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(shí)煤按熱值計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)。煤作為動(dòng)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(jià)值愈大。同時(shí)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(shí)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(shí)，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(guó)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(guó)采用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量來劃分褐煤和長(zhǎng)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(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）所采用的熱量單位，也是我國(guó)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(guó)建國(guó)后長(zhǎng)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(shí)所吸收的熱量。

歐美一些國(guó)家多采用15Ccal，即1g純水從14.5C加熱到15.5C時(shí)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(guó)際會(huì)議上通過的國(guó)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(guó)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(shí)，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(guó)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(shí)，要了解是什莫溫度（C）或條件下的熱值（cal/g）,否則將會(huì)對(duì)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(guó)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(gè)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(shí)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(shí)，一般呈氣態(tài)氮逸出，而在彈筒中燃燒時(shí)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(shí)生成SO2氣體逸出，而在彈筒中燃燒時(shí)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(cè)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(cè)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?jī)烧咧g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(shí)，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(shí)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(duì)濕度96%時(shí)，測(cè)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(cè)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(gè)指標(biāo)。

（3）煤的彈筒發(fā)熱量的測(cè)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(cè)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，%。