煤样中氧和氮的含量 5 试验室条件 — 进行发热量测定的试验室，应为单独房间，不得在同一房间内同时进行其他试验项目。 — 室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过10C ,室温以不超过15,C-30℃范围为宜。 — 室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等，试验过程中应避免开启 门窗 。 — 试验室最好朝北 ，以避免 阳光照射 ，否则热量计应放在不受 阳光直射的地方 6 试荆和材料 6. 1氧气(GB 3863) 99.5%纯度，不含可燃成分，不允许使用电解氧 6.2 氢氧化钠标准溶液 。(NaOH)-}O.I mol/L 称取优级纯氢氧化钠(GB/T 629)4 g,溶解于1 000 mL经煮沸冷却后的水中，混合均匀，装人塑料 瓶或塑料筒内，拧紧盖子。然后用优级纯苯二甲酸氢钾(GB/T 1257)进行标定。 6.3 甲基红指示剂 2 g/L, 称取0. 2 g甲基红(HG 3-958-76),溶解在100 MI水中 6.4 苯甲酸 基准量热物质，二等或二等以上，经权威计量机关检定或授权检定并标明标准热值。 6.5 点火丝 直径0. 1 mm左右的铂、铜、镍丝或其他已知热值的金属丝或棉线，如使用棉线，则应选 用粗细均匀，不涂蜡的白棉线 各种点火丝点火时放出的热量如下: 铁 丝:6 700 J/g 镍铬丝:6 000 J/g 铜 丝:2 500 J/g 棉 线 :17 500 J/g GB/T 213-2003 6.6 酸洗石棉绒 使用前在800℃下灼烧30 min. 6.7 擦镜纸 使用前先测出燃烧热:抽取3张一4张纸，团紧，称准质量，放人燃烧皿中，然后按常规方 法测定发热量。取3次结果的平均值作为擦镜纸热值。 7 仪器设备 7. 1 热量 计 7.1.1 总则 热量计是由燃烧氧弹、内筒、外筒、搅拌器、温度传感器和试样点火装置、温度测量和控制系统以及 水构成 。 通用热量计有两种，恒温式和绝热式，它们的量热系统被包围在充满水的双层夹套(外筒)中，它们 的差别只在于外筒及附属的自动控温装置，其余部分无明显区别。 无水热量计的内筒、搅拌器和水被一个金属块代替。氧弹为双层金属构成，其中嵌有温度传感器， 氧弹本身组成了量热系统。 自动氧弹热量计原则上应按照本标准第7章和第8章中的原理和规定设计和构造，并按照9. 3的 规定计算分析试样的弹筒发热量和恒容高位发热量。发热量的结果应以焦耳每克(J/g)或兆焦每千克 (MJ/kg)单位报出。 自动氧弹热量计在每次试验中必须详细给出规定的参数，打印的或以另外方式记录的各次试验的 信息包括温升，冷却校正值(恒温式)、有效热容量、样品质量、点火热和其他附加热;由此进行的所有计 算都能人工验证，所用的计算公式应在仪器操作 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书中给出。计算中用到的附加热应清楚地确定，所 用的点火热，副反应热的校正应该明确说明。 本标准也允许使用其他氧弹热量计，只要它们的标定条件，标定和发热量测定时条件的相似性，试 样质量与氧弹的容积，充氧压力，氧弹中加水量，以及测定的精密度和准确度等方面符合本标准的基本 要求均可使用。 热量计的精密度和准确度要求为，测试精密度:5次苯甲酸测试结果的相对标准差不大于。.20%; 准确度:标准煤样测试结果与标准值之差都在不确定度范围内，或者用苯甲酸作为样品进行5次发热量 测定，其平均值与标准热值之差不超过50 J/g. 注:除燃烧不完全的结果外，所有的测试结果不能随意舍弃。 7. 1.2 氧弹 由耐热、耐腐蚀的镍铬或镍铬钥合金钢制成，需要具备3个主要性能: a) 不受燃烧过程中出现的高温和腐蚀性产物的影响而产生热效应; b) 能承受充氧压力和燃烧过程中产生的瞬时高压; c) 试验过程中能保持完全气密。 弹筒容积为250 mL-350 mL，弹头上应装有供充氧和排气的阀门以及点火电源的接线电极。 新氧弹和新换部件(弹筒、弹头、连接环)的氧弹应经20. 0 MPa的水压试验，证明无问题后方能使 用。此外，应经常注意观察与氧弹强度有关的结构，如弹筒和连接环的螺纹、进气阀、出气阀和电极与弹 头的连接处等，如发现显著磨损或松动，应进行修理，并经水压试验合格后再用。 氧弹还应定期进行水压试验，每次水压试验后，氧弹的使用时间一般不应超过2年。 当使用多个设计制作相同的氧弹时，每一个氧弹都必须作为一个完整的单元使用。氧弹部件的交 换使用可能导致发生严重的事故。 7. 1.3 内筒 用紫铜、黄铜或不锈钢制成，断面可为椭圆形、菱形或其他适当形状。筒内装水 2 000 mL 3 000 mL，以能浸没氧弹(进、出气阀和电极除外)为准。 内筒外面应高度抛光，以减少与外筒间的辐射作用。 GB/T 213-2003 7.1A4 外筒 为金属制成的双壁容器，并有上盖。外壁为圆形，内壁形状则依内筒的形状而定;外筒应完全包围 内筒，内外筒间应有 10 mm-12 mm的间距，外筒底部有绝缘支架，以便放置内筒。 a) 恒温式外筒:恒温式热量计配置恒温式外筒。自动控温的外筒在整个试验过程中，外筒水温变 化应控制在士。. 1 K之内或更低;非自动控温式外筒一静态式外简，盛满水后其热容量应不小 于热量计热容量的5倍，以便保持试验过程中外筒温度基本恒定。外筒的热容量应该是:当冷 却常数约为。.002 0 min，时，从试样点火到末期结束时的外筒温度变化小于。16 K;当冷却 常数约为0. 003 0 min，时，此温度变化应小于0. 11 K。外筒外面可加绝缘保护层，以减少室 温波动的影响。用于外筒的温度计应有。1K的最小分度值。 b) 绝热式外筒:绝热式热量计配置绝热式外筒。外筒中装有加热装置，通过自动控温装置，外筒 水盆能紧密跟踪内简的温度。外筒的水还应在特制的双层盖中循环. 自动控温装置的灵敏度应能达到使点火前和终点后内筒温度保持稳定((5 min内温度变化平均不 超过。.000 5 K/min);在一次试验的升温过程中，内外筒间热交换量应不超过201, 7.1.5 搅拌器 螺旋桨式或其他形式。转速(400 600) z/min为宜，并应保持恒定。搅拌器轴杆与外界应采用有 效的隔热措施.以尽量减少量热系统与外界的热交换。搅拌器的搅拌效率应能使热容量标定中由点火 到终点的时间不超过10 min，同时又要避免产生过多的搅拌热(当内、外筒徽度和室温一致时，连续搅 拌10 min所产生的热量不应超过120 J). 7. 1. 6 量热温度计 用于内筒温度测量的量热温度计至少应有0. 001 K的分辨率，以便能以0. 002 K或更好的分辨率 测定2K到3K的温升;它代表的绝对温度应能达到近0. 1 K。量热温度计在它测量的每个温度变化 范围内应是线性的或线性化的。它们均应经过计量部门的检定，证明已达到上述要求，有两种类型的温 度计可用于此目的。 a) 玻璃水银温度计 常用的玻璃水银温度计有两种:一种是固定测温范围的精密温度计;一种是可变测温范围的贝克曼 温度计。两者的最小分度值应为。01 K,使用时应根据计鱼机关检定证书中的修正值做必要的校正。 两种温度计都应进行温度校正(贝克曼温度计称为孔径校正)，贝克曼温度计除这个校正值外还有一个 称为“平均分度值”的校正值。 为了满足所需要的分辨率，需要使用5倍的放大镜来读取温度，为防止水银柱在玻璃上的粘滞，通 常需要一个机械振荡器来敲击温度计。如果没有机械振荡器，在读取温度前应人工敲击温度计。 b) 数字显示温度计 数字显示温度计可代替传统的玻璃水银温度计，这些温度计是由诸如铂电阻、热敏电阻以及石英晶 体共振器等配备合适的电桥，零点控制器、频率计数器或其他电子设备构成，它们应能提供符合要求的 分辨率，这些温度计的短期重复性应该为。. 001 K或更好，6个月内的长期漂移不应超过。.05 K,线性 温度传感器在发热量测定中引起的偏倚比非线性温度传感器的小。 7.2 附属设备 721 燃烧皿 铂制品最理想，一般可用镍铬钢制品。规格可采用高17 mm-18 mm、底部直径19 mm-20 mm, 上部直径25 mm-26 mm,厚。5 mm。其他合金钢或石英制的燃烧皿也可使用，但以能保证试样燃烧 完全而本身又不受腐蚀和产生热效应为原则。 7.2.2压力表和氧气导管 压力表由两个表头组成:一个指示氧气瓶中的压力，一个指示充氧时氧弹内的压力。表头上应装有 减压阀和保险阀。压力表每2年应经计量部门检定一次，以保证指示正确和操作安全。 GB/T 213-2003 压力表通过内径1 mm-2 mm的无缝铜管与氧弹连接，或通过高强度尼龙管与充氧装置连接，以 便导人氧气。 压力表和各连接部分禁止与油脂接触或使用润滑油。如不慎沾污，必须依次用苯和酒精清洗，并待 风干后再用。 7.2.3 点火装置 点火采用12 V-24 V的电源，可由220 V交流电源经变压器供给。线路中应串接一个调节电压 的变阻器和一个指示点火情况的指示灯或电流计。 点火电压应预先试验确定。方法:接好点火丝，在空气中通电试验。在熔断式点火的情况下，调节 电压使点火丝在I s-2 s内达到亮红;在棉线点火的情况下，调节电压使点火丝在4s-5s内达到暗 红。电压和时间确定后，应准确测出电压、电流和通电时间，以便计算电能产生的热量. 如采用棉线点火，则在遮火罩以上的两电极柱间连接一段直径约0. 3 mm的镍铬丝，丝的中部预先 绕成螺旋数圈，以便发热集中。 7.2.4 压饼机 螺旋式、杠杆式或其他形式压饼机。能压制直径10 mm的煤饼或苯甲酸饼。模具及压杆应用硬质 钢制成，表面光洁，易于擦拭。 7.2.5 秒表或其他能指示10 s的计时器 7.3 夭 平 7.3. 1 分析天平:感量0. 1 mg, 7.3.2 工业天平:载量4 kg-5 kg,感量1 g, 8 测定 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 8. 1 概述 发热量的测定由两个独立的试验组成，即在规定的条件下基准量热物质的燃烧试验(热容量标定) 和试样的燃烧试验。为了消除未受控制的热交换引起的系统误差，要求两种试验的条件尽量相近。 试验包括定量进行燃烧反应到定义的产物和测量整个燃烧过程引起的温度变化。 试验过程分为初期、主期(反应期)和末期。对于绝热式热量计，初期和末期是为了确定开始点火的 温度和终点温度;对于恒温式热量计，初期和末期的作用是确定热量计的热交换特性，以便在燃烧反应 期间对热量计内筒与外筒间的热交换进行校正。初期和末期的时间应足够长。 8.2 恒温式热量计法 8.2.1 按使用说明书安装调节热量计 8.2.2 在燃烧皿中称取粒度小于。. 2 mm的空气干燥煤样。. 9 g-1. 1 g(称准到0. 000 2 g), 燃烧时易于飞溅的试样，可用已知质量的擦镜纸包紧再进行测试，或先在压饼机中压饼并切成 2 mm-4 mm的小块使用。不易燃烧完全的试样，可先在燃烧皿底铺上一个石棉垫，或用石棉绒((6.6) 做衬垫(先在皿底铺上一层石棉绒，然后以手压实)。石英燃烧皿不需任何衬垫。如加衬垫仍燃烧不完 全，可提高充氧压力至3. 2 MPa，或用已知质量和热值的擦镜纸包裹称好的试样并用手压紧，然后放人 燃烧皿 中。 8.2.3 取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上，弯曲点火丝接近试样，注意与试样保 持良好接触或保持微小的距离(对易飞溅和易燃的煤);并注意勿使点火丝接触燃烧皿，以免形成短路而 导致点火失败，甚至烧毁燃烧皿。同时还应注意防止两电极间以及燃烧皿与另一电极之间的短路。 当用棉线点火时，把棉线的一端固定在已连接到两电极柱上的点火丝上(最好夹紧在点火丝的螺旋 中)，另一端搭接在试样上，根据试样点火的难易，调节搭接的程度。对于易飞溅的煤样，应保持微小的 距离。 往氧弹中加人10 mL蒸馏水。小心拧紧氧弹盖，注意避免燃烧皿和点火丝的位置因受震动而改 GB/T 213-2003 变，往氧弹中缓缓充人氧气，直至压力到2. 8 MPa-3. 0 MPa，充氧时间不得少于15 s;如果不小心充氧 压力超过 3. 3 MPa,停止试验，放掉氧气后、重新充氧至 3. 2 MPa以下。当钢瓶中氧气压力降到 5. 0 MPa以下时，充氧时间应酌量延长，压力降到4. 0 MPa以下时，应更换新的钢瓶氧气。 8.2.4 往内筒中加人足够的蒸馏水，使氧弹盖的顶面(不包括突出的进、出气阀和电极)淹没在水面下 10 mm-20 mm。每次试验时用水量应与标定热容量时一致(相差1 g以内)。 水量最好用称量法测定。如用容量法，则需对温度变化进行补正。注意恰当调节内筒水温，使终点 时内筒比外筒温度高1K左右，以使终点时内筒温度出现明显下降。外筒温度应尽量接近室温，相差不 得超过1.5K。 8.2.5 把氧弹放人装好水的内筒中，如氧弹中无气泡漏出，则表明气密性良好，即可把内筒放在外筒的 绝缘架上;如有气泡出现，则表明漏气，应找出原因，加以纠正，重新充氧。然后接上点火电极插头，装上 搅拌器和量热温度计，并盖上外筒的盖子。温度计的水银球(或温度传感器)对准氧弹主体(进、出气阀 和电极除外)的中部，温度计和搅拌器均不得接触氧弹和内筒。靠近量热温度计的露出水银柱的部位 (使用玻璃水银温度计时)，应另悬一支普通温度计，用以测定露出柱的温度。 8.2.6 开动搅拌器，5 min后开始计时和读取内筒温度((to)并立即通电点火。随后记下外筒温度(动 和露出柱温度〔￡，)。外筒温度至少读到。.05 K，内筒温度借助放大镜读到0. 001 K a读取温度时，视 线、放大镜中线和水银柱顶端应位于同一水平上，以避免视差对读数的影响。每次读数前，应开动振荡 器振动3 s-5。。 8.2.7 观察内筒温度(注意:点火后20 s内不要把身体的任何部位伸到热量计上方)。如在30 s内温 度急剧上升，则表明点火成功。点火后1'40"时读取一次内筒沮度(trap" )，读到。01 K即可。 8.2.8 接近终点时，开始按1 min间隔读取内筒温度。读温前开动振荡器，读准到0. 001 K。以第一 个下降温度作为终点温度(t, )。试验主要阶段至此结束。 注:一般热量计由点火到终点的时间为8 min-10 min。对一台具体热量计，可根据经验恰当掌握 8.2.9停止搅拌，取出内筒和氧弹，’开启放气阀，放出燃烧废气，打开氧弹，仔细观察弹筒和燃烧皿内 部，如果有试样嫩烧不完全的迹象或有炭黑存在，试验应作废。 量出未烧完的点火丝长度，以便计算实际消耗量。 用蒸馏水充分冲洗氧弹内各部分、放气阀，燃烧皿内外和燃烧残渣。把全部洗液(共约100 mL)收 集在一个烧杯中供测硫使用(见本标准9.3.2), 83 绝热式热爱计法 8.3.1 按使用说明书安装和调节热量计。 8.3.2 按本标准8.2. 2步骤称取试样。 8.3.3 按本标准8.2.3步骤准备氧弹。 8. 3. 4 按本标准8.2.4步骤称出内筒中所需的水。调节水温使其尽量接近室温，相差不要超过5 K, 以稍低于室温为最理想。内筒温度过低，易引起水燕气凝结在内筒外壁;温度过高，易造成内筒水的过 多蒸发。这都对获得准确的测定结果不利 8.3.5 按本标准8.2. 5步骤安放内筒、氧弹、搅拌器和温度计。 8.3.6 开动搅拌器和外筒循环水泵，开通外筒冷却水和加热器。当内筒温度趋于稳定后，调节冷却水 流速，使外筒加热器每分钟自动接通3次一5次(由电流计或指示灯观察)。如自动控温线路采用可控 硅代替继电器，则冷却水的调节应以加热器中有微弱电流为准。 调好冷却水后，开始读取内筒温度，借助放大镜读到。001 K，每次读数前，开动振荡器3 s^-5 se 当以1 min为间隔连续3次温度读数极差不超过。001 K时，即可通电点火，此时的温度即为点火温度 to。否则，调节电桥平衡钮，直到内筒温度达到稳定，再行点火。 点火后6 min-7 min,再以1 min间隔读取内筒温度，直到连续3次读数极差不超过0. 001 K为 止。取最高的一次读数作为终点温度t? GB/T 213-2003 8.3.7 8.4 8.4. 1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 :用铂电阻为内、外筒测温元件的自动控温系统中，在内筒初始温度下调定电桥的平衡位置后，到达终点温度〔一 般比初始温度高 ZK-3 K)后，内筒温度也能自动保持稳定。但在用半导体热敏元件的仪器中，可能出现初始 温度下调定的平衡位置，不能保持终点温度的稳定。凡遇此种情况时，平衡钮的调定位置应服从终点温度的需 要。具体做法是:先按常规步骤安放氧弹和内筒，但不必装试样和充氧。把内筒水温调节到可能出现的最高终 点温度。然后开动仪器，搅拌 5 min-10 min。精确观察内筒温度。根据温度变化方向(上升或下降)调节平衡 钮位置，以达到内筒温度最稳定为止，至少应能达到以每分钟为间隔连续 5次的温度读数极差不超过 。.002 K, 平衡钮的位置一经调定后，就不要再动，只有在又出现终点温度不稳定的情况下，才需重新调定。按照上述方 式调定的仪器，在使用步骤上应做如下修正: 装好内筒和氧弹后，开动搅拌器、加热器、循环水泵和冷却水，搅拌 5 min后(此时内筒温度可能缓慢持续上 升)，准确读取内筒温度并立即通电点火，而无需等内筒温度稳定 关闭搅拌器和加热器(循环水泵继续开动)，然后按本标准8.2.9步骤结束试验。 自动妞弹热量计法 按照仪器说明书安装和调节热量计。 按本标准的8.2.2步骤称取试样。 按本标准的8.2.3步骤准备氧弹。 按仪器操作说明书进行其余步骤的试验，然后按本标准8.2.9步骤结束试验 试验结果被打印或显示后，校对输人的参数，确定无误后报出结果。 9 测定结果的计算 9. 1 温度校正 9.1.1 温 度计校正 使用玻璃温度计时，应根据检定证书对点火温度和终点温度进行校正。 a) 温度计刻度校正 根据检定证书中所给的孔径修正值校正点火温度 t。和终点温度t?，再由校正后的温度(t, +ho)和 (t,+k,)求出温升，其中h。和h分别代表t。和t，的孔径修正值。 b) 若使用贝克曼温度计，需进行平均分度值的校正。 调定基点温度后，应根据检定证书中所给的平均分度值计算该基点温度下的对应于标准露出柱温 度(根据检定证书所给的露出柱温度计算而得)的平均分度值H0, 在试验中，当试验时的露出柱温度t。与标准露出柱温度相差 3 0C以上时，按式(I)计算平均分度 值 H: H =H0+。.000 16(t一t,) ······························⋯⋯(1) 式中 : H0— 该基点温度下对应于标准露出柱温度时的平均分度值; ‘— 该基点温度所对应的标准露出柱温度，单位为摄氏度(℃); ‘— 试验中的实际露出柱温度，单位为摄氏度(℃); 0.000 16— 水银对玻璃的相对膨胀系数。 9. 1.2 冷却校正(热交换校正) 绝热式热量计的热量损失可以忽略不计，因而无需冷却校正。恒温式热量计在试验过程中内筒与 外筒间始终发生热交换，对此散失的热量应予校正， 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 是在温升中加上一个校正值C，这个校正值称 为冷却校正值，计算方法如下: 首先根据点火时和终点时的内外筒温差((to-t;)和(t?-t;)从v-(t-t)关系曲线(按本标准10. 1 -10.4条标定)中查出相应的vo和v?，或根据预先标定出的式((2)、式((3)计算出v?和v? v4 =k(t。一屯)+A ······························⋯⋯(2) v?=k(t二一t)+A ······························⋯⋯(3) 7 GB/T 213-2003 式中 : vn— 在点火时内外筒温差影响下造成的内筒降温速度，单位为开尔文每分钟(K/min) ; v.— 在终点时内外筒温差影响下造成的内筒降温速度，单位为开尔文每分钟(K/min) ; k— 热量计的冷却常数(按本标准第10.3-10.4条标定)，单位为每分钟(min'); A— 热量计的综合常数(按本标准第10. 3-10.4条标定)，单位为开尔文每分钟(K/min) ; to一 t,— 点火时的内、外筒温差，单位为开尔文(K); t}-t— 终点时的内、外筒温差，单位为开尔文(K); t— 外筒温度，单位为开尔文(K). 然后按式(4)计算冷却校正值: C=(n一a) v, + av0 ······························⋯⋯(4) 式 中: C— 冷却校正值，单位为开尔文(K); n— 由点火到终点的时间，单位为分钟(min); a— 当△/0i'40.<1. 20时，a=t)/t)1'W一0. 10; 当△/t11'W>1. 20时，a 0 A/ 111'400 ; 其中A为主期内总温升(A-t?-t0) "01'40·为点火后1'40"时的温升(Al'40" - t1'400 - t0 ) o 在自动氧弹热量计中，或在特殊需要的情况下，可使用瑞一方(Regnault-Pfandler)公式: 产 ·v?一v0 t0 + t.书 〕 C一rru0+t?- t0 L望 2二 n+昏‘、一ntOJ“‘’“’‘””“‘’““““““”‘5’ 式 中: t;— 主期内第i min时的内筒温度。 其余符号意义同前。 使用瑞一方公式，在操作步骤上要求点火后至少每分钟读温一次，直至终点。 注:当内筒使用贝克曼温度计，外筒使用普通温度计，应从实测的外筒温度(见本标准第8.2.6)中减掉贝克曼温度 计的基点温度后再当做外筒温度‘，用来计算内、外筒温差(t0-t, )和(t二一t, )。如内、外筒都使用贝克曼温度 计，则应对实测的外筒温度校正内、外筒温度计基点温度之差，以便求得内、外筒的真正温差。 9.2 点火热校正 在熔断式点火法中，应由点火丝的实际消耗量(原用量减掉残余量)和点火丝的燃烧热计算试验中 点火丝放出的热量。 在棉线点火法中，首先算出所用一根棉线的燃烧热(剪下一定数量适当长度的棉线，称出它们的质 量，然后算出一根棉线的质量，再乘以棉线的单位热值)，然后确定每次消耗的电能热。 注:电能产生的热量(J)=电压(V X电流(A) X时间(，)。 二者放出的总热量即为点火热。 9.3 弹筒发热量和商位发热量的计算 9.3. 1 按式((6)或式((7)计算空气干燥煤样的弹筒发热量q.d a) 恒温式 热量计 : ? Q6.d= EH C(t?+h})一(to+ha)+C〕一(9} +42) 式 中: Qb.d— 空气干燥煤样的弹筒发热量，单位为焦耳每克(J/g); E— 热量计的热容量，单位为焦耳每开尔文(J/K); 4,— 点火热，单位为焦耳(J); 9:— 添加物如包纸等产生的总热量，单位为焦耳(J); 水— 试样质量，单位为克(9); GB/T 213-2003 H— 贝克曼温度计的平均分度值;使用数字显示温度计时，H=1; ha— t。的毛细孔径修正值，使用数字显示温度计时，h, =0; 凡— t。的毛细孔径修正值，使用数字显示温度计时，h?=0. b) 绝热式热量计: Q,..,=EH C(t. +h.)一 (to + ho )〕一(9:+4z) 刀 万 (7) 9.3.2 按式(8)计算空气干燥煤样的恒容高位发热量Q...d Q-,d=Qb.W一((94. 1 Sb,.d + a Qb..d ) (8) 式 中: 岛..d— 空气干燥煤样的恒容高位发热量，单位为焦耳每克(J/g) ; Qb,.d— 空气干燥煤样的弹筒发热量，单位为焦耳每克(J/g) ; 民..a— 由弹筒洗液测得的煤的含硫量，单位为百分数(%);当全硫含量低于4.00%时，或发热量 大于14.60 MJ/kg时，用全硫(按GB/T 214测定)代替Sb,.d ; 94. 1— 空气干燥煤样中每1.00%硫的校正值，单位为焦耳(J); a— 硝酸生成热校正系数: 当Qb<16.70 MJ/kg,a=0.001 0; 当16. 70 MJ/kg25. 10 M1/kg,a=0.001 6, 加助燃剂后，应按总释热量考虑。 在需要测定弹筒洗液((8.2.9)中硫Sb,.d的情况下，把洗液煮沸2 min-3 min，取下稍冷后，以甲基红 (6.3)(或相应的混合指示剂)为指示剂，用氢氧化钠标准溶液((6. 2)滴定，以求出洗液中的总酸量，然后 按式(9)计算出弹筒洗液硫Sb..d(0o): Sb, d=(。X V/m一aQb-/60) X 1. 6 ··················⋯⋯(9) 式 中: C- 氢氧化钠标准溶液的物质的量浓度((6.2)，单位为摩尔每升(m01/L) ; v 滴定用去的氢氧化钠溶液体积，单位为毫升(mL) ; 60— 相当1 mmol硝酸的生成热，单位为焦耳(J) ; m— 称取的试样质量，单位为克(9); 1.6— 将每摩尔硫酸1/2(H}SO,)转换为硫的质量分数的转换因子; Sb.“也可按附录C进行测定。 注:这里规定的对硫的校正方法中，略去了对煤样中硫酸盐的考虑.这对绝大多数煤来说影响不大，因煤的硫酸盐 硫含量一般很低。但有些特殊煤样，硫酸盐硫的质量分数可达 0.5%以上。根据实际经验，煤样燃烧后，由于灰 的飞溅，一部分硫酸盐硫也随之落人弹筒，因此无法利用弹筒洗液来分别测定硫酸盐硫和其他硫。遇此情况， 为求高位发热量的准确，只有另行测定煤中的硫酸盐硫或可燃硫，然后做相应的校正。关于发热量大于 14. 60 NU/kg的规定，在用包纸或掺苯甲酸的情况下，应按包纸或掺添加物后放出的总热量来掌握。 10 热容量和仪器常数标定 10.1计算发热量所需热容量E和恒温式热量计法中计算冷却校正值所需的v-(t-t)关系曲线或仪 器常数k和A通过同一试验进行标定。 10.2 在不加衬垫的燃烧皿中称取经过干燥和压片的苯甲酸(6.4),苯甲酸片的质量以0. 9 g-1. 1 g 为宜 。 苯甲酸应预先研细并在盛有浓硫酸的干燥器中干燥3天或在600C-700C烘箱中干燥3h-4h，冷 却后压片 。 GB/T 213-2003 苯甲酸也可以在燃烧皿中熔融后使用。熔融可在1210C -126℃的烘箱中放置1h，或在酒精灯的 小火焰上进行，放人干燥器中冷却后使用。熔体表面出现的针状结晶，应用小刷刷掉，以防燃烧不完全。 10.3 根据所用热量计的类型(恒温式或绝热式)，按照发热量测定的相应步骤准备氧弹和内、外筒，然 后点火和测量温升。在恒温式热量计情况，开始搅拌5 min后准确读取一次内筒温度(几)，经10 min 后再读取一次内筒温度((to) o随后即按发热量测定步骤点火，记下外筒温度( t;)和露出柱温度(to )，并 继续进行到得出终点温度(t?)(见本标准第8. 2. 6---8. 2幻。然后再继续搅拌 10 min并记下内筒温度 (T.)，试验即告结束。在绝热式热量计情况，步骤同8.3。打开氧弹，注意检查内部，如发现有炭黑存 在，试验应作废。 10.4 根据观测数据，计算出vo.v，和对应的内、外筒温差((t--t,)见表1. 上述的t1为对实侧的外简温度按本标准第9. 1条注的方法校正贝克曼温度计基点所得的数值。 热容量标定试验结束之后 列出vo IV.及对应的内、外筒温差: v (t-t;) 表 1 t-t; Ta一to I=-10一 t，一Tp v?一一，1-6 - To +to2一。 t}+T}_2--一。 以二为纵坐标，以t-t,为横坐标作出。^'(t-t,)关系曲线如下图或用一元线性回归的方法计算出 k和A(计算方法见附录A.1)p 0- 005 口_no月 :.: - 0.001 ???? ? ?、? ? ? ??? ? ? - 0.002 一 0 0们， - 0.仪 4 - 0.005 图1 v w(t-tj)关系曲线 10.5 热容量标定中硝酸生成热可按式(10)求得: 4.“ QXMX0.0仍 5 式 中: 9n` 硝酸的生成热，单位为焦耳(J): Q 一苯甲酸的标准热值，单位焦耳每克(J!g); 二 苯甲酸的用量，单位为克(9); 。001 5- 苯甲酸燃烧时的硝酸生成热校正系数。 10 (10) GB/T 213-2003 10.6 按照本标准第9.1和9.2条的方法进行各项必要的校正。 10,7 热容量 E按式(11)计算 : QXm+9i+9} H[(t,+h,)一(to+ha)+C] 这里C的计算中所用的v。和v。应是根据每次试验中实测的(ta-t;),(t}-t)从v^-(t-t)关系曲 线中查得的值，或是由式((2)和式((3)计算，然后代人冷却校正公式以求出C值。 注:当例常测定中采用瑞一方公式计算冷却校正值时，热容量计算中也必须采用同一公式。 10.8 热容量标定一般应进行5次重复试验。计算5次重复试验结果的平均值(E)和标准差S。其相 对标准差不应超过。.20%;若超过。.20%，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值(修约至 1 I/K)作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过。20%，则应对试验条件和操作技 术仔细检查并纠正存在问题后，重新进行标定，舍弃已有的全部结果。 10,9 在使用新型热量计前，需确定其热容量的有效工作范围。方法是:用苯甲酸至少进行8次热容量 标定试验，苯甲酸片的质量一般从。.79至1.39，或根据被测样品可能涉及的热值范围(温升)确定苯 甲酸片的质量。在两个端点处，至少分别做2次重复测定。然后，以温升△t(t二一to)为横坐标，以热容 量E为纵坐标，绘制温升与热容量值的关系图。如果从图中观察到的热容量值在整个范围内没有明显 的系统性变化，该热量计的热容量可视为常数。如果从图中观察到的热容量值与温升有明显的相关性， 绘制出E和△t的相关图，或用一元线性回归的方法求得E和△t的关系式: E二 a + bAt ············ ，········ ·····一 (12) 并计算线性回归方程的估计方差Sz，其相对标准差不应超过。.20%，计算方法见附录A. 2。除了燃烧 不完全的试验结果必须舍弃，所有的结果都应包括在计算中。如果精密度满足要求，在测定试样的发热 量时，就可根据实际的温升△t用式(l2)确定所用的热容量值。(查图或用公式计算)。如果精密度不能 满足要求，应查找原因，解决问题后，进行一组新的标定。 10.10 热容量标定值的有效期为3个月，超过此期限时应重新标定。但有下列情况时，应立即重测: a) 更换量热温度计; b) 更换热量计大部件如氧弹头、连接环(由厂家供给的或自制的相同规格的小部件如氧弹的密 封圈、电极柱、螺母等不在此列); c) 标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差超过5 K; d) 热量计经过较大的搬动之后。 如果热量计量热系统没有显著改变，重新标定的热容量值与前一次的热容量值相差不应大于 0.25%，否则，应检查试验程序，解决问题后再重新进行标定。 缺乏确切的物理定义或偏离经典方法的高度自动化的热量计应增加标定频率，必要时，应每天进行 标定 。 11 结果的表述 弹筒发热量和高位发热量的结果计算到 1 J/g，取高位发热量的两次重复测定的平均值，按 GB/T 483数字修约规则修约到最接近的10 J/g的倍数，按J/g或MJ/kg的形式报出. 12 方法的精密度 发热量测定的重复性和再现性如表2规定: 表 2 重复性 限 再现性临界差 高位发热量 Q-.M折算到同一水分基)/(J/g) GB/T 213-2003 低位发热量的计算 1 恒容低位发热量 工业上是根据煤的收到基低位发热量进行计算和设计。煤的收到基恒容低位发热量的计算方法如 13): ?? ?? 式( 氨‘、，a=(吼 ，“一206H,d) X 100一 从100一M动 23M, ···········⋯ ⋯(13 式中 : Q........ 煤的收到基恒容低位发热量，单位为焦耳每克(J/g); Qs.....a 煤的空气干燥基恒容高位发热量，单位为焦耳每克(J/g); 从— 煤的收到基全水分(按GB/T 211测定)，单位为百分数(%); M.a 煤的空气干燥基水分(按GB/T 212测定)，单位为百分数(%); H,a 煤的空气干燥基氢含量(按GB/T 476或GB/T 15460测定)，单位为百分数(%)。 13.2 恒压低位发热量 由弹筒发热量算出的高位发热量和低位发热量都属恒容状态，在实际工业燃烧中则是恒压状态，严 格地讲，工业计算中应使用恒压低位发热量。如有必要，恒压低位发热量可按式((14)计算: Q-.P.-=〔qr，、“一212 HM一0.8(0.d+N.)」X100一M,100一M., 24.4M, ⋯⋯(14) 式 中: Q..t，F . 煤的收到基恒压低位发热量，单位为焦耳每克(J/g); qa 煤的空气干燥基氧含量(按GB/T 476计算)，单位为百分数(%); Nm 煤的空气干燥基氮含量(按GB/T 476测定)，单位为百分数(%)。 其余符号意义同前 注:(0.a t N.e)可从式(15)计算 (O}+ N.a )= 100一A d一A“一C.a一H.a一S".a ············⋯⋯(15) 14 各种不同基的煤的发热量换算 14. 1 高位发热量基的换算 煤的各种不同基的高位发热量按式((16)、式(7)、式((18)换算: Qa".， =Q.,,.dx Q盯d = Q-.d X 100一从 100一M.a Q...a.，一Q.,,.d X 100 100一M日 100 100一M.d一A} (18) 式 中 : 岛— 高位发热量，单位为焦耳每克(J/e>; AM— 空气干燥基煤样的灰分，单位为百分数(%); ar,ad,d,daf— 分别代表收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。 其余符号意义同前。 14. 2 低位发热量基的换算 煤的各种不同水分基的恒容低位发热量按式(19)换算: Q-1.- = (Q--d一206H,d) X 100一 M 100一M.a 23八」 GB/T 213-2003 式 中: Q- M— 水分为M的煤的恒容低位发热量，单位为焦耳每克(J/9); M一 煤样的水分，单位为百分数(%); 干燥基时M=。，空气干燥基时M=M,,，收到基时，M=M? 其余符号意义同前。 15 试验报告 试验结果报告应包括以下信息: a) 试样编号; b) 依据标准; c) 使用的方法; d) 试验结果; e) 与标准的任何偏离; f) 试验中出现的异常现象; K)试验日期。 GB/T 213-2003 附 录 A (规范性附录) 一元线性回归和标准差计算方法 A. 1 一元线性回归法求 k和 A 按照以下步骤求v= k (t-t,) +A中的k和A, 试验数据[以v为Y，以((t-t)为X]: Y; X; v, (t-t,), v2 (t-tf)i v? (t一t)， ‘一客(X‘一“，2一}lX‘一1 (}LX,)} 1,一艺(X一X) (Y一Y) ..........·..·.⋯⋯(A.1) 一:}X、二一n(客x-,，·cry， (A.2) 1,一E, (Y, - Y)“一 ‘一l? :}Y:一n(}Yi)2 ..........·..·.⋯⋯(A.3) (A.4) A一。一kX一工交二一*X工交X; TI 不几 左 1二万 ········。。。。。··⋯⋯(A.5) A. 2 一元线性回归法求热容量E与温升At的关系 A2.1以试验数据中的热容量E值为Y，以温升值At为X,按A1的步骤求出E=a+b " at中的a和bo A. 2.2 按式A. 6计算相关系数r 一h?lal} ··········。··。·。········⋯ ⋯ (A.6) A. 2.3 按式A. 6计算一元线性回归方程E=a+b " At的估计方差(剩余方差)S盆 S2 A. 2.4 回归方程的相对标准差(%)为: 相对标准差 l。一bl n一 2 。··。···················⋯⋯(A. 7) = (S. /E) X 100 (A.8) 式 中: S,,, 剩余标准差，S,一、属 ; F - n个热容量标定值的平均值。 A.