一、煤的发热量测定

（一）煤炭发热量涵义

1．煤的弹筒发热量

     煤的弹筒发热量也称为煤的氢弹发热量。它的涵义是单位质量的煤样在热量计的弹筒（氢弹）中在过量的高压氧气（约2.8-3.0MPa）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25^OC，水成液体状态）。由于煤样是在高压氧气的条件下燃烧的，因此它产生了在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。例如煤中的氮（以及充入氧气前载氮筒空气中含有的氮气）在空气中燃烧时一般都呈气态氮逸出，而在弹筒中燃烧时却能生成N₂O₅，或NO₂等高价的氮氧化合物，这些物质溶于弹筒中的水后即变成硝酸，这一化学反应时放热反应。此外，煤中的可燃硫在空气中燃烧时只生成二氧化硫气体，而在弹筒中燃烧时却氧化成三氧化硫，它溶于弹筒的水中就成为硫酸。SO₂氧化成SO₃以及H₂SO₄溶于水生成硫酸水合物等也都是放热反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、在工业锅炉中等燃烧时实际产生的热量，且煤中的硫含量越高或煤的发热量越高，其高出的热量也越多。为此，在实用中，必须把弹筒发热量折算成符合于煤在空气中燃烧时的发热量，即煤的高位发热量。在我国“煤的发热量测定方法”国家标准（GB213-1996）中规定，煤的发热量报出结果必须采用分析煤样的高位发热量。从上述可以看出，煤的弹筒发热量实质上只是测定煤发热量的中间数据，所以还有人常把弹筒发热量叫做最高发热量。

    弹筒发热量的简单定义：单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25^oC下的二氧化碳、过量氧气、氮气、硫酸、硝酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。

 

    2．煤的高位发热量

    煤的高位发热量是在弹筒的一定容积下测定的，故有时也叫煤的恒容高位发热量。它是指煤在空气中在大气压条件下燃烧后产生的热量。在这种条件下，煤中的可燃硫只生成二氧化硫，氮则生成游离状态氮，其水呈蒸汽状态冷凝（25^oC）。煤在工业锅炉中燃烧时，其水呈水蒸汽状态逸出。由于液态水变成水蒸汽时需要吸收热量（称为汽化热），故在高位发热量中减去水的汽化热后即为煤的低位发热量。而媒的高位发热量实际上是由煤的弹筒发热量减去硫酸及硝酸的生成热后得到的。在这里需要指出，煤的弹筒发热量是在弹筒的容积（恒定容积）下测定的，因此严格地说应叫恒容弹筒发热量。在空气中大气条件下燃烧时测得得高位发热量实际上是在恒压（大气压）条件下获得的，应称为恒压高位发热量。在恒容高位发热量和恒压高位发热量之间有一个微小的差别，这是由于假定煤在恒压状态下燃烧时，煤中的氢元素和氧生成了几乎不占体积液态水（燃烧时生成的液态水的体积对气体来说可忽略不计），使恒压系统的气体体积有所收缩，其收缩部分的体积等于煤中氢元素在燃烧时所需氧的体积减去煤中原来呈气体状态部分的氧。

二、动力用商品煤的发热量分布

    收到基低位发热量（Q_net,ar）的高低是评价动力用煤质量的主要参数之一，无论是动力用煤的计价，或是电站煤粉锅炉和工业锅炉及窑炉的设计制造等都需要煤的发热量（Q_net,ar）数据。煤的发热量高低除与灰分和水分的大小有关以外，还与煤的变质程度有关。长期实践表明，干燥无矿物质煤（即纯煤）的发热量以中等变质的焦煤及挥发分较低的肥煤最高，但一般都不超过37.2MJ/kg(8900kcal/kg)；褐煤因煤化程度最低，不可燃的含氧量最高，其纯煤发热量（Q_gr,dmmf）也最低；到高变质的贫煤和无烟煤阶段，尽管含碳量C_dar都在90%以上，但热值相当于碳元素3.5倍的氢含量明显降低，故纯煤热值又比焦煤、肥煤和瘦煤有所降低，但仍高于低阶的褐煤、长焰煤和不粘煤。