1、實(shí)訓(xùn)七 煤的發(fā)熱量測(cè)定GB/T213-2008煤的發(fā)熱量測(cè)定方法規(guī)定用氧彈量熱法測(cè)定煤的高位發(fā)熱量，本試驗(yàn)采用自動(dòng)恒溫式熱量計(jì)測(cè)定煤的高位發(fā)熱量。一、試驗(yàn)?zāi)康?.掌握煤的發(fā)熱量測(cè)定原理及恒溫式熱量計(jì)測(cè)定煤發(fā)熱量的步驟和方法。2.了解熱容量及儀器常數(shù)的標(biāo)定方法。二、試驗(yàn)原理一定量的分析試樣在氧彈熱量計(jì)中，在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，熱量計(jì)的熱容量通過在相近條件下燃燒一定量的基準(zhǔn)量熱物苯甲酸來確定，根據(jù)試樣燃燒前后量熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫升，并對(duì)點(diǎn)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（氧彈反應(yīng)中形成的水合硫酸與氣態(tài)二氧化硫的形成熱之差）即得高位發(fā)熱量。三

2、、試劑和材料1.氧氣：至少99.5%純度，不含可燃成分，不允許使用電解氧；壓力足以使氧彈充氧至3.0MPa。2.苯甲酸：基準(zhǔn)量熱物質(zhì)，二等或二等以上，其標(biāo)準(zhǔn)熱值經(jīng)權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)確定。3.點(diǎn)火絲：直徑0.1mm左右的鉑、銅、鎳絲或其他已知熱值的金屬絲或棉線，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(diǎn)火絲點(diǎn)火時(shí)放出的熱量如下：鐵絲：6700J·g-1；鎳鉻絲：6000J·g-1；銅絲：2500J·g-1；棉線：17500J·g-1。4.點(diǎn)火導(dǎo)線：直徑0.3mm左右的鎳鉻絲。5.酸洗石棉絨：使用前在800下灼燒30min。6.擦鏡紙：使用前先測(cè)出燃燒熱

3、。抽取34張紙，團(tuán)緊，稱準(zhǔn)質(zhì)量，放入燃燒皿中，按常規(guī)方法測(cè)定發(fā)熱量。取三次結(jié)果的平均值作為擦鏡紙熱值。四、儀器設(shè)備1.自動(dòng)恒溫式熱量計(jì)1）儀器結(jié)構(gòu)：自動(dòng)恒溫式熱量計(jì)由燃燒氧彈、內(nèi)筒、外筒、攪拌器、水、溫度傳感器、試樣點(diǎn)火裝置、溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)構(gòu)成，其量熱系統(tǒng)被包圍在充滿水的雙層夾套（外筒）中。在每次試驗(yàn)中應(yīng)以打印或其他方式記錄并給出詳細(xì)的信息，如觀測(cè)溫升，冷卻校正值（恒溫式）、有效熱容量、樣品質(zhì)量和樣品編號(hào)、點(diǎn)火熱和其他附加熱等，以使操作人員可以對(duì)由此進(jìn)行的所有計(jì)算都能進(jìn)行人工驗(yàn)證，所用的計(jì)算公式在儀器操作說明書中給出。計(jì)算中用到的附加熱應(yīng)清楚地確定，所用的點(diǎn)火熱，副反應(yīng)熱的校正應(yīng)該明確說明

4、。2）氧彈：由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成，容積為250350mL，需要具備三個(gè)主要性能：（1）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)；（2）能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓；（3）試驗(yàn)過程中能保持完全氣密。3）內(nèi)筒：用紫銅、黃銅或不銹鋼制成，斷面可為橢圓形、菱形或其他適當(dāng)形狀。筒內(nèi)裝水通常為20003000mL，以能浸沒氧彈（進(jìn)、出氣閥和電極除外）為準(zhǔn)。內(nèi)筒外面應(yīng)高度拋光，以減少與外筒間的輻射作用。4）外筒：為金屬制成的雙壁容器，并有上蓋。外壁為圓形，內(nèi)壁形狀則依內(nèi)筒的形狀而定；外筒應(yīng)完全包圍內(nèi)筒，內(nèi)外筒間應(yīng)有1012mm的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內(nèi)

5、筒。恒溫式熱量計(jì)配置恒溫式外筒。盛滿水后其熱容量應(yīng)不小于熱量計(jì)熱容量的5倍，以便試驗(yàn)過程中保持外筒溫度基本恒定。外筒外面可加絕熱保護(hù)層，以減少室溫波動(dòng)的影響。用于外筒的溫度計(jì)應(yīng)有0.1K的最小分度值。5）攪拌器：螺旋槳式或其他形式，轉(zhuǎn)速400600r·min-1為宜并應(yīng)保持恒定。攪拌器軸桿應(yīng)有較低的熱傳導(dǎo)或與外界采用有效的隔熱措施，以盡量減少量熱系統(tǒng)與外界的熱交換。攪拌器的攪拌效率應(yīng)能使熱容量標(biāo)定中由點(diǎn)火到終點(diǎn)的時(shí)間不超過10min，同時(shí)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(shí)，連續(xù)攪拌10min所產(chǎn)生的熱量不應(yīng)超過120J。6）量熱溫度計(jì)：現(xiàn)主要使用的是數(shù)字顯示溫度計(jì)，

6、可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃水銀溫度計(jì)。這些溫度計(jì)是由諸如鉑電阻、熱敏電阻以及石英晶體共振器等配備合適的電橋，零點(diǎn)控制器、頻率計(jì)數(shù)器或其他電子設(shè)備構(gòu)成，它們均應(yīng)經(jīng)過計(jì)量部門檢定，達(dá)到0.001K的分辨率為可用。2.附屬設(shè)備1）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1718mm、底部直徑1920mm、上部直徑2526mm，厚0.5mm，其他合金鋼或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。2）壓力表和氧氣導(dǎo)管：壓力表由兩個(gè)表頭組成，一個(gè)指示氧氣瓶中的壓力，一個(gè)指示充氧時(shí)氧彈內(nèi)的壓力。表頭上應(yīng)裝有減壓閥和保險(xiǎn)閥。壓力表通過內(nèi)徑12mm的無縫銅管與氧彈連接

7、，或通過高強(qiáng)度尼龍管與充氧裝置連接，以便導(dǎo)入氧氣。3）壓餅機(jī)：螺旋式、杠桿式或其他形式壓餅機(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。3.天平1）分析天平：感量0.0001g。2）工業(yè)天平：載量45kg，感量0.5g。五、測(cè)定步驟1.按照儀器說明書安裝和調(diào)節(jié)熱量計(jì)。2.在燃燒皿中稱取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣或水煤漿干燥試樣0.91.1g，稱準(zhǔn)到0.0002g，然后將燃燒皿裝入氧彈的坩鍋架上。3.取一段已知熱值的點(diǎn)火絲，兩端分別接在氧彈的兩個(gè)電極柱上，彎曲點(diǎn)火絲接近試樣，注意與試樣保持良好接觸或保持微小的距離（對(duì)易飛濺和易燃的煤）；并注意勿使點(diǎn)火

8、絲接觸燃燒皿，以免形成短路而導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，甚至燒毀燃燒皿。同時(shí)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。當(dāng)用棉線點(diǎn)火時(shí)，把已知質(zhì)量的棉線的一端固定在已連接到兩電極柱上的點(diǎn)火導(dǎo)線上（最好夾緊在點(diǎn)火導(dǎo)線的螺旋中），另一端搭接在試樣上，根據(jù)試樣點(diǎn)火的難易，調(diào)節(jié)搭接的程度。對(duì)于易飛濺的煤樣，應(yīng)保持微小的距離。4.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(diǎn)火絲的位置因受震動(dòng)而改變。有的恒溫自動(dòng)量熱計(jì)需人工往氧彈中緩緩充入氧氣，直至壓力到2.83.0MPa，達(dá)到壓力后的持續(xù)充氧時(shí)間不得少于15s；如果不小心充氧壓力超過3.2MPa，應(yīng)停止試驗(yàn)，放掉氧氣后，重新充氧至3.2MP

9、a以下。有的恒溫自動(dòng)量熱計(jì)不需人工往氧彈中充入氧氣。5.按儀器操作說明書進(jìn)行其余步驟的試驗(yàn)，直至結(jié)束試驗(yàn)。6.結(jié)束試驗(yàn)后，取出氧彈，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(yàn)應(yīng)作廢。需要時(shí)，用蒸餾水充分沖洗氧彈內(nèi)各部分、放氣閥，燃燒皿內(nèi)外和燃燒殘?jiān)话讶肯匆海ü布s100mL）收集在一個(gè)燒杯中供測(cè)硫使用。7.試驗(yàn)結(jié)果被打印或顯示后，校對(duì)輸入的參數(shù)，確定無誤后報(bào)出結(jié)果。六、試驗(yàn)結(jié)果表述與方法精密度試驗(yàn)結(jié)果表述與方法精密度見教材相關(guān)內(nèi)容。七、注意事項(xiàng)1.新氧彈和新?lián)Q部件（彈筒、彈頭、連接環(huán)）的氧彈應(yīng)經(jīng)20.0MPa的水壓試驗(yàn)，證明無問

10、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)，如彈筒和連接環(huán)的螺紋、進(jìn)氣閥、出氣閥和電極與彈頭的連接處等，如發(fā)現(xiàn)顯著磨損或松動(dòng)，應(yīng)進(jìn)行修理，并經(jīng)水壓試驗(yàn)合格后再用。氧彈還應(yīng)定期進(jìn)行水壓試驗(yàn)，每次水壓試驗(yàn)后，氧彈的使用時(shí)間一般不應(yīng)超過2年。當(dāng)使用多個(gè)設(shè)計(jì)制作相同的氧彈時(shí)，每一個(gè)氧彈都應(yīng)作為一個(gè)完整的單元使用。氧彈部件的交換使用可能導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的事故。2.壓力表每2年應(yīng)經(jīng)計(jì)量部門檢定一次，以保證指示正確和操作安全。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，應(yīng)依次用苯和酒精清洗，并待風(fēng)干后再用。3.當(dāng)鋼瓶中氧氣壓力降到5.0MPa以下時(shí)，充氧時(shí)間應(yīng)酌量延長，壓力降到4.0MPa以下時(shí)，應(yīng)更換新的鋼瓶氧氣。4.燃燒時(shí)易于飛濺的試樣，可用已知質(zhì)量的擦鏡紙包緊后再進(jìn)行測(cè)試，或先在壓餅機(jī)中壓餅并切成粒度約為24mm的小塊使用。不易燃燒完全的試樣，可用石棉絨做襯墊（先在皿底鋪上一層石棉絨，然后以手壓實(shí)）。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。需快速測(cè)定水煤漿的發(fā)熱量時(shí)，也可稱取水煤漿試樣