浅析煤的发热量

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煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量， 煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。

发热量是煤的重要质量指标,是根据发热量计算燃煤工艺过程的热平衡、耗煤量和热效率。根据发热量可估计锅炉燃烧时的理论空气量、烟气量、可实现的理论燃烧温度,发热量是煤炭分类的重要指标,按照纯煤的发热量,能推测煤的变质程度及其他的某些煤质特征。

煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。 煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。

鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大。一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。（1）发热量的单位热量的表示单位主要有焦耳（J）、卡（cal）和英制热量单位Btu。 焦耳，是能量单位。1焦耳等于1牛顿（N）力在力的方向上通过1米的位移所做的功。 1J=1N×0J 1MJ=1000KJ 焦耳时国际标准化组织（ISO）所采用的热量单位，也是我国1984年颁布的，1986年7月1日实施的法定计量热量的单位。煤的热量表示单位： J/g、KJ/g、MJ/Kg 卡（cal）是我国建国后长期采用的一种热量单位。1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C时所吸收的热量。 欧美一些国家多采用15Ccal，即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。 1cal（20Ccal）=4.1816J 1cal（15Ccal）=4.1855J 1956年伦敦第误解蒸汽性质国际会议上通过的国际蒸汽表卡的温度比15Ccal还低，其定义如下： 1cal==4.1866J 从上看出，15Ccal中，每卡所含热能比20Ccal还高。 英、美等国家目前仍采用英制热量单位（Btu），其定义是：1磅纯水从32F加热到212F时，所需热量的1/180。 焦耳、卡、Btu之间的关系1Btu=1055.79J（≈1.055×1000J） 1J=9471.58×10的负7次方Btu 20Ccal/g与Btu/1b的换算公式： 因为1Btu=1055.79J,1B=453.6g 所以1Btu/1b=1/1.8cal/g 1cal/g=1.8Btu/1b 由于cal/g的热值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以国际贸易和科学交往中，尤其是采用进口苯甲酸（标明其cal/g）作为热量计的热容量标定时，一定要了解是什么温度（℃）或什么条件下的热值（cal/g），否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。 为了使热量单位在国内外统一，不须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。

（2）煤的各种发热量名称的含义 a.煤的弹筒发热量（Qb） 煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（25～35个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25C）。 由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如：煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮，在空气中燃烧时，一般呈气态氮逸出，而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或NO2等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒中生成硝酸，这一化学反应是放热反应。另外，煤中可燃硫在空气中燃烧时生成SO2气体逸出，而在弹筒中燃烧时却氧化成SO3，SO3溶于弹筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。为此，实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。