CN106324015A - 一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，包括通过煤质分析，获取石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数；计算石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数分别与相应系数乘积的叠加累和；将石炭煤发热量常数与所述叠加累和作差，计算出石炭煤收到基底发热量；其中，石炭煤收到基低位发热量越大，则石炭煤质越好。本发明能够准确计算石炭煤收到基低位发热量，缩短煤炭的检验时间，最终达到提高电力生产效率的目的。

Description

一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法

技术领域

本发明属于火力发电领域，尤其涉及一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法。

背景技术

煤炭资源是我国的第一大能源，是工业发展所需的基础能源材料。我国煤炭资源非常丰富，占我国总能源的70％左右。

在国内煤炭贸易中，收到基低位发热量是一种最常用的发热量指标，其大小直接影响着贸易结算价格的高低，石炭煤收到基低位发热量越大代表着石炭煤质越好。按照国家标准，石炭煤在测定发热量的过程中相当繁琐，费时费力，不仅需要测定煤的发热量，还需要对煤的全水分、全硫、氢、水分和弹筒发热量进行一系列的测定实验，涉及天平、烘箱、马弗炉、测硫仪、元素分析仪等实验设备，项目测定实验特别复杂，需要设备稳定、仪器校准和实验操作三个步骤，一个收到基低位发热量实验至少要做2～3天。因此，在煤的验收、煤炭贸易中，迫切需要一种在保证计算石炭煤收到基低位发热量准确性的同时，能够缩短煤炭的检验时间的确定方法。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法。发明保留了全水分和水分的测量，省去了全硫、氢和弹筒发热量的测定，而仅仅只需要再测定挥发分即可，不仅还能够准确计算石炭煤收到基低位发热量，还能够缩短煤炭收到基低位发热量的检验时间，最终达到提高电力生产效率的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，包括：

步骤(1)：通过煤质分析，获取石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数；

步骤(2)：计算石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数分别与相应系数乘积的叠加累和；将石炭煤发热量常数与所述叠加累和作差，计算出石炭煤收到基底发热量；其中，石炭煤收到基低位发热量越大，则石炭煤质越好。

所述步骤(2)中石炭煤发热量常数为8423.6；石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数的相应系数分别为81.3、77.3和20.3。

所述石炭煤的全水分的获取过程为：

首先，测量出石炭煤样本干燥后的质量损失以及石炭煤样本总质量；

再将石炭煤样本干燥后的质量损失与石炭煤样本总质量的比值乘以100，即得到石炭煤的全水分。

所述石炭煤的干基灰分的获取过程为：

首先，测量出石炭煤水分和石炭煤的空干基灰分；

再将100减去石炭煤水分的差作为被除数，100作为除数，求得一个商；

最后，将求得的商与石炭煤的空干基灰分相乘，即得到石炭煤干基灰分。

所述石炭煤的干燥无灰基挥发分的获取过程为：

首先，测量出石炭煤水分和石炭煤的空干基挥发分，计算石炭煤水分和石炭煤的空干基挥发分累和；

再将100减去石炭煤水分和石炭煤的空干基挥发分累和的差作为被除数，100作为除数，求得一个商；

最后，将求得的商与石炭煤的空干基挥发分相乘，即得到石炭煤干基灰分。

石炭煤水分的获取过程为：

测量分析样石炭煤质量以及用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量；

将用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量与分析样石炭煤质量作商，再乘以100，即得到石炭煤水分。

用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量的测量过程为：

在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度＜0.2mm的分析样石炭煤1g±0.1g，称准至0.0002g，均匀的摊平在称量瓶中；

打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中，在一直鼓风的条件下，干燥1h；

从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温后称量；

进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥后的质量变化不超过0.0010g为止，选择检查性干燥后和检查性干燥前的质量中两者较小者作为用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量。

石炭煤的空干基灰分的获取过程为：

测量分析样石炭煤质量以及用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量；

将用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量与分析样石炭煤质量作商，再乘以100，即得到石炭煤的空干基灰分。

用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量的测量过程为：

在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度＜0.2mm的分析试样石炭煤1g±0.1g，称准至0.0002g，均匀摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g；

将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min，继续升温至815℃±10℃，并在此温度下灼烧1h；

从炉中取出灰皿，在空气中冷却后，移入干燥器中冷却至室温后称量；

进行检查性灼烧，温度为815℃±10℃，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止，以最后一次灼烧后的质量作为用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量。

石炭煤的空干基挥发分的获取过程为：

测量分析样石炭煤质量以及石炭煤加热后减少的质量；

将石炭煤加热后减少的质量与分析样石炭煤质量作商，乘以100，再减去石炭煤水分，即得到石炭煤的空干基挥发分。

石炭煤加热后减少的质量的测量过程为：

在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的瓷坩埚中，称取粒度小于0.2mm的分析样石炭煤1g±0.01g，称准至0.0002g，使煤样摊平；

将马弗炉预先加热到920℃，将放有坩埚的坩埚架送入恒温区，准确加热7min.

从马弗炉中取出坩埚，放在空气中冷却后，移入干燥器中冷却至室温后称量，即得到石炭煤加热后的质量；

再利用分析样石炭煤质量减去石炭煤加热后的质量，得到石炭煤加热后减少的质量。

本发明的有益效果为：

(1)本发明保留了全水分和水分的测量，省去了全硫、氢和弹筒发热量的测定，而仅仅只需要再测定挥发分即可，不仅还能够准确计算石炭煤收到基低位发热量，还能够缩短煤炭收到基低位发热量的检验时间，最终达到提高电力生产效率的目的。

(2)本发明能够准确计算石炭煤收到基低位发热量，至少缩短50％的煤炭收到基低位发热量检验时间，最终达到提高电力生产效率的目的；本发明的该方法能够预测当煤的灰分和水分变化时，发热量增加或降低的幅度，因此可以及时对煤炭调运以及装船配煤等起到指导作用，具有实用意义。

附图说明

图1是本发明的石炭煤收到基低位发热量的确定方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

图1是本发明的石炭煤收到基低位发热量的确定方法流程图。如图1所示的石炭煤收到基低位发热量的确定方法的具体过程包括以下步骤：

步骤(1)：通过煤质分析，获取石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数；

步骤(2)：计算石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数分别与相应系数乘积的叠加累和；将石炭煤发热量常数与所述叠加累和作差，计算出石炭煤收到基底发热量；其中，石炭煤收到基低位发热量越大，则石炭煤质越好。

其中，石炭煤收到基底发热量Q_net,ar的确定公式为：

Q_net,ar＝Q₀-αM_t-βA_d-γV_daf

其中，M_t：石炭煤的全水分；A_d：石炭煤的干基灰分；V_daf：石炭煤的干燥无灰基挥发分；Q₀：石炭煤发热量常数；α：石炭煤的全水分的系数；β：石炭煤的干基灰分的系数；γ：石炭煤的干燥无灰基挥发分的系数。

其中，α、β和γ均为大于0的常系数。

优选地，步骤(2)中石炭煤发热量常数Q₀选取值为8423.6；石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数的相应系数α、β和γ分别为81.3、77.3和20.3。

其中，将得到石炭煤收到基低位发热量乘以4.18×10^-3，可以完成收到基低位发热量单位的换算。

本发明中石炭煤收到基低位发热量Q_net,ar的计算公式为：

Q_net,ar＝8423.6-81.3M_t-77.3A_d-20.3V_daf

其中，Q_net,ar：石炭煤收到基低位发热量；M_t：石炭煤的全水分；A_d：石炭煤的干基灰分；V_daf：石炭煤的干燥无灰基挥发分。

一、在发明的具体实施过程中，首先制备煤样，煤样制备的过程包括：

1.1对原煤样进行空气干燥，尽可能在制样过程中减少水分损失，直到石炭煤的质量变化不超过0.1％为止。

1.2对经过空气干燥后的石炭煤进行破碎和缩分，破碎应该使用不明显生热、机内空气流动很小的设备如13mm破碎机或6mm破碎机进行，以免破碎过程中水分损失。缩分一般也应该在空气干燥后进行，缩分使用二分器进行。

1.3试样制完后，应该储存在不吸水、不透气的密封容器中，并准确称量，随时注意后期储存和运输过程中的水分变化。

二、石炭煤全水分的测定

2.1针对粒度＜13mm的石炭煤全水分测定：

2.1.1在预先干燥和已称量过的浅盘内迅速称取粒度＜13mm的石炭煤m为(500±10)g，(称准至0.1g)，平摊在浅盘中。

2.1.2将浅盘放入预先加热到(105～110)℃的空气干燥箱中，在鼓风条件下，干燥石炭煤2h。

2.1.3将浅盘取出，趁热称量(称准至0.1g)。

2.1.4进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥石炭煤的质量减少不超过0.5g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量作为计算依据。

2.2粒度＜6mm的石炭煤全水分测定

2.2.1在预先干燥和已称量过的称量瓶内迅速称取粒度＜6mm的石炭煤(10～12)g，(称准至0.001g)，平摊在浅盘中。

2.2.2将浅盘放入预先通入干燥氮气并加热到(105～110)℃的通氮干燥箱中，干燥石炭煤2h。

2.2.3从干燥箱中将称量瓶取出，立即盖上盖，在空气中放置5min，然后放入干燥器中，冷却至室温，称量(称准至0.001g)。

2.2.4进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥石炭煤的质量减少不超过0.01g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量作为石炭煤干燥后的剩余质量m₂。

2.3石炭煤全水分的计算

$M_t=\frac{m_1}{m}\×100$

式中：M_t——石炭煤的全水分，用质量分数表示(％)；

m——用于石炭煤全水分测定称取的石炭煤质量，单位为克(g)；

m₁——用于石炭煤全水分测定石炭煤干燥后的质量损失，单位为克(g)，m₁＝m-m₂。

三、干基灰分的计算

干基灰分的计算公式：

$A_d=\frac{100}{100-M_{ad}}\×A_{ad}$

式中：A_d——石炭煤的干基灰分，用质量分数表示(％)；

M_ad——石炭煤水分，用质量分数表示(％)；

A_ad——石炭煤的空干基灰分，用质量分数表示(％)。

3.1石炭煤水分的测定过程

在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度＜0.2mm的分析试样石炭煤m₃(1±0.1)g，称准至0.0002g，均匀的摊平在称量瓶中。

打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到(105～110)℃的干燥箱中，在一直鼓风的条件下，干燥1h。

从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温后称量。

进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥后的质量变化不超过0.0010g为止，选择检查性干燥后和检查性干燥前质量中两者较小者作为用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量m₄。

3.2石炭煤水分计算公式：

$M_{ad}=\frac{m_4}{m_3}\×100$

式中：M_ad——石炭煤水分的质量分数(％)；

m₃——用于测量石炭煤水分的称取的分析试验石炭煤的质量，单位为克(g)；

m₄——用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量，单位为克(g)。

四、空干基灰分的测定过程：

4.1.在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度＜0.2mm的分析试样石炭煤m₅(1±0.1)g，称准至0.0002g，均匀的摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g。

4.2.将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙。在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min。继续升温至(815±10)℃，并在此温度下灼烧1h。

4.3.从炉中取出灰皿，放在石棉板上，在空气中冷却至5min左右，移入干燥器中冷却至室温后称量。

4.4.进行检查性灼烧，温度为(815±10)℃，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止，以最后一次灼烧后的质量m₆为用于测量空干基灰分的灼烧后残留物质量。

4.5.煤的空干基灰分计算公式：

$A_d=\frac{m_6}{m_5}\×100$

式中：A_ad——空干基灰分的质量分数(％)；

m₅——用于测量空干基灰分称取的一般分析试验石炭煤的质量，单位为克(g)；

m₆——用于测量空干基灰分的灼烧后残留物质量，单位为克(g)。

五、石炭煤的干燥无灰基挥发分

石炭煤的干燥无灰基挥发分的计算公式：

$V_{daf}=\frac{100}{100-M_{ad}-A_{ad}}\×V_{ad}$

式中：V_daf——石炭煤的干燥无灰基挥发分，用质量分数表示(％)；

M_ad——石炭煤水分，用质量分数表示(％)；

A_ad——石炭煤的空干基灰分，用质量分数表示(％)；

V_ad——石炭煤的空干基挥发分，用质量分数表示(％)。

其中，空干基挥发分的测定过程为：

5.1.在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩埚中，称取粒度小于0.2mm的分析试验石炭煤煤样m₇(1±0.01)g，称准至0.0002g，轻轻振动坩埚，使煤样摊平，盖上盖，放在坩埚架上。

5.2.将马弗炉预先加热到920℃左右，打开炉门，迅速将放有坩埚的坩埚架送入恒温区，立即关上炉门并计时，准确加热7min。

5.3.从马弗炉中取出坩埚，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温后称量，即得到石炭煤加热后的质量m₈；

再利用分析样石炭煤质量m₇减去石炭煤加热后的质量m₈，得到石炭煤加热后减少的质量m₉。

5.4石炭煤的空干基挥发分计算公式；

$V_{ad}=\frac{m_9}{m_7}\×100-M_{ad}$

式中：V_ad——空干基挥发分的质量分数(％)；

m₇——用于空干基挥发分的测定称取的分析试验石炭煤的质量，单位为克(g)；

m₉——用于空干基挥发分的测定的石炭煤煤样加热后减少的质量，单位为克(g)；

M_ad——石炭煤水分的质量分数(％)。

最后，通过实验数据比较分析，如表1所示和表2所示。

表1传统方法测量与本发明计算得到的收到基低位发热量比较

表2传统方法测量与本发明计算得到的收到基低位发热量平均时间比较

通过表1可看出，本发明的该石炭煤收到基低位发热量确定方法计算出来的石炭煤收到基低位发热量与传统方法测定石炭煤收到基低位发热量相比，计算误差较小，因此，能够准确计算石炭煤收到基低位发热量。

根据表2可看出，本发明该石炭煤收到基低位发热量确定方法所采用总时间平均为8.3h，而传统方法测定石炭煤收到基低位发热量的时间为18.6h，本发明的该方法在保障石炭煤收到基低位发热量准确性的前提下，缩短了石炭煤收到基低位发热量的检验时间，最终达到提高电力生产效率的目的。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：通过煤质分析，获取石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数；

步骤(2)：计算石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数分别与相应系数乘积的叠加累和；将石炭煤发热量常数与所述叠加累和作差，计算出石炭煤收到基底发热量；其中，石炭煤收到基低位发热量越大，则石炭煤质越好。

2.如权利要求1所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，所述步骤(2)中石炭煤发热量常数为8423.6；石炭煤的全水分、石炭煤的干基灰分和石炭煤的干燥无灰基挥发分参数的相应系数分别为81.3、77.3和20.3。

3.如权利要求1所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，所述石炭煤的全水分的获取过程为：

首先，测量出石炭煤样本干燥后的质量损失以及石炭煤样本总质量；

再将石炭煤样本干燥后的质量损失与石炭煤样本总质量的比值乘以100，即得到石炭煤的全水分。

4.如权利要求1所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，所述石炭煤的干基灰分的获取过程为：

首先，测量出石炭煤水分和石炭煤的空干基灰分；

再将100减去石炭煤水分的差作为被除数，100作为除数，求得一个商；

最后，将求得的商与石炭煤的空干基灰分相乘，即得到石炭煤干基灰分。

5.如权利要求4所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，所述石炭煤的干燥无灰基挥发分的获取过程为：

首先，测量出石炭煤水分和石炭煤的空干基挥发分，计算石炭煤水分和石炭煤的空干基挥发分累和；

再将100减去石炭煤水分和石炭煤的空干基挥发分累和的差作为被除数，100作为除数，求得一个商；

最后，将求得的商与石炭煤的空干基挥发分相乘，即得到石炭煤干基灰分。

6.如权利要求4所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，石炭煤水分的获取过程为：

测量分析样石炭煤质量以及用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量；

将用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量与分析样石炭煤质量作商，再乘以100，即得到石炭煤水分。

7.如权利要求6所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量的测量过程为：

在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度＜0.2mm的分析样石炭煤1g±0.1g，称准至0.0002g，均匀的摊平在称量瓶中；

打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中，在一直鼓风的条件下，干燥1h；

从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温后称量；

进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥后的质量变化不超过0.0010g为止，选择检查性干燥后和检查性干燥前的质量中两者较小者作为用于测量石炭煤水分的干燥后残留物质量。

8.如权利要求4所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，石炭煤的空干基灰分的获取过程为：

测量分析样石炭煤质量以及用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量；

将用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量与分析样石炭煤质量作商，再乘以100，即得到石炭煤的空干基灰分。

9.如权利要求8所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量的测量过程为：

在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度＜0.2mm的分析试样石炭煤1g±0.1g，称准至0.0002g，均匀摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量不超过0.15g；

将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min，继续升温至815℃±10℃，并在此温度下灼烧1h；

从炉中取出灰皿，在空气中冷却后，移入干燥器中冷却至室温后称量；

进行检查性灼烧，温度为815℃±10℃，每次20min，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止，以最后一次灼烧后的质量作为用于测量石炭煤的空干基灰分的灼烧后残留物质量。

10.如权利要求5所述的一种石炭煤收到基低位发热量的确定方法，其特征在于，石炭煤的空干基挥发分的获取过程为：

测量分析样石炭煤质量以及石炭煤加热后减少的质量；

将石炭煤加热后减少的质量与分析样石炭煤质量作商，乘以100，再减去石炭煤水分，即得到石炭煤的空干基挥发分；其中，石炭煤加热后减少的质量的测量过程为：

在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的瓷坩埚中，称取粒度小于0.2mm的分析样石炭煤1g±0.01g，称准至0.0002g，使煤样摊平；

将马弗炉预先加热到920℃，将放有坩埚的坩埚架送入恒温区，准确加热7min.

从马弗炉中取出坩埚，放在空气中冷却后，移入干燥器中冷却至室温后称量，即得到石炭煤加热后的质量；

再利用分析样石炭煤质量减去石炭煤加热后的质量，得到石炭煤加热后减少的质量。