煤质分析中几种发热量之间的关系

【摘 要】本文对煤在不同条件下的几种发热量进行了分析，说明它们之间的关系及各种发热量的意义。

【关键词】煤炭；发热量；关系与意义

随着我国社会经济的快速发展，对能源的需求量也在不断加大。中国的能源消费结构中，煤炭占到三分之二以上。中国煤炭消费的五大方向为：发电（54.7%）、炼焦（9.5%）、化工生产（3%）、工业锅炉及民用（32.8%），由此可以看到，我国现阶段煤炭主要用途是燃烧产生热能，再转化为其他能量的过程。因此，煤的发热量是其重要的工艺性质。

单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量，称为煤的发热量（或称热值），一般用符号Q表示，发热量是以焦/克（J/g）或兆焦/千克（MJ/kg）为单位。 换算关系为：1MJ/kg=1000J/g。那么，测定煤的发热量有何意义？首先，煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大。其次，煤在燃烧或气化过程中，还须用煤的发热量计算热平衡、耗煤量和热效率。根据这些计算参数即可考虑改进操作条件和工艺过程，从而设法达到最大的热能利用率。

接下来我们逐一说明煤的几种发热量。首先是弹筒发热量Qb.ad ：

单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸、硫酸、液态水和固态的灰时放出的热量。测定弹筒发热量时，煤样是在充足的高压氧气中燃烧，这与煤在空气中燃烧有很大差别：煤在空气中燃烧：煤中NN2 煤在弹筒中燃烧：煤中NNOx+H2OHNO3（放热） ；煤在空气中燃烧：煤中SSO2 ，煤在弹筒中燃烧：煤中SH2SO4（放热） ；煤在空气中燃烧：煤中H2O（气态） 煤在弹筒中燃烧：煤中H2O（液态） （放热） ； 煤在空气中燃烧：恒压，气体向外做功，（放热少）煤在弹筒中燃烧：恒容，气体不向外做功，（放热多） 。因此，煤的弹筒发热量比煤在空气中燃烧产生的实际热量高，所以必须对弹筒发热量进行校正，使发热量的数值尽量接近煤在工业锅炉内燃烧所产生的实际热量。

空气干燥基恒容高位发热量Qgr，v，ad ：单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水和固态的灰时放出的热量。

收到基恒容低位发热量Qnet，v，ar ： 单位质量的试样在恒容条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水和固态的灰时放出的热量。

由于煤的燃烧条件不同，所以煤的发热量有恒容与恒压之分。其中恒容发热量是指单位质量的煤样在恒定容积内完全燃烧，无膨胀做功时的发热量。而恒压发热量是指单位质量的煤样在恒定压力下完全燃烧，有膨胀做功时的发热量。煤在锅炉内燃烧是在恒压下进行的，又有收到基恒压低位发热量。收到基恒压低位发热量Qnet，p，ar ：单位质量的试样在恒压条件下，在过量氧气中燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、气态水和固态的灰时放出的热量。发热量常用的基准，除了介绍过的几种发热量，煤的分析又有五种不同的基准。因此煤的发热量就可以有十五种不同的表示方法，但其中有些表示方法的实际应用意义不大。常用的有下列五种：空气干燥基弹筒发热量，Qb，ad；空气干燥基高位发热量，Qgr，ad；干基高位发热量，Qgr，d；干燥无灰基高位发热量，Qgr，daf；收到基低位发热量，Qnet，ar；

由此可见，煤的发热量是表征煤炭各种特征的综合指标，在煤质研究中也是一个十分重要的参数。煤的发热量也是反映煤化程度的指标，还常作为煤碳分类的指标。