關于熱量計的熱容量有效工作范圍分析

王小衛 包軍 王維

【摘 要】煤炭熱值影響燃煤發電企業的經濟運行和安全生產，而量熱計的性能決定了發熱量測定的準確性。本文從熱容量的標定、熱容量的有效工作范圍及標準物質煤樣的測定結果等方面，對熱量計工作的穩定性及準確性進行了研究。結果表明，該恒溫熱量計的準確度和精密度同時滿足GB/T 213-2008和GB/T 29164-2012的要求。另外，當樣品的熱值范圍為10973J/K～29437J/g時，該恒溫熱量計熱容量可視作常數;當超出此范圍時，需在相應熱值范圍內標定熱量計，或者根據熱容量與溫升的線性關系計算出相應的熱容量。

【關鍵詞】發熱量;準確度;精密度;

中圖分類號： TQ533.4文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）06-0105-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.039

【Abstract】The calorific value of coal affects the economic operation and safe production of coal-fired power generation enterprises.The performance of calorimeter determines the accuracy of calorific value measurement.In this paper，the stability and accuracy of the calorimeter are studied from the aspects of the calibration of heat capacity，the effective working range of heat capacity and the determination results of standard coal samples.The results show that the accuracy and precision of the thermostat calorimeter meet the requirements of GB/T 213-2008 and GB/T 29164-2012 at the same time.In addition，when the calorific value of the sample ranges from 10973J/K to 29437J/g，the calorific capacity of the thermostat can be regarded as a constant.When exceeding this range，the calorimeter should be calibrated within the corresponding calorific value range，or the corresponding calorific capacity should be calculated according to the linear relationship between the thermal capacity and temperature rise.

【Key words】Calorific value;Accuracy;Precision

0 引言

燃煤發電企業的主體是煤炭，煤炭的采購費用占燃煤發電企業成本的80%，同時煤炭的發熱量是燃煤發電企業碳排放核算、生產運行、能源利用效率和核算發電成本的重要依據。煤炭發熱量結果的準確測定，對維護企業經濟利益，防范貿易糾紛有著重要作用，同時對燃煤發電企業的經濟運行和安全生產起著雙重意義[1-4]。目前，煤炭的發熱量主要依據氧彈熱量計測定。一定量的煤樣在氧彈熱量計中，在充有足量氧氣的氧彈熱量計內完全燃燒，根據熱量計的熱容量及煤樣燃燒前后的溫升，計算煤炭的發熱量[5-7]。隨著計算機及發熱量測定技術的飛速發展，熱量計在操作模式和結構方面都取得了很大的進展，自動化和智能化水平大大提高，因此煤炭發熱量測定的實驗條件及熱量計的性能決定了發熱量測定的準確性[8-12]。以下主要從熱容量的標定、熱容量的有效工作范圍及標準物質煤樣的測定結果等方面，對熱量計工作的穩定性及準確性進行探討。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

1.2 試驗過程

試驗設備選用某廠家的恒溫式熱量計。熱容量標定試驗：在不加襯墊的燃燒皿中稱量經過干燥的苯甲酸，苯甲酸的質量在0.9g～1.1g。熱容量的標定一般進行5次重復試驗，然后計算5次重復試驗結果的平均值和相對標準差。熱容量有效工作范圍試驗：用苯甲酸進行14次熱容量標定試驗，苯甲酸的質量在0.1g～1.4g，然后比較溫升和熱容量值的關系。標準物質煤樣評價熱量計試驗：選用標準物質煤樣（10m）重復測定7次發熱量，煤樣的質量在0.9g～1.1g，然后進行熱量計的精密度和準確度評價。

2 結果與討論

2.1 熱容量標定結果

從表2中可以得出，熱量計在2018年12月27日標定的熱容量平均值為10481.82J/K，其相對標準偏差為0.06%，滿足GB/T 213-2008要求的相對標準偏差不超過0.20%。從表2中還可以得出，熱量計在2019年2月20日標定的熱容量平均值為10499.9J/K，較前一次的熱容量差值為0.17%，滿足GB/T 213-2008要求的熱容量值相差不超過0.25%，另外此次熱容量標定的相對標準偏差為0.18%，也滿足GB/T 213-2008的精密度要求。

2.2 熱容量的有效工作范圍分析

2.3 標準物質煤樣評價熱量計分析

3 結論

1）通過5次苯甲酸的熱容量標定試驗得出，該恒溫熱量計的熱容量較上一次的差值為0.17%，相對標準偏差為0.18%，精密度和穩定性滿足GB/T 213-2008的要求。

2）該恒溫熱量計在測定10m標煤時的值為1.00，真實偏倚的95%概率置信限為19.90±39.29J/g。測量準確度和精密度滿足GB/T 29164-2012的要求。

3）當樣品的熱值范圍為10973J/K～29437J/g時，該恒溫熱量計熱容量可視作常數。當超出此范圍時需在相應熱值范圍內標定熱量計，或者根據熱容量與溫升的線性關系計算出相應的熱容量。

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