火电厂煤化验室发热量测定质量控制
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火电厂煤化验室发热量测定质量控制
摘要:商品煤质量抽查和验收方法把煤中发热量作为评价燃煤质量好坏的重要指标之一,对煤价进行考核评定,而煤中发热量值测定的准确度直接关系到煤炭供需双方的切身经济利益。恒温式热量计测定煤中发热量在火电厂煤质日常分析中得到广泛应用。文章分析恒温式热量计测定煤中发热量的准确度和精密度的影响因素,通过对煤样粒度和煤样质量、操作过程、仪器定期标定和反标定、标煤样控制、重复样测定、定期复检、不同仪器分析对比等质量控制方法,确保发热量测定的准确性,为煤炭供求双方提供一个公平公正、真实可信的实验结果。
关键词:火电厂;煤中发热量;恒温式量热仪;质量控制
中图分类号: TM 621.8 文献标志码:A 文章编号:1002-1140(2013)02-0049-04
梁建芬
(阳城国际发电有限责任公司,山西 晋城 048102)
Quality Control of Thermal Power Plant Incoalation Laboratory
Calorific Value Determination
LIANG Jian-fen
(Yangcheng International Power Generation Co., Ltd., Jincheng 048102, China)
Abstract :Coal calori fi c value as one of the important indexes evaluating the quality of fi re coal, assess the price of the coal, and the coal calori fi c value measurement accuracy directly related to the immediate economic bene fi ts of both sides of coal supply and demand. Constant temperature calorimeter was widely used in assessing coal calori fi c value in coal quality daily analysis in thermal power plant. The in fl uence factors of constant temperature calorimeter to assess the accuracy and precision of the coal calori fi c value were analyzed. Thorough the quality control of size and quality of coal sample, operating process, through to the coal sample size and coal sample quality, operation process, instruments regular calibration and inverse calibration, coal sample control, repeated sample determination, regular review, different instrument analysis contrast and the quality control method, ensure the accuracy of the determination of calori fi c value, offer coal supply and demand both sides a fair and justice, faithful and true experimental results.Key words :thermal power plant; coal calori fi c value; thermostatic type calorimetric apparatus; quality control
0 引言
煤炭的发热量,是科学研究或作为燃料利用的一个重要指标。燃料的商务管理和火电厂的生产运行、编制电厂燃料的消耗定额和供应计划、核算发电成本和能源利用效率等,都必须以煤炭的发热量为依据。电厂入厂煤的定价及结算采用的是以发热量为主的计价体系等,准确测定煤炭的发热量,对于火电厂的安全生产和经济运行具有重要意义。目前对于煤发热量测试方法探讨引起更多研究人员的青睐,就不同的层面和角度提出了不同的观点。本文通过分析影响恒温式量热法准确度和精密度的因素,揭示如何及时发现这些因素,并且避免这些因
素对实验造成影响,为煤炭供求双方提供一个公平公正、真实可信的实验结果。
1 恒温式量热仪原理
称取(1±0.1)g 称准到0.0002g 的0.2mm 空干基煤样,置于氧弹中,氧弹充以一定压力的氧气,煤样在氧弹内完全燃烧,所释放出来的热量使热量计量热体系温度升高。根据牛顿冷却定律,将燃烧过程中量热体系与恒温环境之间的热交换进行修正,计算出煤样的发热量。恒温式热量计在整个测热过程中外筒温度恒定不变,内外筒间存在误差,因而内外筒有热交换,需要进行冷却校正[1]。
2 影响因素
2.1 外筒温度
恒温式量热仪外桶与内桶之间会产生热交换,而在实验过程中此热交换值将直接影响冷却校正,不稳定的外桶水温将导致冷却校正值的不稳定,而冷却校正值是对主期温升的重要补充和调整,从而极大影响实验结果,外桶水温应是多个不同位置温度的复杂函数。如何获得一个温度均匀稳定的外桶环境是恒温式量热仪测定发热量的关键所在。
2.2 内筒中的水量
内筒水的热容量在整个仪器的热容量中占很大比重,由于水的比热很大,所以内筒水量不确定会使仪器的热容量发生变化,从而导致发热量的测定误差。例如,内筒水的质量若发生5g的变化,仪器的热容量就会发生约21J/K的变化,这样对于3K的温升,所引起的发热量误差约为63J/ K。因此发热量测定中,要用称量法量取内筒水,并在所有的热容量标定和发热量测定中内筒水量保持一致[2]。
2.3 热容量
正确标定仪器的热容量是准确测定发热量的条件之一。热容量标定要严格使用计量部门检定合格的二级基准量热物—苯甲酸来标定,计算热容量时加硝酸形成热。如果使用不合格的苯甲酸常会带来系统误差,不加硝酸形成热,热容量偏低,造成测定的发热量结果偏低[3]。
3 质量控制
3.1 某火电厂煤化验室测试过程质量控制
3.1.1 测试方法
根据文献[3]的规定,发热量的测定方法有恒温式和绝热式。某火电厂化验人员经过大量的对比试验,证实用恒温式的量热仪测试结果的精密度和准确度能满足国标要求。
3.1.2 仪器设备控制
某火电厂煤化验室使用长沙三德SDC311各点等温恒温式量热仪。该仪器有别于传统式的量热仪,其不同点是传统量热仪点火前内桶吸热,点火后导致内桶温升,一旦内桶温度超过外桶温度则内桶处于放热状态,而各点等温恒温式量热仪从试验初期至试验主期结束,内桶于外桶而言一直是处于吸热状态,单向的、稳定的内桶趋势将获得趋势一致的冷却校正C值,对整个试验过程由于内外筒的温差引起的热交换更能准确校正。第二是各点等温恒温式量热仪由于长期做试验导致水箱水温升高时,外筒恒温点将发生变化,也就是说在不同的恒温点有不同的热容量,而不像传统式的量热仪不管外筒温度怎么变化,始终用一个热容量。这种用非经典原理设计的各点恒温式量热仪,经过某火电厂化验人员的使用和技术监督专业人员的认定,均优于GB/T213-2008的标准允许范围,完全满足发热量准确度测定的要求。
3.1.3 煤样粒度控制
煤炭是化学组分和粒度组分十分不均匀的一种混合物,制样时将煤样磨细到0.149m m和0.105mm(国标规定为0.2mm),完全能达到国标规定的要求。某些标煤样由于哈氏可磨指数太小,难易磨碎,制样粒度较粗,将样品用玛瑙研钵研细后再测试[2]。
3.1.4 化验人员操作方法
为确保发热量测定的准确性,一是要保证称取煤样具有代表性,因此要求化验人员在称样前将煤样充分摇匀,采用不同部位多点(至少三点)称样法称取煤样。二是测定时需要的质量仅仅1.000g,所以确保煤样称量的准确性至关重要,要求化验人员在称量煤样时要保持天平清洁,定期对天平进行校准。每天正式实验前,将空氧弹充足气,置入水中浸没数分钟,观察氧弹的密封性能是否良好。不易完全燃烧的煤样除了规定煤样粒度≤0.1mm以外,还要通过使用一些浅、底和壁要薄燃烧皿、在燃烧皿底部垫一层经800℃灼烧过的石棉绒、减少试样量,适当提高充氧压力、用已知质量和热值的标准煤样均匀混合等方法确保试样测试结果准确、稳定、可靠。易飞溅的煤样用已知质量的擦镜纸包紧试样或压成饼后,切成2mm~4mm小块使用,保证燃烧完全[4]。
3.1.5 定期标定
发热量测试结果的准确性与仪器的稳定性密切相关,在实际工作中由于各种复杂因素的存在,影响到测定值的准确性,或者说影响到热容量大小,导致测定值与标准值之间存在系统误差,需要对仪器进行定期标定。量热系统构成复杂,其不同构件的吸热能力不同,不能用简单的累计来计算的方法得到热容量,所以仪器更换了大部件、量热温度计、标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差5K等时要重新标定仪器的热容量。热容量标定好后,可以进行标定有效性核验。正常情况下每半个月用有证煤标准物质检查仪器测量的准确度,而不单独用苯甲酸,因为用苯甲酸标定的热容量,再用苯甲酸来反测仪器的准确度,由于系统误差的影响,仪器的测量偏差