GB/T 213-2003 煤的发热量测定方法

ICS73.040

D21

夕户、七尔孑

GB/T213-2003

代替GB/T213-1996

煤的发热量测定方法

Determinationofcalorificvalueofcoal

(ISO1928:1995，Solidmineralfuels-Determinationof

grosscalorificvaluebythebombcalorimetricmethod，

andcalculationofnetcalorificvalue，NEW

2003-07-01发布2003-11-01实施

中华人民共和国发布

国家质量监督检验检疫总局

GB/T213-2003

目

月U舀NI

1范围1

，

‘

2规范性引用文件且

，

3单位和定义工.

3.1热量单位1

3.2弹筒发热量

3.3恒容高位发热量

3.4恒容低位发热量

3.5恒压低位发热量，〕

3.6热量计的有效热容量]弓

4原理························……，……Q

1

1.1高位发热量Q

4.2低位发热量Q

弓试验室条件心

6试剂和材料口

1

7仪器设备3

7.1热量计S

7.2附属设备

了.3天平

8测定步骤少

8.1概述

~

8.2恒温式热量计法六

训

8.3绝热式热量计法弓

8.4自动氧弹热量计法

一

9测定结果的计算z

9.1温度校正

9.2点火热校正岛

飞

丫

9.3弹筒发热量和高位发热量的计算︺

口

10热容量和仪器常数标定······························一·’‘，‘’“””’‘“”’”‘’.”’“””’”‘’““”’’‘“”“”’“

11结果的表述

1，

12方法的精密度J.‘孟

13低位发热量的计算1门

一

14各种不同基的煤的发热量换算犯

，

︵‘

.

IJ试验报告

丈

I

附录A(规范性附录)一元线性回归和标准差计算方法JI生，

A.1一元线性回归法求k和A，止

土今

r吐1

A.2一元线性回归法求热容量E与温升△t的关系·················································。·····一·ee︸

‘

A.3重复测定相对标准差的计算1三

丁

GB/T213-2003

，︵

附录B(资料性附录)计算举例················.·。·……工.曰

︸︵

B.1导言土.卜

.，︵匕

B.2试验记录工

︸土︹

B.3弹筒发热量计算卜

B.4恒容高位发热量计算17

.，71

B.5恒容低位发热量计算11

，门

1乙

B.6恒压低位发热量计算1

10

附录C(资料性附录)氢氧化钡滴定法测定弹筒硫二1口

es，曰

C.1试剂孟︺

10

C.2测定步骤口

︸10

C.3结果计算口

II

GB/T213-2003

前言

本标准对应于ISO1928:1995《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白

算》(英文版)。本标准与ISO1928:1995的一致性程度为非等效，其主要差异如下:

一一增加了对实验室的要求;

--一用推算法代替实测法计算内筒温度变化速度;

--一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);

一增加了具炸的硝羲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:

-}+1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

不标准代替Gl''T213--1996((煤的发热量测定方法

本标准与GB"一F‘213-1996相比。主要变化如下:

--一增加了恒压低位发热量的定义和计算举例(下版的3.5和附录B.6),

一一热容量标定重复性由极差401/K改为相对标准差0.20姚(1996年版的1,).J.=r,版湘冲.引;

一一删去第I1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l(，、弓年板

的11。本版的l.1.1);

一一方法的精密度中重复性限由150J厂g改为1'、)J-(1996年版的13，本版的1三。;

--一恒压低位发热L*计算公式中增加氮的修正项(1993年版的14.2.本版剑13.三:;

-一增加了不同基低位发热量的换算公式(几仁版以竺);

--一增加了对试验报告的要求(本版I,-,);

一一一增加汁算相对标准差方法的描述(本版附录勺:

--一增加一个测定弹筒洗液硫的方法(本版附录C);

本标准的附录八为规范性附录，附录B和附录C为资料ht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听实验室

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:

GB213一63.G=3213-74,GB213~一79，GTL3_.213一87-GB''T213--1996

GB/T213-2003

煤的发热量测定方法

1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不标准田条款。凡是注日期57引月文斤.共扭后0;F

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的各方研究

是否可使用这些文件的最新版本，几是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准

GB/T211煤中全水分的测定方法

GB/T212煤的I业分析方法(GB,'T212-2001,eqvISO11722:1999:eqvISO1171:1997:eqv

ISO562:1998)

GB/T214煤中全硫的测定方法(GB/T214-1996,egvISO331:1992)

GB/T476煤的元素分析方法(GB/T476-2001,egvISO626:1996:egvISO3.33:1996)

GB/T483煤炭分析试验方法一般规定

GB,/'T15460煤中碳和氢的测定方法电量一重量法

3单位和定义

3.1

热量单位heatunit

热量的单位为焦耳((J)o

1焦耳((J)=1牛顿(N)X1米(m)=1牛·米(N·m)

发热量测定结果以兆焦每千克(MJ/kg)或焦耳每克((J%g)表示。

3.2

弹筒发热量bombcalorificvalue

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，随燃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.应对燃烧产物的最终温度有所规定(ISO1928规定为25'C)。但在实际发热量测定时.由于具体条件的很

制。把燃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。温度薄升高1K.煤和

苯甲酸的燃烧热约降低((0.4Jig-1.3j1g)。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.

恒容高位发热量grosscalorificvalueatconstantvolume

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筒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netcalorificvalueatconstantvolume

GB/T213-2003

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。

J恒容低位发热量即白高位发热量减去水(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netcalorificvalueatconstantpressure

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effectiveheatcapacityofthecalorimeter

ri-3,.-热系统产生草位温度变化所需的热量t简称热容量)o通常以焦耳每开尔文((J/K表示。

4原理

4.1高位发热

受在较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

热七叼发热孔

弹内燃烧.氧弹热量1-f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f-a.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

夕、弹筒发热量中扣CL.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

低位发热量

'i"`+}i1J}恒容低位发P,叹和恒压低位发热量可以通过分析试样的高位发热量计算一算恒容低位发热

朴要匀道煤样牛水分称览的含1-.原则上计算恒压低位发热量还需知道煤样中氧和氮的含f_7.

5试验室条件

李丫补

﹄

进行贫热星洲定沟认验室.应为单独房间，不得在同一房门内同时进才犯顶目:

空混应保于札.、摘汾大测定室温交化不应超过10C,扭见以不越过土一叮毛厂;一℃范国为立。

空内立无强烈三气对流.因此不应有强烈的热源、冷掀和风扇等，试马过社中应避免开启

门窗

一试验室最好朝北.以巡免旧光照-}1扛否则热量计应放在不受阳光直射的地方

6试齐I和材料

6.1砚i((B典断肋”.三百‘纯度，不含可燃成分，不允许使用电解氧

6.2橄乌内标准溶液C(NaOH)、。.1Tn‘ol/L

庇台巧匀，表八垫料

取优级纯}ti氧化tii^}(CiB}丁629)4g,涪解于1vUU111-1经煮?5p冷却后的水甲，

瓶或塑料简内。拧紧益子。然后用优级纯苯二甲酸氢钾BGT/'(125”进行标定。

6.3甲基红指示剂)1g,I。

称取)(.2g甲基红(HG3-958一76).溶解在1n0m工J水中C

6.4苯甲酸摹准量热物质。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0.1mn:左右的铂、铜、镍丝或其他已知热值的金属丝或榨线，如使用棉线，则应选

用C,细匀匀.不涂蜡的白棉线各种点火丝点火时放出的热量如下:

铁丝:八几一。Tg

ra:铬丝:60001g

铜丝:2三OOJg

棉线:17吕i}二Jg

GB/T213-2003

6.6酸洗石棉绒使用前在800℃下灼烧30min,

6.7擦镜纸使用前先测出燃烧热:抽取3张^-4张纸，团紧，称准质量.放人燃烧ll;i.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。氧弹为双层金属钩成.其中汽有温度传感器.

氧弹本身组成了量热系统。

自动氧弹热量汁原则上应按照本标准第7章和第8章中的原理和规定没计和沟造，井按照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M`克((J9)或兆焦每千克

(vIJkg)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;由此进行的听有计

算都能人工验证，所用的计算公式应在仪器操作说明书中给出。计算中用到的附加热应清楚地确定.听

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而符介本标准的荃人

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冷差不大于.少:

准确度:标准煤祥测试结果与标准值之差都在不确定度范围内，或者用苯甲蛟作为样品进行三次发热登

测定，其平均值与标准热值之差不超过5oJ/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250mL-350mL，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板。

新氧弹和新换部件(弹筒、弹头、连接环)的氧弹应经20.0MPa的水压试验，证明无问题后方能度

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k;)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2000mL

3000mI.，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/T213-2003

7.1.4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10m-2,1^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0.1K之内或更低;非自动控温式外筒一静态式外筒，盛满水后其热容量应不小

于热量计热容量的三倍，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。0020min-'时.从试样点火到末期结束时的外筒温度变化小于0.16K:当冷却

常数约为。.0030min一’时.此温度变化应小于0.11K。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0.1K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