煤的發(fā)熱量（一）

煤的發(fā)熱量，又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤完全燃燒所發(fā)出的熱量。

煤的發(fā)熱量時煤按熱值計(jì)價的基礎(chǔ)指標(biāo)。煤作為動力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟(jì)價值愈大。同時發(fā)熱量也是計(jì)算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計(jì)的參數(shù)。

煤的發(fā)熱量表征了煤的變質(zhì)程度（煤化度），這里所說的煤的發(fā)熱量，是指用1.4比重液分選后的浮煤的發(fā)熱量（或灰分不超過10%的原煤的發(fā)熱量）。成煤時代晚煤化程度低的泥炭發(fā)熱量低，一般為20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤發(fā)熱量增高到25～31MJ/Kg，煙煤發(fā)熱量繼續(xù)增高，到焦煤和瘦煤時，碳含量雖然增加了，但由于揮發(fā)分的減少，特別是其中氫含量比煙煤低的多，有的低于1%，相當(dāng)于煙煤的1/6，所以發(fā)熱量高的煤還是煙煤中的某些煤種。

鑒于低煤化度煤的發(fā)熱量，隨煤化度的變化較大，所以，一些國家常用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為區(qū)分低煤化度煤類別的指標(biāo)。我國采用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量來劃分褐煤和長焰煤。

（1）發(fā)熱量的單位

熱量的表示單位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制熱量單位Btu。

焦耳，是能量單位。1焦耳等于1牛頓(N)力在力的方向上通過1米的位移所做的功。

1J=1N×1m

1MJ=1000KJ

焦耳時國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）所采用的熱量單位，也是我國1984年頒布的，1986年7月1日實(shí)施的法定計(jì)量熱量的單位。煤的熱量表示單位：

J/g、KJ/g、MJ/Kg

卡（cal）是我國建國后長期采用的一種熱量單位。1cal是指1g純水從19.5C加熱到20.5C時所吸收的熱量。

歐美一些國家多采用15Ccal，即1g純水從14.5C加熱到15.5C時所吸收的熱量。

1cal(20Ccal)=4.1816J

1cal(15Ccal)=4.1855J

1956年倫敦第誤解蒸汽性質(zhì)國際會議上通過的國際蒸汽表卡的溫度比15Ccal還低，其定義如下：

1cal==4.1866J

從上看出，15Ccal中，每卡所含熱能比20Ccal還高。

英、美等國家仍采用英制熱量單位（Btu），其定義是：1磅純水從32F加熱到212F時，所需熱量的1/180。

焦耳、卡、Btu之間的關(guān)系

1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J)

1J=9471.58×10的負(fù)7次方Btu

20Ccal/g與Btu/1b的換算公式：

因?yàn)?Btu=1055.79J,1B=453.6g

所以1Btu/1b=1/1.8cal/g

1cal/g=1.8Btu/1b

由于cal/g的熱值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以國際貿(mào)易和科學(xué)交往中，尤其是采用進(jìn)口苯甲酸（標(biāo)明其cal/g）作為熱量計(jì)的熱容量標(biāo)定時，要了解是什莫溫度（C）或條件下的熱值（cal/g）,否則將會對燃燒的熱值產(chǎn)生系統(tǒng)偏高或偏低。

為了使熱量單位在國內(nèi)外統(tǒng)一，必須以J取代cal作為煤的發(fā)熱量表示單位。

（2）煤的各種發(fā)熱量名稱的含義

a.煤的彈筒發(fā)熱量（Qb）

煤的彈筒發(fā)熱量，是單位質(zhì)量的煤樣在熱量計(jì)的彈筒內(nèi)，在過量高壓氧（25～35個大氣壓左右）中燃燒后產(chǎn)生的熱量（燃燒產(chǎn)物的最終溫度規(guī)定為25C）。

由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時不能進(jìn)行的熱化學(xué)反應(yīng)。如：煤中氮以及充氧氣前彈筒內(nèi)空氣中的氮，在空氣中燃燒時，一般呈氣態(tài)氮逸出，而在彈筒中燃燒時卻生成N2O5或NO2等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒稅種生成硝酸，這一化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。另外，煤中可燃硫在空氣中燃燒時生成SO2氣體逸出，而在彈筒中燃燒時卻氧化成SO3，SO3溶于彈筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放熱反應(yīng)。所以，煤的彈筒發(fā)熱量要高于煤在空氣中、工業(yè)鍋爐中燃燒是實(shí)際產(chǎn)生的熱量。為此，實(shí)際中要把彈筒發(fā)熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發(fā)熱量。

b.煤的高位發(fā)熱量（Qgr）

煤的高位發(fā)熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產(chǎn)生的熱量。實(shí)際上是由實(shí)驗(yàn)室中測得的煤的彈筒發(fā)熱量減去硫酸和硝酸生成熱后得到的熱量。

應(yīng)該指出的是，煤的彈筒發(fā)熱量是在恒容（彈筒內(nèi)煤樣燃燒室容積不變）條件下測得的，所以又叫恒容彈筒發(fā)熱量。由恒容彈筒發(fā)熱量折算出來的高位發(fā)熱量又稱為恒容高位發(fā)熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恒壓的（大氣壓不變），其高位發(fā)熱量濕恒壓高位發(fā)熱量。恒容高位發(fā)熱量和恒壓高位發(fā)熱量兩者之間是有差別的。一般恒容高位發(fā)熱量比恒壓高位發(fā)熱量低8.4～20.9J/g,實(shí)際中當(dāng)要求精度不高時，一般不予校正。

c.煤的低位發(fā)熱量（Qnet）

煤的低位發(fā)熱量，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機(jī)質(zhì)中的氫燃燒后生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實(shí)際可以使用的熱量。

同樣，實(shí)際上由恒容高位發(fā)熱量算出的低位發(fā)熱量，也叫恒容低位發(fā)熱量，它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。

d.煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量（Qmaf）

恒濕，是指溫度30C，相對濕度96%時，測得的煤樣的水分（或叫最高內(nèi)在水分）。煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量，實(shí)際中是不存在的，是指煤在恒濕條件下測得的恒容高位發(fā)熱量，除去灰分影響后算出來的發(fā)熱量。

恒濕無灰基高位發(fā)熱量是低煤化度煤分類的一個指標(biāo)。

（3）煤的彈筒發(fā)熱量的測試要點(diǎn)見GB213-87。

（4）煤的高位發(fā)熱量計(jì)算

煤的高位發(fā)熱量計(jì)算公式為：

Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad

式中：

Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;

Qb,ad——分析煤樣的彈筒發(fā)熱量，J/g;

Sb,ad——由彈筒洗液測得的煤的硫含量，%；

95——煤中每1%（0.01g）硫的校正值，J/g;

a——硝酸校正系數(shù)。

（5）煤的低位發(fā)熱量的計(jì)算

Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad

式中：

Qnet,ad——分析煤樣的低位發(fā)熱量，J/g;

Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g；

Had——分析煤樣氫含量，%；

Mad——分析煤樣水分，%。