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自动化量热仪在煤发热量检验中影响因素浅析

提供者:鹤壁冶金仪器设备(集团)公司   发布时间:2013/8/21 9:22:48  阅读次数:1392次  进入该公司店铺

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煤炭质量的好坏,通常用其发热量、灰分、硫分和挥发分进行综合评价。对于动力用煤,发热量尤为重要,发热量是其计价的重要指标。因此,对其准确检测有着十分重要的意义。

1 弹筒式量热仪的工作原理
根据煤在燃烧反应中放出的热量,采用绝热式( 或者恒温式) 阻止外部热量对检测影响的方法,进行计算机自动测试。
按照 GB/T 213 的相关规定,发热量检验过程中要注意内筒温度的稳定( 指含感温探头、点火电极、搅拌桨、吸热物质和氧弹部分一起组成的系统稳定。通常用 30 s 内的温度变化是否超过 0.05K 来衡量) 。
1. 1 吸热系统
依据的是两个不同物质接触,从高温向低温传热,直至平衡的热交换规律。其热交换过程中吸收( 或者放出) 热量 Q = m·c·△t。其中 c 为比热容,是指使单位质量物质改变单位温度时的吸收或释放的内能。它是物质的固有属性,只与物质的形态有关; 该系统选用蒸馏水作为热量的交换介质。煤、点火丝和添加物的化学能被激发( 点燃) ,燃烧时释放其能量,以热的形式存在; 依热传递的规律,将所释放出的热量传给氧弹,再传给水。
在发热量检测中,上述指标特指量热仪的热容量E( 单位为 J / K) 。系统通过对水温度变化前后的温度差的测量来进行分析。
1. 2 计算机控制系统
计算机控制系统是整个检测过程中的重要环节。通过铂电阻对温度进行感应,以电压的形式输出。通过惠斯登电桥的调节,在经过信号放大、A/D 变换,送计算机处理成为温度值。获取点火时的水温度( 称之为初始温度) 和热平衡后水的温度( 称之为终止温度) ,以便进行后续发热量的计算。
应对自动检测过程进行有效的监管和控制: 开始、点火、搅拌、内桶温度、结束判断等。
1. 3 计算机计算系统
主要根据弹筒发热量 Q= E·[( tn- t0+ C) –q1– q2]/m 等一些公式进行计算。详细内容请参阅国标和产品使用说明书。
2 检测过程的影响因素
2. 1 称量
严格遵循取样要求,科学、规范地取到具有代表性样品的用量。要先充分摇匀试样,再行取样,且煤样要全部倒入坩埚中( 对有样溅出或落入坩埚口壁的情况时,应重新取样) ,并做好煤样编号和质量的记录。
2. 2 装样
本文特指将坩埚置入氧弹头支架上、安装点火丝、放于氧弹内,充入氧气,再置入检测内桶中和输入样品相关信息的整个过程。操作过程需注意以下几点。
( 1) 添加蒸馏水;
( 2) 点火丝不要碰到坩埚底部,微接触样品即可;
( 3) 注意样品有无飞溅和两电极柱间是否出现短路。
2. 3 实验室的环境条件
( 1) 安装空调,保证其在一个相对稳定的温度下进行检测。物质的密度是物质的固有属性,只受其形态的影响。它是物质的质量 m 与体积 V 的比值。水具有热胀冷缩特性。当其温度发生变化时,其同等体积下的质量不相同。由前述已知,热量 Q 的大小仅与质量 m 和
变化温度△t 有关。这也就是 GB/T213 标准中要求的用称量法进行内筒水量计算的原因所在。不在 4℃、一个标准大气压下,水的密度不再为1.0 g/mL,同体积与同质量的水不再相等。如采用容量法,则需要对温度变化情况进行修正。GB/T213 中将其称为冷却校正
值 C。检测实验室这个小环境相对于外围周边环境来说,气压 P 变化不会太大,只是温度易变化,对检测的准确性提出了挑战: 控制在仪器标定热容量 E 时的温度下进行检测,并保证在单次检测样品时温度的波动范围低于 1 K,十分重要。
对于作者所在单位而言,样品多,且比较集中,有时需要从早测到晚( 一般 32 次检测,有时需要检 50 余次) ,每次检测后会有热量存于吸热水中( 约 0. 025 K/次) ,而且其系统本身也在产生热量。因此,长时间连续检测时,一定要借用空调来进行控温。对系统显示
的室温值进行观察,调节制冷与制热,保证当天检测的外部水循环系统温度上升不超过 3 K( 各检测实验室检测环境不同,其数值不相同。可以通过不同温度下的检测结果比较,找到其波动限值) ,以保证检测结果的准确性。
( 2) 振动情况。检测过程中严禁对所用仪器进行搬动、敲打和室内产生其他振动等。
2. 4 热容量的标定
系统热容量 E 值的标定是系统能够进行检测活动的基础,只有这样才能保证正确获取有效的 E 值。方法参照 GB/T213—2008 国标中第 10 章的相关规定进行,要注意以下几点。
( 1) 采用常规法进行;
( 2) 选取同一热值的苯甲酸标准物质进行不低于5 次的标定;
( 3) 按照 GB/T213 标准的要求,参照个人良好的检测习惯进行,并做好标定的时间和系统温度的记录;
( 4) 对标定得到的 E 值,要通过用苯甲酸标准物质和高、中、低 3 种不同挥发分的标准煤样进行验证,然后再用于检测。
2. 5 燃烧
煤样在氧弹内是否完全燃烧,是衡量检测数据是否正确的方法之一。应注意以下几点:
( 1) 放氧弹内气体时,感觉是否有漏气;
( 2) 取出氧弹头后,注意查看氧弹筒内是否有蒸馏水、是否出现样品溅落以及坩埚内的燃烧残留物是否有黑色的颗粒,从而判断此次结果的正确性。
2. 6 结果
结果是对整个过程的检验,也是受检方唯一能够感知到的。其正确与否影响到一个检验所( 或检测室) 的信誉。在报出结果时,一定要注意是两次以上有效检测的平均值和在什么基态下进行的。
2. 7 其他
注意外桶中不得进水,氧弹不得漏气,搅拌、软件的相关参数不得随意更改等,以期获得正确的测值。
3 结语
通过分析可知,只有在与热容量标定条件相对一致条件( 作者所在检测室的温度波动小于 3℃) 下,细心观察、记录,遵循技术规范的要求,尽可能地保持各环节的一致性,才能高效、正确地完成煤发热量的检测。
本文转载自:http://www.hbyjyq.com/jswz/441.html

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