一、范圍：１、本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤的高位發(fā)熱量的測定方法和低位發(fā)熱量的計算方法。
　　　　?。?、本標(biāo)準(zhǔn)適用于泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤、焦炭及碳質(zhì)頁巖。
二、單位和定義：
１、熱量單位：熱量的單位為焦耳（Ｊ）。１焦耳（Ｊ）＝１牛頓（Ｎ）×１米（ｍ）＝１牛•米（Ｎ•ｍ）。
發(fā)熱量測定結(jié)果以兆焦每千克（ＭJ/kg）或焦耳每克（J/g）表示。
２、彈筒發(fā)熱量：單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量稱為彈筒發(fā)熱量。
３、恒容高位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、二氧化硫、液態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量。恒容高位發(fā)熱量即由彈筒發(fā)熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后得到的發(fā)熱量。
４、恒容低位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的試樣在恒容條件下，在過量氧氣中燃燒，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)灰時放出的熱量。恒容低位發(fā)熱量即由高位發(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。
５、恒壓低位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的試樣在恒壓條件下，在過量氧氣中燃燒，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)灰時放出的熱量。
６、熱量計的有效熱容量：量熱系統(tǒng)產(chǎn)生單位溫度變化所需的熱量通常以焦耳每開爾文（J/K）表示。
三、原理
１、高位發(fā)熱量：煤的發(fā)熱量在氧彈熱量計中進(jìn)行測定。一定量的分析試樣在氧彈熱量計中，在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，氧彈熱量計的熱容量通過在相近條件下燃燒一定量的基準(zhǔn)量熱物苯甲酸來確定，根據(jù)試樣燃燒前后量熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫升，并對點(diǎn)火熱等附加熱進(jìn)行校正后即可求得試樣的彈筒發(fā)熱量。
從彈筒發(fā)熱量中扣除硝酸生成熱和硫酸校正熱（硫酸與二氧化硫形成熱之差）即得高位發(fā)熱量。
２、低位發(fā)熱量：煤的恒容低位發(fā)熱量和恒壓低位發(fā)熱量可以通過分析試樣的高位發(fā)熱量計算。計算恒容低位發(fā)熱量需要知道煤樣中水分和氫的含量。原則上計算恒壓低位發(fā)熱量還需知道煤樣中氧和氮的含量。
四、試驗(yàn)室條件
　?。薄⑦M(jìn)行發(fā)熱量測定的試驗(yàn)室，應(yīng)為單獨(dú)房間，不得在同一房間內(nèi)同時進(jìn)行其它試驗(yàn)項目。
　　２、室溫應(yīng)保持相對穩(wěn)定，每次測定室溫變化不應(yīng)超過1℃，室溫以不超過15℃～30℃范圍為宜。
　?。?、室內(nèi)應(yīng)無強(qiáng)烈的空氣對流，因此不應(yīng)有強(qiáng)烈的熱源、冷源和風(fēng)扇等，試驗(yàn)過程中應(yīng)避免開啟門窗。
　　４、試驗(yàn)室最好朝北，以避免陽光照射，否則熱量計應(yīng)放在不受陽光直射的地方。
五、試劑和材料
１、氧氣：　　99.5％純度，不含可燃成分，不允許使用電解氧。
２、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：　　（NaOH）≈0.1mol／L  　稱取優(yōu)級純氫氧化鈉4g，溶解于1000mL經(jīng)煮沸冷卻后的水中，混合均勻，裝入塑料瓶或塑料筒內(nèi)，擰緊蓋子。然后用優(yōu)級純苯二甲酸氫鉀進(jìn)行標(biāo)定。
３、甲基紅指示劑　　２g／L　　稱取0.2g甲基紅，溶解在100mL水中。
４、苯甲酸　　基準(zhǔn)量熱物質(zhì)，二等或二等以上，經(jīng)權(quán)威計量機(jī)關(guān)檢定或授權(quán)檢定并標(biāo)明標(biāo)準(zhǔn)熱值。
５、點(diǎn)火絲　　直徑0.1mm左右的鉑、銅、鎳絲或其他已知熱值的金屬絲或棉線，如使用棉線，則應(yīng)選用粗細(xì)均勻，不涂蠟的白棉線。各種點(diǎn)火絲點(diǎn)火時放出的熱量如下：　　　鐵絲：6700J/g　　鎳鉻絲：6000J/g銅絲：2500J/g　　棉線：17500J/g
６、酸洗石棉絨　　使用前在800℃下灼燒30min。
７、擦鏡紙    使用前先測出燃燒熱：抽取3～4張紙,團(tuán)緊,稱準(zhǔn)質(zhì)量,放入燃燒皿中,然后按常規(guī)方法測定發(fā)熱量。取3次結(jié)果的平均值作為擦鏡紙熱值。
六、儀器設(shè)備
１、熱量計
　　    （１）總則：熱量計是由燃燒氧彈、內(nèi)筒、外筒、攪拌器、溫度傳感器和試樣點(diǎn)火裝置、溫度測量和控制系統(tǒng)以及水構(gòu)成?！　　⊥ㄓ脽崃坑嬘袃煞N，恒溫式和絕熱式，它們的量熱系統(tǒng)被包圍在充滿水的雙層夾套（外筒）中，它們的差別只在于外筒及附屬的自動控溫裝置，其余部分無明顯區(qū)別?！　o水熱量計的內(nèi)筒、攪拌器和水被一個金屬塊代替。氧彈為雙層金屬構(gòu)成，其中嵌有溫度傳感器，氧彈本身組成了量熱系統(tǒng)?！　∽詣友鯊棢崃坑嬙瓌t上應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)的原理和規(guī)定設(shè)計和構(gòu)造，并按照本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定計算分析試樣的彈筒發(fā)熱量和恒容高位發(fā)熱量。發(fā)熱量的結(jié)果應(yīng)以焦?fàn)柮靠耍ǎ?g）或兆焦每千克（MJ/kg）單位報出。　　自動氧彈熱量計在每次試驗(yàn)中必須詳細(xì)給出規(guī)定的參數(shù)，打印的或以另外方式記錄的各次試驗(yàn)的信息包括溫升，冷卻校正值（恒溫式）、有效熱容量、樣品質(zhì)量、點(diǎn)火熱和其他附加熱；由此進(jìn)行的所有計算都能人工驗(yàn)證，所用的計算公式應(yīng)在儀器操作說明書中給出。計算中用到的附加熱應(yīng)清楚地確定，所用的點(diǎn)火熱，副反應(yīng)熱的校正應(yīng)該明確說明。
　　本標(biāo)準(zhǔn)也允許使用其他氧彈熱量計，只要他們的標(biāo)定條件，標(biāo)定和發(fā)熱量測定時條件的相似性，試樣質(zhì)量與氧彈的容積，充氧壓力，氧彈中加水量，以及測定的精密度和準(zhǔn)確度等方面符合本標(biāo)準(zhǔn)的基本要求均可使用。
　　熱量計的精密度和準(zhǔn)確度要求為，測試精密度：５次苯甲酸測試結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.20％；準(zhǔn)確度：標(biāo)準(zhǔn)煤樣測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之差都在不確定度范圍內(nèi)，或者用苯甲酸作為樣品進(jìn)行５次發(fā)熱量測定，其平均值與標(biāo)準(zhǔn)熱值之差不超過50J/g。
　　    （２）氧彈：由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成，需要具備３個主要性能（ａ）不受燃燒過程中出現(xiàn)的高溫和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應(yīng)（ｂ）能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時高壓（ｃ）試驗(yàn)過程中能保持完全氣密　　彈筒容積為250mL～350mL彈頭上應(yīng)裝有供充氧和排氣的閥門以及點(diǎn)火電源的接線電極　　新氧彈和新?lián)Q部件（彈筒、彈頭、連接環(huán)）的氧彈應(yīng)經(jīng)20.0Mpa的水壓試驗(yàn)，證明無問題后方能使用，此外，應(yīng)經(jīng)常注意觀察與氧彈強(qiáng)度有關(guān)的結(jié)構(gòu)，如彈筒和連接環(huán)的螺紋、進(jìn)氣閥、出氣閥和電極與彈頭的連接處等，如發(fā)現(xiàn)顯著磨損或松動，應(yīng)進(jìn)行修理，并經(jīng)水壓試驗(yàn)合格后再用。　　氧彈還應(yīng)定期進(jìn)行水壓試驗(yàn)，每次水壓試驗(yàn)后，氧彈的使用時間一般不應(yīng)超過２年?！　‘?dāng)使用多個設(shè)計制作相同的氧彈時，每一個氧彈都必須作為一個完整的單元使用。氧彈部件的交換使用可能導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的事故。
　　    （３）內(nèi)筒：用紫銅、黃銅或不銹鋼制成，斷面可為橢圓形、菱形或其他適當(dāng)形狀。筒內(nèi)裝水2000mL～3000mL以能浸沒氧彈（進(jìn)、出氣閥和電極除外）為準(zhǔn)　　內(nèi)筒外面應(yīng)高度拋光，以減少與外筒間的輻射作用。
　　    （４）外筒：為金屬制成的雙壁容器，并有上蓋。外壁為圓形，內(nèi)壁形狀則依內(nèi)筒的形狀而定；外筒應(yīng)完全包圍內(nèi)筒，內(nèi)外筒間應(yīng)有10mm～12mm的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內(nèi)筒。（ａ）恒溫式外筒：恒溫式熱量計配置恒溫式外筒。自動控溫的外筒在整個試驗(yàn)過程中，外筒水溫變化應(yīng)控制在±0.1k之內(nèi)或更低；非自動控溫式外筒――靜態(tài)式外筒，盛滿水后其熱容量應(yīng)不小于熱量計熱容量的５倍，以便保持試驗(yàn)過程中外筒溫度基本恒定。外筒的熱容量應(yīng)該是：當(dāng)冷卻常數(shù)約為0.0020min－１時，從試樣點(diǎn)火到末期結(jié)束時的外筒溫度變化小于0.16K；當(dāng)冷卻常數(shù)約為0.0030min－1時，此溫度變化應(yīng)小于0.11K。外筒外面可加絕緣保護(hù)層，以減少室溫波動的影響。用于外筒的溫度計應(yīng)有0.1K的最小分度值。（ｂ）絕熱式外筒：絕熱式熱量計配置絕熱式外筒。外筒中裝有加熱裝置，通過自動控溫裝置，外筒水溫能緊密跟蹤內(nèi)筒的溫度。外筒的水還應(yīng)在特制的雙層蓋中循環(huán)。　　　　自動控溫裝置的靈敏度應(yīng)能達(dá)到使點(diǎn)火前和終點(diǎn)后內(nèi)筒溫度保持穩(wěn)定（５min內(nèi)溫度變化平均不超過0.0005K/min），在一次試驗(yàn)的升溫過程中，內(nèi)外筒間熱交換量應(yīng)不超過20J。
　　    （５）攪拌器：螺旋漿式或其他形式。轉(zhuǎn)速（400～600）r/min為宜，并應(yīng)保持恒定。攪拌器軸桿與外界應(yīng)采用有效的隔熱措施，以盡量減少量熱系統(tǒng)與外界的熱交換。攪拌器的攪拌效率應(yīng)能使熱容量標(biāo)定中由點(diǎn)火到終點(diǎn)的時間不超過10min，同時又要避免產(chǎn)生過多的攪拌熱（當(dāng)內(nèi)、外筒溫度和室溫一致時，連續(xù)攪拌10min所產(chǎn)生的熱量不應(yīng)超過120J）
　?。ǎ叮┝繜釡囟扔嫞河糜趦?nèi)筒溫度測量的量熱溫度計至少應(yīng)有0.001K的分辨率，以便能以0.002K或更好的分辨率測定2K到3K的溫升；它代表的絕對溫度應(yīng)能達(dá)到近0.1K。量熱溫度計在它測量的每個溫度變化范圍內(nèi)應(yīng)是線性的或線性化的。它們均應(yīng)經(jīng)過計量部門的檢定，證明已達(dá)到上述要求，有兩種類型的溫度計可用于此目的。（ａ）玻璃水銀溫度計：常用的玻璃水銀溫度計有兩種：一種是固定測溫范圍的精密溫度計；一種是可變測溫范圍的貝克曼溫度計。兩者的最小分度值應(yīng)為0.01K。使用時應(yīng)根據(jù)計量機(jī)關(guān)檢定證書中的修正值做必要的校正。兩種溫度計都應(yīng)進(jìn)行溫度校正（貝克曼溫度計稱為孔徑校正），貝克曼溫度計除這個校正值外還有一個稱為“平均分度值”的校正值。　　　　為了滿足所需要的分辨率，需要使用５倍的放大鏡來讀取溫度，為防止水銀柱在玻璃上的粘滯，通常需要一個機(jī)械振蕩器來敲擊溫度計。如果沒有機(jī)械振蕩器，在讀取溫度前應(yīng)人工敲擊溫度計。（ｂ）數(shù)字顯示溫度計：數(shù)字顯示溫度計可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃水銀溫度計，這些溫度計是由諸如鉑電阻、熱敏電阻以及石英晶體共振器等配備合適的電橋，零點(diǎn)控制器、頻率計數(shù)器或其它電子設(shè)備構(gòu)成，它們應(yīng)能提供符合要求的分辨率，這些溫度計的短期重復(fù)性應(yīng)該為0.001K或更好，６個月內(nèi)的長期漂移不應(yīng)超過0.05K，線性溫度傳感器在發(fā)熱量測定中引起的偏倚比非線性溫度傳感器的小。
　?。?、附屬設(shè)備：
   （１）燃燒皿：鉑制品最理想，一般可用鎳鉻鋼制品。規(guī)格可采用高17mm～18mm、底部直徑19mm～20mm，上部直徑25mm～26mm，厚0.5mm。其他合金鋼或石英制的燃燒皿也可使用，但以能保證試樣燃燒完全而本身又不受腐蝕和產(chǎn)生熱效應(yīng)為原則。
   （２）壓力表和氧氣導(dǎo)管：壓力表由兩個表頭組成：一個指示氧氣瓶中的壓力，一個指示充氧時氧彈內(nèi)的壓力。表頭上應(yīng)裝有減壓閥和保險閥。壓力表每2年應(yīng)經(jīng)計量部門檢定一次，以保證指示正確和操作安全。
壓力表通過內(nèi)徑1mm～2mm的無縫銅管與氧彈連接或通過高強(qiáng)度尼龍管與充氧裝置連接，以便導(dǎo)入氧氣。
壓力表和各連接部分禁止與油脂接觸或使用潤滑油。如不慎沾污，必須依次用苯和灑精清洗，并待風(fēng)干后再用。
   （３）點(diǎn)火裝置：點(diǎn)火采用12v～24v的電源，可由220v交流電源經(jīng)變壓器供給。線路中應(yīng)串接一個調(diào)節(jié)電壓的變阻器和一個指示點(diǎn)火情況的指示燈或電流計。
點(diǎn)火電壓應(yīng)預(yù)先試驗(yàn)確定。方法：接好點(diǎn)火絲，在空氣中通電試驗(yàn)。在熔斷式點(diǎn)火的情況下，調(diào)節(jié)電壓使點(diǎn)火絲在1s～2s內(nèi)達(dá)到亮紅；在棉線點(diǎn)火的情況下，調(diào)節(jié)電壓使點(diǎn)火絲在４s～５s內(nèi)達(dá)到暗紅。電壓和時間確定后，應(yīng)準(zhǔn)確測出電壓、電流和通電時間，以便計算電能產(chǎn)生的熱量。
如采用棉線點(diǎn)火，則在遮火罩以上的兩電極柱間連接一段直徑約0.3mm的鎳鉻絲，絲的中部預(yù)先繞成螺旋數(shù)圈。以便發(fā)熱集中。
   （４）壓餅機(jī)：螺旋式、杠桿式或其它形式壓餅機(jī)。能壓制直徑10mm的煤餅或苯甲酸餅。模具及壓桿應(yīng)用硬質(zhì)鋼制成，表面光潔，易于擦拭。
   （５）秒表或其他能指示10s的計時器。
３、天平
   （１）分析天平：感量0.1mg。
   （２）工業(yè)天平：載量4kg～5kg，感量1g。

結(jié)果的計算:　

1.煤的高位發(fā)熱量計算公式為：
　　Qgr,ad=Qb,ad-94.1Sb,ad-aQb,ad
　    　式中：
　　    Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;
　　    Qb,ad——分析煤樣的彈筒發(fā)熱量，J/g;
　　    Sb,ad——由彈筒洗液測得的煤的硫含量，%；

                 當(dāng)Qb,ad〉14600J/g，同時，Sb，ad≤4%時，可用St,ad代替Sb,ad。
　　    94.1——煤中每1%（0.01g）硫的校正值，J/g;
              a——硝酸校正系數(shù)。

                      Qb,ad≤16700J/g,a=0.0010
　　             16700J/g<Qb,ad<25100J/g,a=0.0012
　   　          Qb,ad25100J/g ,a=0.0016
2.煤的低位發(fā)熱量的計算
　　Qnet,ar=(Qgr,ad-206Had)*(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar 

　　    式中：
　　    Qnet,ar——分析煤樣的低位收到基發(fā)熱量，J/g;
　　    Qgr,ad——分析煤樣的高位分析基發(fā)熱量，J/g；
　　    Had——分析煤樣氫含量，%；
　　    Mad——分析煤樣水分，%。

    Qgr，maf=Qgr,ad×（100-MHC）/(100-Mad-Aad×(100-MHC)/100)
　　    式中：
　　    Qgr，maf——恒溫?zé)o灰基高位發(fā)熱量；
　　    MHC——恒濕條件下測得的水分含量，%。