煤炭發(fā)熱量的應(yīng)用及其與灰分的代數(shù)關(guān)系

PAGE煤炭發(fā)熱量的應(yīng)用及其與灰分的代數(shù)關(guān)系提要:煤炭從發(fā)熱量的定義及其國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法出發(fā)，分析了低位發(fā)熱量應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)，并推導(dǎo)了發(fā)熱量與灰分的經(jīng)驗(yàn)公式，列出轉(zhuǎn)換表，具有一定實(shí)用性。關(guān)鍵詞:發(fā)熱量；灰分；經(jīng)驗(yàn)公式0、前言干基灰分和收到基低位發(fā)熱量是煤炭生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中兩種重要的常用煤質(zhì)指標(biāo)。前者檢測(cè)簡(jiǎn)單，在實(shí)踐中尤其是煤炭生產(chǎn)單位常用來(lái)表證煤質(zhì)，容易采用簡(jiǎn)便方法如水沖目測(cè)矸片來(lái)估計(jì)其數(shù)值；而后者能較全面反應(yīng)煤炭的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，常用于結(jié)算，尤其是煤炭使用單位經(jīng)常選用，但其檢測(cè)和換算比較復(fù)雜，涉及多種煤質(zhì)指標(biāo)，其數(shù)值較難估計(jì)?，F(xiàn)結(jié)合本單位實(shí)際推導(dǎo)總結(jié)出發(fā)熱量和灰分的經(jīng)驗(yàn)代數(shù)公式，便于兩者相互推算，有利于在生產(chǎn)配煤實(shí)踐中靈活應(yīng)用。1、低位發(fā)熱量的定義及檢測(cè)計(jì)算1.1定義低位發(fā)熱量是單位質(zhì)量的試樣在一定條件下，在過(guò)量氧氣中燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、二氧化硫、氣態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量。1.2檢測(cè)計(jì)算根據(jù)現(xiàn)行有效的國(guó)標(biāo)GB/T213-2023，通過(guò)煤樣實(shí)測(cè)，得到的僅僅是彈筒發(fā)熱量Qb,ad，然后通過(guò)國(guó)標(biāo)中規(guī)定的公式才能逐步換算出其它熱值。彈筒發(fā)熱量Qb,ad→恒容高位發(fā)熱量Qgr,v,ad→恒容低位發(fā)熱量Q,v,ar→恒壓低位發(fā)熱量Q,p,ar。具體步驟一般如下：⑴、通過(guò)恒溫式或絕熱式熱量計(jì)法，測(cè)出彈筒發(fā)熱量Qb,ad。⑵、然后通過(guò)公式Qgr,v,ad＝Qb,ad－94.1,ad＋αQb,ad(焦耳/克)①換算得出空氣干燥基高位發(fā)熱量。⑶、再通過(guò)公式Q,v,ar＝（Qgr,v,ad－206Had）×－23Mt(焦耳/克)②換算得出收到基低位發(fā)熱量。由彈筒發(fā)熱量算出的熱值都屬恒容狀態(tài)，而實(shí)際工業(yè)燃燒中則是恒壓狀態(tài)，一般在煤炭中使用恒容狀態(tài)的熱值，所以有時(shí)把Q,v,ar直接寫(xiě)為Q,ar（即把下標(biāo)“V”省略）。只有在嚴(yán)格的工業(yè)計(jì)算中如工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)等時(shí)才使用恒壓狀態(tài)的熱值。1.3低、高位發(fā)熱量的區(qū)別與高位發(fā)熱量有收到基高位發(fā)熱量Qgr,ar、空氣干燥基高位發(fā)熱量Qgr,ad、干燥基高位發(fā)熱量Qgr,d等，低位發(fā)熱量亦然。煤炭中通常所說(shuō)的低位發(fā)熱量，一般采用“收到基恒容低位發(fā)熱量Q,v,ar”；高位發(fā)熱量，一般采用“干基恒容高位發(fā)熱量Qgr,v,d”。兩者本質(zhì)基準(zhǔn)不同，差別在于煤的全水分。高位發(fā)熱量是干基熱值，它受全水分的影響小；而低位發(fā)熱量是高位發(fā)熱量減去水（煤中原有的水和煤中氫燃燒生成的水）的氣化熱后得到的發(fā)熱量，它受全水分的影響大。而“全水分”指標(biāo)有很強(qiáng)的時(shí)效性，受天氣、存放時(shí)間等外界因素影響大，并且無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間存查抽樣及異時(shí)異地仲裁，這一點(diǎn)恰恰是方可能潛在吃虧之處。正因?yàn)榇?，在GB/T18666-2023《商品煤質(zhì)量抽查和驗(yàn)收方法》4.4.1.1中寫(xiě)明：篩選煤以干基高位發(fā)熱量（或干基灰分）和干基全硫作為質(zhì)量的評(píng)定指標(biāo)。以加強(qiáng)雙方爭(zhēng)議仲裁的科學(xué)性和可操作性。2、采取低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)時(shí)的建議：2.1了解發(fā)熱量的基準(zhǔn)、指標(biāo)，準(zhǔn)確選用。同樣一批煤，不同基準(zhǔn)的熱值，數(shù)據(jù)不同。恒容式和恒壓式發(fā)熱量?jī)烧哂?jì)算公式不同，結(jié)果自然不一，所以應(yīng)認(rèn)真根據(jù)GB/T213-2023，了解基準(zhǔn)、指標(biāo)，準(zhǔn)確選用。2.2提供全面的檢測(cè)報(bào)告及噸位過(guò)磅單，便于還原分析綜合比對(duì)，采取低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)時(shí)應(yīng)采用干基高位發(fā)熱量或干基灰分、全水分等輔助指標(biāo)。低位發(fā)熱量，只能通過(guò)換算而成，其結(jié)果與多種煤質(zhì)指標(biāo)如分析水、全水分、全硫、煤中氫值等均有關(guān)系，因此在出具的檢測(cè)報(bào)告中應(yīng)詳細(xì)注明，采用低位發(fā)熱量計(jì)價(jià)時(shí)，應(yīng)使用輔助指標(biāo)，如干基高位發(fā)熱量（或干基灰分）等，便于還原分析直至爭(zhēng)議仲裁。另外應(yīng)特別注意其全水分指標(biāo)。全水分越高，低位發(fā)熱量越低，但同時(shí)驗(yàn)收的煤炭噸位應(yīng)相應(yīng)變大。所以在提供檢測(cè)報(bào)告的同時(shí)應(yīng)提供噸位過(guò)磅單，便于綜合比對(duì)，做到數(shù)質(zhì)量的辯證統(tǒng)一。2.3注重采樣環(huán)節(jié)，抓主要矛盾。在采樣、制樣、化驗(yàn)三環(huán)節(jié)中，采樣環(huán)節(jié)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生的影響最大，所以不論采用何種煤質(zhì)指標(biāo)計(jì)價(jià)，都應(yīng)側(cè)重加強(qiáng)該環(huán)節(jié)的公正公平和科學(xué)性，采取雙方都認(rèn)同和接受的方式。3、發(fā)熱量與灰分的經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)3.1根據(jù)發(fā)熱量與水分、灰分關(guān)系的半經(jīng)驗(yàn)公式:Qgr,ad＝(8300－90Aad－80Mad)*4.1816/1000（MJ/KG）。我站在實(shí)踐中根據(jù)該公式,又總結(jié)出基本適合本站的經(jīng)驗(yàn)公式如下：Qgr,ad＝(8200－90Aad－80Mad)*4.1816/1000（MJ/KG）。③3.2根據(jù)式③和Ad=Aad*100/(100-Mad)、Qgr,d=Qgr,ad*100/(100-Mad)可推導(dǎo)出：Qgr,d=((8200-80Mad)*100/(100-Mad)-90Ad)*4.1816/1000（MJ/KG）。④設(shè)Mad=0.5%(1%,1.5%,2%,2.5%,3%,3.5%,4%,4.5%,5%)，則式④為：Qgr,d=(8201(8202,8203,8204,8205,8206,8207,8208,8209,8211)-90Ad)*4.1816/1000可近似取為：Qgr,d＝(8200－90Ad)*4.1816/1000（MJ/KG）⑤3.3根據(jù)式②和Qgr,d=Qgr,ad*100/(100-Mad)，則式②為：Q,ar＝Qgr,d－206Had×－23Mt（焦耳/克）經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)Had值一般變化不大，可取為1.25%，則式②為：Q,ar＝Qgr,d－257.5×－23Mt（焦耳/克）可近似取為：Q,ar＝Qgr,d－0.42（MJ/KG）⑥3.4根據(jù)式⑤和⑥,同時(shí)設(shè)全水分Mt=8％，則又可推導(dǎo)出：Q,ar＝(7450-83Ad)*4.1816/1000（MJ/KG）⑦我站做了多次實(shí)驗(yàn)與推導(dǎo)公式進(jìn)行比較,任選其中20個(gè)結(jié)果列成下表1：表1國(guó)標(biāo)公式、自導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)比較表（MJ/KG）Mt%Mad%Ad%Qb,adQgr,v,adQgr,v,dQ,v,ar實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)國(guó)標(biāo)1自導(dǎo)4國(guó)標(biāo)自導(dǎo)5國(guó)標(biāo)2自導(dǎo)6自導(dǎo)717.453.4534.3220.7020.5820.6621.3221.3719.3119.3119.2426.960.6530.4322.9622.8422.6922.9922.8420.9820.9720.5938.310.9734.8421.1321.0120.9821.2221.1819.0219.0419.0647.021.1727.5723.9323.8123.24.0923.9121.9921.9821.5857.82.3825.5924.1424.0224.0924.6024.6622.2622.2622.2767.92.1625.4424.2124.0824.2024.6124.7122.2422.2522.327104.2528.1722.7222.6022.7223.6023.6920.7720.8221.3887.92.29.1122.6822.5622.7423.1723.3320.9120.9221.0599.170.4530.9822.22.7722.5322.8722.6320.3320.3620.40108.35.6628.6722.7522.6222.2223.9823.5021.5521.5721.20119.170.7724.8125.2425.1024.7725.3024.9522.5322.5622.54128.041.3129.822.9422.8222.7823.1223.0720.8420.8520.81137.961.5331.222.6522.5322.2222.8822.5520.6320.20.32148.550.3833.1821.9821.8621.7221.9421.8019.6319.6519.157.631.733.9721.1821.0621.1521.4321.5019.3719.3719.36167.781.4723.9124.24.7624.9325.1325.2922.7622.7622.85178.330.6928.0423.9723.8423.5824.0123.7421.5821.5921.42188.664.2328.3422.4422.3122.6623.3023.6220.8420.8621.32198.792.7332.7921.5521.4321.3722.0321.9519.6519.6719.77207.584.8530.621.6121.4921.7122.5922.7720.4520.4620.53平均22.7022.6723.2123.1520.8820.20.3.5根據(jù)式⑤和⑦,可行成發(fā)熱量與灰分的速查表：表2發(fā)熱量與灰分的速查表AdQgr,v,dQ,v,arQ,v,arAdQgr,v,dAd%MJ/KGMJ/KGMJ/KG%MJ/KG%1628.2725.6025.091729.27131727.25.2524.252028.43161827.5124.9123.842127.18192026.7624.2123.002325.09242325.6323.1722.162624.25272524.8822.4821.742723.00302624.5022.1320.913021.74332823.7521.4320.073220.91363023.0020.7419.243420.07383222.2520.0518.823618.82413421.4919.3517.983817.98433819.9917.9617.563917.56444019.2417.2716.734216.7347按經(jīng)驗(yàn)公式推算：(1)Qgr,d=(8200-90Ad)*4.1816/1000(MJ/KG)(2)Q,ar=(7450-83Ad)*4.1816/1000(MJ/KG)從上式可以看出：(1)、干基灰分每上升1%，高位發(fā)熱量約下降378焦耳(即90卡)；干基灰分每上升1%，低位發(fā)熱量約下降348焦耳(即83卡)。(2)、當(dāng)?shù)臀话l(fā)熱量為20.07、20.91、23、25.09(MJ/KG)時(shí)，對(duì)應(yīng)的干基灰分約為32%、30%、23%、17%；(3)、當(dāng)高位發(fā)熱量為20.07、20.91、23、25.09(MJ/KG)時(shí)，對(duì)應(yīng)的干基灰分約為38%、36%、30%、24%。4、結(jié)語(yǔ)通過(guò)推導(dǎo)，得到以下“高、低位發(fā)熱量”與“干基灰分”的經(jīng)驗(yàn)公式，便于兩者相互近似推算，在生產(chǎn)實(shí)踐中靈活應(yīng)用。高位發(fā)熱量（干基恒容高位發(fā)熱量）Qgr,d＝(8200－90Ad)*4.1816/1000（MJ/KG）低位發(fā)熱量