GB/T 213-1996 煤的发热量测定方法

GB/T213一1996

前言

本标准是根据国际标准ISO1928:1995((氧弹量热法测定高位发热量和计算低位发热量的方法》和

GB483-87((煤质分析试验方法一般规定》进行修订的。在技术内容上与该国际标准一致。本标准是对

GB213-87的修订，保留了GB213-87中的主要技术内容，增加了对自动量热仪使用的规定，修改了

某些符号，使之符合GB483-87的规定，并删除了某些过时的或不必要的技术规定。

本标准从生效之日起，同时代替GB213-87,

本标准的附录A是提示的附录

本标准的附录B是标准的附录。

本标准由中华人民共和国煤炭工业部提出。

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:煤炭工业部煤炭科学研究总院北京煤化所。

本标准主要起草人李英华

中华人民共和国国家标准

GB/T213一1996

煤的发热量测定方法

代替GB213-87

Determinationofcalorific

valueofcoal

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，适用于泥炭、褐煤、烟煤、无烟

煤和碳质页岩，以及焦炭的发热量测定。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文，本标准出版时，所示版本均

为有效所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T212-91煤的工业分析方法

GB/T214-83煤中全硫的测定方法

GB/T476-91煤的元素分析方法

GB483-87煤质分析试验方法一般规定

3定义

3.1热量单位

热量的单位为J(焦耳)

1J=1N·m(牛顿·米)=10'erg(尔格)

注我国过去惯用的热量单位为20℃卡.以下简称卡(-l)Ical(20C)=4.1816J,

3.2发热量的表示方法

发热量测定结果WMJ/kg(兆焦/千克)表示。

3.2.1弹筒发热量

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，随嫩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。但在实际发热量测定时，由于具体条件的限制，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。温度每升高1K,煤和苯甲酸的燃烧热约降低

0.4-1.3J/9.-411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,ihi

无需加以考虑

3_2_2恒容高位发热量

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称为恒容高位发热量

高位发热量也即由弹筒发热量减去硝酸和硫酸校正热后得到的发热量。

3.2.3恒容低位发热量

~一-一一一一一一.

国家技术监督局1996一12一19批准1997-07-01实施

GB/'r213一1996

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，气态水以及固态灰时放出的热量称为恒容低位发热量。

低位发热量也即由高位发热量减去水(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

3.3有效热容量

量热系统在试验条件下温度上升1K所需的热量称为热量计的有效热容量(以下简称热容量)，以

J/K表示。

4原理

煤的发热量在氧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弹

内燃烧。氧弹热量计的热容量通过在相似条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定，根据试样点燃

前后量热系统产生的温升，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。

从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热(硫酸与二氧化硫形成热之差)后即得高位发热量。

对煤中的水分(煤中原有的水和氢燃烧生成的水)的气化热进行校正后求得煤的低位发热量。

试验室条件

51试验室应设有一单独房间，不得在同一房间内同时进行其他试验项目。

25室温应尽量保持恒定，每次测定室温变化不应超过1K，通常室温以不超出15-30℃范围为宜。

53室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源和风扇等，试验过程中应避免开启门窗。

45试验室最好朝北，以避免阳光照射，否则热量计应放在不受阳光直射的地方。

试剂和材料

氧气99.5%纯度，不含可燃成分，因此不允许使用电解氧。

:.;

氢氧化钠标准溶液:c(NaOH)=0.1mol/L

称取优级纯氢氧化钠(GB/T629)4g,溶解于1000mL经煮沸冷却后的水中，混合均匀，装入塑料

瓶或塑料筒内，拧紧盖子。然后用优级纯苯二甲酸氢钾(GB/T1257)进行标定。

6.3甲基红指示剂2g/L,

称取0.2g甲基红(HG3-958-76),溶解在100mL水中。

6.4量热标准物质二等或二等以上，经计量机关检定并标明热值的苯甲酸。

6.5点火丝，直径0.1mm左右的铂、铜、镍丝或其他已知热值的金属丝，如使用棉线，则应选用粗细均

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:6700J/g

镍铬丝:6000J/g

铜丝:2500J/g

棉线:17500J/g

6.6酸洗石棉绒使用前在800℃下灼烧30min,

6.了擦镜纸使用前先测出燃烧热。方法:抽取3-4张纸，团紧，称准质量，放人燃烧皿中，然后按常规方

法测定发热量。取三次结果的平均值作为标定值。

了仪器设备

7.，热量计

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。

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无水热量计的内筒、搅拌器和水被一个金属块代替，氧弹本身组成了量热系统。氧弹为双层金属构

成，其中嵌有温度传感器。这种热量计是高度自动化的，只要能满足热量计精度和准确度要求，就可使

用

通用热量计包括以下主件和附件。

7.1.1氧弹

由耐热、耐腐蚀的镍铬或镍铬钥合金钢制成，需要具备三个主要性能;

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250^350mL，弹盖上应装有供充氧和排气的阀门以及点火电源的接线电极。

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

用。此外，应经常注意观察与氧弹强度有关的结构，如杯体和连接环的螺纹、氧气阀、出气阀和电极同弹

盖的连接处等，如发现显著磨损或松动，应进行修理，并经水压试验后再用。

另外，还应定期对氧弹进行水压试验，每次水压试验后，氧弹的使用时间不得超过2年。

7.1.2内筒

用紫铜、黄铜或不锈钢制成，断面可为侧形，菱形或其他适当形状。筒内装水2000-3000ml，以能

浸没氧弹(进、出气阀和电极除外)为准。

内筒外面应电镀抛光，以减少与外筒间的辐射作用。

7.1.3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;原则上要保持两者

之间有10^-12mm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。盛满水的外筒的热容量应不小于热量计热容量的5

倍，以便保持试验过程中外筒温度基本恒定。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。.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。外筒中装有加热装置，通过自动控温装置，外筒水

温能紧密跟踪内筒的温度。外筒的水还应在特制的双层盖中循环。

自动控温装置的灵敏度应能达到使点火前和终点后内筒温度保持稳定((5min内温度变化平均不

超过。.0005K/min);在一次试验的升温过程中，内外简间热交换量应不超过20Jo

7.1.4搅拌器

螺旋桨式或其他形式。转速400^-600r/min为宜，并应保持稳定。搅拌效率应能使热容量标定中由

点火到终点的时间不超过10min，同时又要避免产生过多的搅拌热(当内、外筒温度和室温一致时，连

续搅拌10min所产生热量不应超过120J),

7.1.5量热温度计

内筒温度测量误差是发热量测定误差的主要来源。对温度计的正确使用具有特别重要的意义。

a)玻璃水银温度计

常用的玻璃水银温度计有两种:一种是固定测温范围的精密温度计，一种是可变测温范围的贝克曼

温度计。两者的最小分度值应为。.01K。使用时应根据计量机关检定证书中的修正值做必要的校正两

种温度计都应进行刻度修正(贝克曼温度计称为孔径修正)。贝-or,0AfV计t,-k个修不洁补抹右一木孙

为’半‘均分度值”的修正值。

b)数字式量热温度计

需经过计量机关的检定，证明其分辨率为0.001K,测温准确度至少达到。.002K(经过校正后)，以

保证测温的准确性。

7.2附属设各

Gs/T213一1996

72‘-，温度计读数放大镜和照明灯

为了使温度计读数能估计到。.001K,需要一个大约5倍的放大镜。通常放大镜装在一个镜筒中，

简的后部装有照明灯，用以照明温度计的刻度。镜简借适当装置可沿垂直方向上、下移动，以便跟踪观察

温度计中水银柱的位置。

7.2.2振荡器

电动振荡器，用以在读取温度前振动温度计，以克服水银柱和毛细管间的附着力。如无此装置，也可

用套有橡皮管的细玻璃棒等敲击。

7.2.3燃烧皿

铂制品最理想，一般可用镍铬钢制品。规格可采用高17-18mm、底部直径19^20mm、上部直径

25^26mm，厚。.5mm其他合金钢或石英制的燃烧皿也可使用，但以能保证试样燃烧完全而本身又不

受腐蚀和产生热效应为原则。

7.2.4压力表和氧气导管

压力表由两个表头组成:一个指示氧气瓶中的压力，一个指示充氧时氧弹内的压力。表头上应装有

减压阀和保险阀。压力表每2年应经计量机关检定一次.以保证指示正确和操作安全。

压力表通过内径1-2mm的无缝铜管与氧弹连接，或通过高强度尼龙管与充氧装置连接，以便导

入氧气。

压力表和各连接部分禁止与油脂接触或使用润滑油。如不慎沾污，必须依次用苯和酒精清洗，并待

风干后再用。

7.2.5点火装置

点火采用12^-24V的电源，可由220V交流电源经变压器供给。线路中应串接一个调节电压的变

阻器和一个指示点火情况的指示灯或电流计口

点火电压应预先试验确定。方法:接好点火丝，在空气中通电试验。在熔断式点火的情况下，调节电

压使点火丝在1-2s内达到亮红;在棉线点火的情况下，调节电压使点火丝在4-5s内达到暗红。电压

和时间确定后，应准确测出电压、电流和通电时间，以便计算电能产生的热量。

如采用棉线点火，则在遮火罩以上的两电极柱间连接一段直径约0.3mm的镍铬丝，丝的中部预先

绕成螺旋数圈，以便发热集中。根据试样点火的难易，调节棉线搭接的多少。

7.2.6压饼机

螺旋式或杠杆式压饼机。能压制直径10mm的煤饼或苯甲酸饼。模具及压杆应用硬质钢制成，表面

光洁，易于擦拭。

7.2.7秒表或其他能指示10s的计时器。

7.3天平

7.3.1分析天平:感量0.1mg,

7.3.2工业夭平:载量4-5kg,感量1R.

8测定步骤

8门恒温式热量计法

8.1.1在燃烧皿中精确称取分析试样(小于。.2mm)0.9-1.1g(称准到0.0002g),

燃烧时易于飞溅的试样，先用已知质量的擦镜纸包紧再进行测试，或先在压饼机中压饼并切成2^-

4mm的小块使用。不易燃烧完全的试样，可先在燃烧皿底铺上一个石棉垫，或用石棉绒做衬垫(先在皿

底铺上一层石棉绒，然后以手压实)。石英燃烧皿不需任何衬垫。如加衬垫仍燃烧不完全，可提高充氧压

力至3.2MPa，或用已知质量和热值的擦镜纸包裹称好的试样并用手压紧，然后放人燃烧皿中。

8.1.2取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上，注意与试样保持良好接触或保持微

小的距离(kf具下溅和易'ltk的煤).并沐章如伸点火丝榕触撇1.0皿.以争形fib短路而导致R火尖败，其罕

Gs/T213一1996

烧毁燃烧皿。同时还应注意防止两电极间以及燃烧皿与另一电极之间的短路。

往氧弹中加人10mL蒸馏水。小心拧紧氧弹盖，注意避免燃烧皿和点火丝的位置因受震动而改变，

往氧弹中缓缓充入氧气，直到压力到2.8-3.0MPa，充氧时间不得小于15s;如果不小心充氧压力超过

3.3MPa,停止试验，放掉氧气后，重新充氧至3.2MPa以下。当钢瓶中