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发热量的含义与测热原理
作者:管理员    发布于:2014-04-04 09:20:58    文字:【】【】【
煤的发热量高低与电力生产有着密切的关系,是锅炉得以稳定燃烧的必要条件,煤的发热量在各项煤质特性指标中居于首位,煤的发热量高低,主要取决于煤中可燃物(挥发份与固定碳)含量及其组成,同时与煤的燃烧条件有关。
关键词:发热量;热容量;完全燃烧;燃烧条件;燃烧产物
        1 煤的发热量在电力生产中的应用
        煤的发热量高低与电力生产有着密切的关系,电厂就是利用煤燃烧产生的热能转化为电能,煤的发热量在各项煤质特性指标中居于首位。是煤炭计价的主要依据,是计算电厂经济指标的主要参数,是锅炉得以稳定燃烧的必要条件,煤的发热量过低,将导致燃烧不稳定,甚至会出现锅炉灭火情况。煤的发热量过高,将导致燃烧室温度过高,有可能促使锅炉结渣的发生或增大结渣的严重程度,同时使排烟温度升高。故发热量的检测与应用在电厂中占有十分重要的地位。
        2 发热量的含义与测热原理
        2.1发热量的含义与单位
        所谓燃料发热量,是指单位质量的燃料完全燃烧产生的热量。
        发热量的单位为焦/克(J/G)。或兆焦/千克(MJ/KG)
        2.2测热原理
        称取一定量标准量热物质苯甲酸置于氧弹中。氧弹中充以一定压力的氧气,苯甲酸在氧弹中完全燃烧,所释放的热量,传给热量计量热系统,即内筒及水、浸没于水中的氧弹、搅拌器、温度计部分。根据牛顿冷却定律,将燃烧过程中量热系统与恒温环境之间的热交换进行修正,就可计算出热量计的热容量,或称能当量。它的含义,就是指量热系统升高1K(1℃)所吸收的热量。
        E=Qomo/(tn-to)+c
        当热量计热容量标定以后,就可测定燃烧发热量。当测定煤样时,是将一定量的煤样在与标定热容量完全相同的条件下燃烧,测出试样燃烧前后的内筒水温温差,即可按下式计算出煤的发热量
        公式:
        Q=E[(tn-to)+C]/m
        3 发热量的表示方法
        煤的发热量高低,主要取决于煤中可燃物(挥发酚与固定碳)含量及其组成,同时与煤的燃烧条件有关。
        根据不同的燃烧条件,其燃烧产物也就不完全相同,产生的热量也就有高有低。通常可将发热量分为弹筒发热量Qb,高位发热量Qgr及低位发热量Qnet。同时还有恒容与恒压发热量之分。恒压和恒容低位发热量之间的差值甚微,可忽略不计。
        3.1弹筒发热量
        是指量热仪实测的发热量,用符号Qb表示。
        单位质量的煤样在充有过量氧的氧弹中完全燃烧后所产生的热量,称为弹筒发热量。
在此条件下,煤中碳完全燃烧,生成二氧化碳;煤中氢完全燃烧产生水气,在氧弹中又冷凝成水;煤中硫在高压氧气下燃烧生成三氧化硫;少量氮转化为氮氧化物,它们溶于水生成硫酸与硝酸。由于上述各反应均为放热反应,因而弹筒发热量要高于煤在实际燃烧时放出的热量。
        3.2高位发热量
        表征煤的发热量高低的特性指标,常用高位发热量以Qgr表示。
        高位发热量相当于单位质量煤样置于氧弹中,在充足空气条件下完全燃烧所产生的热量。在此条件下煤中碳完全燃烧产生二氧化碳;煤中氢完全燃烧产生水气,在氧弹中又冷凝成水;煤中硫燃烧仅能产生二氧化硫;而不能形成三氧化硫,氮也不能形成氮氧化物,故不能产生硫酸与硝酸。由此可知,将弹筒发热量减去硫酸与二氧化硫生成热之差以及硝酸的生成热,即得到高位发热量。
        公式:Qgr,ad=Qb,ad-94.1Sb,ad-аb,ad
        3.3低位发热量
        低位发热量又称有效发热量或净热值,用Qnet表示
        单位质量的煤在锅炉中完全燃烧时所产生的热量,称为低位发热量。
        由于煤在锅炉中燃烧,煤中原有的水分及氢燃烧后所产生的水呈蒸汽状态随烟气排出,而在氧弹中则水蒸气又凝结水,故将高位发热量减去水的汽化热,就得到低位发热量。水的汽化热包括煤中水与氢燃烧后生成的水的二者汽化热之总合。
        公式:
        Qnet,ar=Qgr,ad×[(100-Mt)×(100-Mad)]-22.9(9Har+Mt)
        4 仪器组成
        SDACM5000系列定温自动量热仪主要由SDACM5000定温桶、SD-YD氧弹、SD-CYQ自动充氧器、SD测控接口、SD测控软件、计算机、打印机等组成。电子天平。
        5 仪器工作原理
        当实验准备就绪(氧弹已接好,实验参数输入)后,系统自动进入实验状态,自动完成内桶水量的称取和水温的调节;经过测温探头及测控电路准确地采集温度资料,按程序约定,自动完成整个实验过程,并自动计算、保存和打印测试结果。
        6 操作方法
        6.1定温桶注水
        在定温桶注水前,应仔细检查:
        (1)内桶是否有异物;
        (2)所有水泵进出水接管是否插接到位,有无变形状态;
        (3)放水口帽是否拧紧,溢水口是否打开(提示:放水口与溢水口接头固定在定温桶正面的下底部);
        (4)检查无误后,运行测控软件,系统自动检测水位或手动进入专家诊断,采用手动或自动加水,按提示加蒸馏水或去离子水到内桶,通过内桶自动向外桶注水,连续注水直至系统提示“水位合适”(手动加水时加到溢水),此时总水量约28kg。水加注完毕后(点击温度平衡),待温度平衡后即可进行实验。
        6.2氧弹的使用
        6.2.1氧弹使用前的检查
        氧弹出厂前已经进行了严格的质量检查,用户不必再拆装,但质量再检查是必不可少的,检查内容如下:
        (1)氧嘴有无松动现象;
        (2)支电极杆是否松动,挡火板(圆形不锈钢片)是否紧固;
        (3)坩埚支架是否固定良好;
        (4)进气孔是否畅通(弹芯部分);
        (5)氧弹弹桶及氧弹盖上的螺纹以及密封圈上有无异物;
        (6)充氧后置入水中有无气泡往上冒;
        (7)外观有无碰撞痕迹。
        6.2.2氧弹正确使用
        (1)将氧弹芯挂于氧弹支架上;
        (2)将已烘干的坩埚置于天平称量盘上,称出其质量。若是电子天平,则直接归零去皮;
        (3)干净镊子或角匙将试样(充分混匀过),放入已称重的坩埚内,记下其质量,将装有试样的坩埚放到氧弹的坩埚支架上;
        (4)将点火丝接到坩埚支架(氧弹电极杆)上并拧紧螺帽,使点火丝靠近或稍接触试样;
        (5)点火丝不得与坩埚接触。若是煤样,则点火丝不得插入煤中,应弯成圆弧形并尽量靠近煤样表面;
        (6)试样及点火丝装好后,平稳地将氧弹芯放入装有10ml蒸馏水的氧弹筒内,旋紧弹盖并平稳放到充氧器上充氧;
        (7)测试完成后用放气阀将氧弹中的残留气体放出。
        6.2.3自动充氧器的安装
        (1)安装前仔细检查各部件是否紧固,外观应无损坏和碰撞现象;
        (2)充氧器通过充氧导管与减压阀同氧气瓶连接起来,并紧固所有螺母;
        (3)打开氧气瓶总阀,调节减压器上的气压调节螺杆,使低气压表指示到2.8~3MPa的位置,此时整个气路应无漏气现象,否则重装直到正常为止;
        (4)充氧器试充氧,此时应无漏气且操作轻松自如,充氧器上压力表指示应与减压阀上的低压表指示基本一致。

 
 
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