ICS75.160.10 D21 中华人民共和国国家标准 GB/T30727—2014 固 固体生物质燃料发热量测定方法 Determinationofcalorificvalueforsolidbiofuels 2014-06-09发布 2014-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 热量单位 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 原理 2 ……………………………………………………………………………………………………… 6 试验室条件 2 ……………………………………………………………………………………………… 7 试剂和材料 2 ……………………………………………………………………………………………… 8 仪器设备 3 ………………………………………………………………………………………………… 9 分析试样 5 ………………………………………………………………………………………………… 10 测定步骤 5 ………………………………………………………………………………………………… 11 结果计算 7 ………………………………………………………………………………………………… 12 热容量和仪器常数的标定 10 …………………………………………………………………………… 13 结果表述 11 ……………………………………………………………………………………………… 14 方法精密度 12 …………………………………………………………………………………………… 15 低位发热量的计算 12 …………………………………………………………………………………… 16 各种不同基的固体生物质燃料的发热量的换算 13 …………………………………………………… 17 试验报告 13 ……………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性附录) 一元线性回归和标准差计算方法 14 ……………………………………………… ⅠGB/T30727—2014 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC42)归口。 本标准起草单位:煤炭科学研究总院检测研究分院。 本标准主要起草人:隋艳、杨华玉、李英华。 ⅢGB/T30727—2014 固体生物质燃料发热量测定方法 1 范围 标准规定了用氧弹量热法测定固体生物质燃料的高位发热量的原理、试验条件、试剂和材料、仪器 设备、测定步骤、测定结果的计算、热容量、仪器常数标定、方法精密度以及低位发热量的计算方法等。 本标准适用于各种固体生物质燃料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T21923 固体生物质燃料检验通则 GB/T28730 固体生物质燃料样品制备方法 GB/T28731 固体生物质燃料工业分析方法 GB/T28732 固体生物质燃料全硫测定方法 GB/T28733 固体生物质燃料全水分测定方法 GB/T28734 固体生物质燃料中碳氢测定方法 3 术语和定义 GB/T28734中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 弹筒发热量 bombcalorificvalue 单位质量的固体生物质燃料试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮 气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量。 3.2 恒容高位发热量 grosscalorificvalueatconstantvolume 单位质量的固体生物质燃料试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮 气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。 恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热后得到的发热量。 3.3 恒容低位发热量 netcalorificvalueatconstantvolume 单位质量的固体生物质燃料试样在恒容条件下,在过量氧气中燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、 氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水(假定压力为0.1MPa)以及固态灰时放出的热量。 恒容低位发热量即由恒容高位发热量减去水(固体生物质燃料中原有的水和其中的氢燃烧生成的 水)的气化热后得到的发热量。 3.4 恒压低位发热量 netcalorificvalueatconstantpressure 单位质量的固体生物质燃料试样在恒压条件下,在过量氧气中燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、 1GB/T30727—2014 氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水(假定压力为0.1MPa)以及固态灰时放出的热量。 3.5 热量计的有效热容量 effectiveheatcapacityofthecalorimeter 量热系统产生单位温升所需的热量(简称热容量)。通常以焦耳每开尔文(J/K)表示。 4 热量单位 热量的单位为焦耳(J),1J=1N·m。 固体生物质燃料的发热量测定结果以兆焦每千克(MJ/kg)或焦耳每克(J/g)表示。需要时,可用千 瓦时每立方米(kW·h/m3)表示。 注:MJ/kg×1000/3600=kW·h/kg×BD(容积密度,kg/m3)=kW·h/m3。 5 原理 5.1 恒容高位发热量 固体生物质燃料的发热量在氧弹热量计中进行测定。一定量的分析试样在氧弹热量计中,在充有 过量氧气的氧弹内燃烧,热量计的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物质苯甲酸来确定, 根据试样燃烧前后量热系统产生的温升,并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量。 从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热(氧弹反应中形成的水合硫酸与气态二氧化硫的形 成热之差)即得高位发热量。 5.2 低位发热量 固体生物质燃料的恒容低位发热量和恒压低位发热量可以通过试样的高位发热量计算。计算恒容 低位发热量需要知道固体生物质燃料试样中水分和氢的含量;计算恒压低位发热量还需知道固体生物 质燃料试样中氧和氮的含量。 6 试验室条件 进行发热量测定的试验室应满足以下条件: ———进行发热量测定的试验室,应为单独房间,不得在同一房间内同时进行其他试验项目; ———室温应保持相对稳定,每次测定室温变化不应超过1℃,室温以在15℃~30℃范围为宜; ———室内应无强烈的空气对流,因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等,试验过程中应避免开启 门窗; ———试验室最好朝北,以避免阳光照射,否则热量计应放在不受阳光直射的地方。 7 试剂和材料 7.1 氧气:纯度不低于99.5%,不含可燃成分,不允许使用电解氧;压力足以使氧弹充氧至3.0MPa。 7.2 苯甲酸:二等或二等以上有证基准量热物质。 7.3 点火丝:直径0.1mm左右的铁、铜、镍丝或其他已知热值的金属丝或棉线,如使用棉线,则应选用 粗细均匀,不涂蜡的白棉线。 注:各种点火丝的热值为:铁丝(6700J/g)、镍铬丝(6000J/g)、铜丝(2500J/g)、棉线(17500J/g)。 7.4 点火导线:直径0.3mm左右的镍铬丝或其他金属丝。 2GB/T30727—2014 7.5 擦镜纸:使用前先测出燃烧热,抽取3~4张纸,团紧,称准质量,放入燃烧皿中,然后按常规方法测 定发热量。取三次结果的平均值作为擦镜纸热值。 8 仪器设备 8.1 热量计 8.1.1 总则 热量计是由氧弹、内筒、外筒、搅拌器、水、温度传感器、试样点火装置、温度测量和控制系统构成。 通常热量计有两种,恒温式和绝热式,它们的量热系统被包围在充满水的双层夹套(外筒)中,它们 的差别只在于外筒的控温方式不同,其余部分无明显区别。 无水热量计的内筒、搅拌器和水被一个金属块代替。氧弹为双层金属构成,其中嵌有温度传感器, 氧弹本身组成了量热系统。 自动氧弹热量计原则上应按照第8章和第10章中的原理和规定设计并构造,并按照第11章的规 定计算分析试样的弹筒发热量和恒容高位发热量。 自动氧弹热量计在每次试验中应记录(打印或其他方式)并给出详细的信息,如观测温升、冷却校正 值(恒温式)、有效热容量、样品质量和样品编号、点火热和其他附加热等;以便可对由此进行的所有计算 都能进行人工验证,所用的计算公式应在仪器操作说明书中给出。计算中用到的附加热应清楚地确定, 所用的点火热、副反应热的校正应该明确说明。 本标准也允许使用其他非经典原理的氧弹热量计,只要它们的标定条件,标定试验和发热量测定时 条件的相似性,试样质量与氧弹的容积之比、充氧压力、氧弹中加水量、以及测定的精密度和准确度等都 符合本标准的基本要求。 热量计的准确度要求为,用苯甲酸作为样品进行5次发热量测定,其5次测定结果的相对标准差不 大于0.20%,且其平均值与标准热值之差不超过50J/g。计算中除燃烧不完全的结果外,所有的测试结 果不能随意舍弃。 8.1.2 氧弹 由耐热、耐腐蚀的镍铬或镍铬钼等合金钢制成,需要具备三个主要性能: a) 不受燃烧过