煤质属性差异煤样的发热量测定（自动氧弹量热仪）

摘要

本文利用ATC 300A自动氧弹量热仪，在合理的测试方法下获取了不同煤质属性煤样的发热量。测试结果表明：煤样的发热量测试结果重复性良好，相对标准偏差（RSD）不大于0.2%，准确性小于100 J/g。

图1 ATC 300A自动氧弹量热仪

前言

煤炭的发热量（热值），是指单位质量的煤炭在完全燃烧时所能释放出的热量，它是贸易定价的核心依据，也是所有燃煤设备及工艺设计的基础参数。通过合理的测试方法使用高精度测试仪器来获取更加准确的发热量测试结果，对衡量煤炭质量的好坏至关重要。

煤质属性的差异会直接影响煤炭发热量的测定结果。固定碳含量越低，发热量越低，测试的重复性可能变差；灰分（不可燃矿物）的含量增加，会导致燃烧不完全，实测结果偏低；高挥发分（热解气体产物）可能导致煤样爆燃飞溅进而影响测试结果。不同煤质需针对性优化测试方法，避免测试误差。

本文利用ATC 300A自动氧弹量热仪，比较了不同装样方式对煤样发热量测试结果的影响，并通过合理的测试方法，准确测定了煤质属性差异明显煤样的发热量。测试结果表明：不同固定碳、灰分及挥发分含量的标准煤样，其发热量测试结果重复性良好，相对标准偏差（RSD）不大于0.2%，准确性小于100 J/g。

实验方法

1.实验条件

测试仪器：ATC 300A自动氧弹量热仪

测试方法：GB/T 213-2008

环境温度：25.3~26.6℃

实验样品：GSB-国家标准煤炭样品

2.测试过程

打开ATC 300A自动氧弹量热仪；

Step1：称取一定质量样品/助燃物，压片后/包擦镜纸放入样品池中；

Step2：用棉线连接点火丝与样品并固定；

Step3：安装氧弹，并设置实验参数，填写样品质量等；

Step4：开始实验，在测试环境准备好后，仪器自动进行测试；

Step5：实验结束，取下氧弹并进行清理；

Step6：重复测试，记录实验数据。

实验结果

本实验共选取5种发热量、灰分及挥发分含量不同的标准煤样进行测试，并在测试期间按照GB/T 212所述方法测量5种煤样空气干燥基水分的质量分数（Mad），样品信息如表1所示。

表1 标准煤样-样品信息表（干基数据）

对于粉末状样品，直接进行测试易出现飞溅，影响结果准确性，因此通常采用压片法或擦镜纸包裹法进行制样。实验表明，这两种方式在测定结果上无显著差异。然而，由于煤样本身煤质属性的不同，需根据样品特性选择更适宜的测试方法以提高准确性。

ZBM111A 煤样挥发分含量较高，直接测试容易发生爆燃和飞溅，导致测定结果偏低。实际测试中还发现，即使压片处理仍存在较多样品飞溅的现象，因此推荐采用擦镜纸包裹后进行测试，以提升实验可靠性。

ZBM110A 煤样灰分含量高、放热量低，直接测试时燃烧放热缓慢，且易出现燃烧不完全的情况。建议添加苯甲酸作为助燃剂以提高燃烧效率，但应注意控制苯甲酸的添加量，使其对单次测试总放热量的贡献低于50%，否则可能导致测定结果偏高。

图2 煤样不同装样方式（a）无处理（b）擦镜纸包裹（c）压片

5种煤质属性差异的标准煤样发热量测试结果汇总于表2，结果已对擦镜纸及苯甲酸的热值进行了扣除。

表2 标准煤样-包擦镜纸测试数据

从测试结果看，在使用了合适的测试方法后，对于不同固定碳、灰分及挥发分含量的标准煤样，其发热量测试结果重复性良好，相对标准偏差（RSD）在0.16%以内，准确性（与出厂数据之差）不大于60 J/g，极差小于70J/g。

结论

本文利用ATC 300A自动氧弹量热仪测定了煤质属性差异煤样的发热量，系统研究了测试过程中的关键影响因素，并据此给出合理的样品测试方法，有效提高了煤样发热量测定结果的准确性与重复性，为降低测量误差提供了可靠方法支撑。