技术领域

本发明涉及一种热值的测量方法，特别涉及一种含聚化燃料的型煤的热值的测量方法，还涉及一种聚化燃料的热值的测量方法。

背景技术

聚化燃料是主要利用赤泥、铁尾矿、脱硫石膏等工业废渣为基本原料附加激发剂复合而成的新型燃料。一般情况下，含聚化燃料中，按重量比，包含有赤泥25-65%、铁尾矿15-55%、脱硫石膏5-12%和激发剂0.1-8%。是在特定的高温条件下,通过多层级链式固相反应,打破分子键能,在化学分子层级进行能量转化的分子能技术。聚化燃料的发热量≥41800J/kg（10000大卡/ kg），大大超出了标准煤的热值29260J/kg（7000大卡/ kg），聚化燃料与煤掺烧，可至少等效代替同等热值煤15%左右，节能效果明显。而聚化燃料的成本仅是同等热值煤炭的1/3左右。

高能洁净污泥型煤燃料是聚化燃料、煤（或煤泥、低热值煤）、污泥（如污水处理厂、抗生素厂、印染厂、啤酒厂、生物垃圾、淀粉厂、柠檬酸厂）按照一定比例混合而成的型煤燃料。高能洁净污泥型煤燃料通过了山东省科技成果鉴定（鲁科成鉴字[2013]第1534号），不仅解决了污泥难以处理的难题，还降低了SO2、NOX的排放至少40%以上，降低了燃烧成本25%左右。

目前聚化燃料热值检测方法，文献记录的只有中青国能集团与北京恒久仪器厂2012年9月18日聚化燃料热值差热分析法热值检测暨成果发布会的资料，是使用快速升温、两次燃烧放热量相加作为总放热量的测试方法，即先燃烧原煤，将原煤燃烧后的残留物与聚化燃料混合，用差热分析法测定聚化燃料的热值。

但是该方法存在以下缺点：

1 对聚化燃料的配方方法缺乏了解，使测量数据不准确。

聚化燃料的反应机理，是多种金属氧化物之间在高温下，打破分子键结构，进行重新组合的放热过程。不同的原煤，金属氧化物含量不一样，聚化燃料的配方也不一样，因此聚化燃料和原煤合起来才是一个完整的配方，在配方中，聚化燃料比例一般为5%-15%。采用两次燃烧测量热值，第一次原煤燃烧后，其金属氧化物有部分产生了化学反应，反应残留物再与聚化燃料反应，测得的热值不准确。 

2 仪器设备价格昂贵，一般企业承受不起，对生产企业不实用。企业生产聚化燃料的原材料在不断变化，如产地、不同批次等，原材料里面的金属成分含量会发生变化，企业要经常测量。

3 该方法有时测量不出聚化燃料的热值。山东省科学院测试中心自2013年底使用该方法，至今，都没有测量出聚化燃料的热值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种测量准确性高的含聚化燃料的型煤的热值的测量方法，以及提供一种测量准确性高的聚化燃料的热值的测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明含聚化燃料的型煤的热值的测量方法，包括如下步骤：

（1）取助燃剂和样品，助燃剂包括镁粉和标准煤，样品为含聚化燃料的型煤；助燃剂和样品的质量比为1：1.5-9，助燃剂中镁粉与标准煤的质量比为0.8-1.1：1；

（2）将助燃剂和样品混合均匀后放入量热仪的氧弹内，以不低于引燃镁粉的温度点火燃烧，燃烧后通过量热仪测出样品的热值。

为了使测量结果更准确，测试3-5次，样品的热值取平均值。

为了减少测量成本，所述的量热仪为氧弹量热仪，采用电加热点燃镍铬合金熔断丝来点火，点火温度为840-860℃。

为了进一步提高测试的准确性，所述的助燃剂和样品的质量比为1：3，所述的助燃剂中镁粉与标准煤的质量比为1：1。

为了使样品燃烧得更充分，所述的样品的粒度小于200目。

本发明聚化燃料的热值的测量方法，先采用前述方法测量出含聚化燃料的型煤的热值；再根据样品中聚化燃料和其它物质的含量，及其它物质的热值，计算出聚化燃料的热值。

本发明的有益效果是：

1 测试时间短：测试时间与型煤的测试时间相差不大，整体测试时间在30min以内；

2 测试误差小：经过聚化燃料发明人冯恩福教授验证200多次，按照该测试方法，测试结果与实际燃烧结果误差控制在5%以内；

3 仪器成本低：可采用点火温度与普通氧弹量热仪点火温度相近的量热仪，这类量热仪价格是差热分析仪价格的1/10左右；

4 操作简单：做过煤炭热值测试的检验人员都能很快掌握该方法，简单易学。

具体实施方式

具体实施例一

本具体实施例包括如下步骤：

（1）取0.1103g助燃剂和0.9925g样品，助燃剂包括镁粉和标准煤，镁粉和标准煤按照1:1的质量比例混合均匀；样品为含聚化燃料的型煤，样品包括质量含量为5%的聚化燃料和热值为24830 J/kg的质量含量为95%的煤，样品中各种物质混合均匀。

聚化燃料包括赤泥25%、铁尾矿55%、脱硫石膏12%和激发剂8%，各成份的含量为质量含量。

（2）将助燃剂和样品混合均匀后放入氧弹量热仪的氧弹内，氧弹内充入2.8-3.2MPa压力的氧气。量热仪设定助燃剂为添加物，输入助燃剂的质量及热值，采用电加热点燃镍铬合金熔断丝来点火，镍铬合金熔断丝的燃烧温度在840-860℃之间，燃烧后通过量热仪测出样品的热值Q。

可以多次测试取平均值，Q=（Q1+Q2+…+Qn）/n

Qn表示第n次测得的样品热值，n=1、2…

还可以进一步计算出聚化燃料的热值

Q_jh =（Q—δ_m ×Q_m）/δ_j

式中：

     Q_jh——聚化燃料热值，单位：J/kg

     Q——样品热值，单位：J/kg

     Q_m——煤的热值。单位：J/kg

δ_m——样品中煤所占的质量百分比

    δ_j——样品中，聚化燃料所占质量百分比。

具体实施例二

本具体实施例包括如下步骤：

（1）取0.2137g助燃剂和0.7485g样品，助燃剂包括镁粉和标准煤，镁粉和标准煤按照0.8:1的比例混合均匀；样品为含聚化燃料的型煤，样品包括质量含量为10%的聚化燃料、热值为16143J/kg的质量含量为85%的煤泥和热值为6032J/kg的质量含量为5%的市政污泥，样品中各种物质混合均匀。

聚化燃料包括赤泥40%、铁尾矿50%、脱硫石膏6%和激发剂4%，各成份的含量为质量含量。

（2）将助燃剂和样品混合均匀后放入氧弹量热仪的氧弹内，采用高于镁粉的燃烧温度点火，燃烧后通过量热仪测出样品的热值Q。

可以多次测试取平均值，Q=（Q1+Q2+…+Qn）/n

Qn表示第n次测得的样品热值，n=1、2…

还可以进一步计算出聚化燃料的热值

Q_jh =（Q—δ_m ×Q_mn）/δ_j

式中：

     Q_jh——聚化燃料热值，单位：J/kg

     Q_——样品热值，单位：J/kg

     Q_mn——煤泥与污泥的混合物的热值，该值可以通过煤泥与污泥的热值以及二者的质量比计算得到。单位：J/kg

δ_m——样品中煤泥与污泥所占的质量百分比

    δ_j——样品中，聚化燃料所占的质量百分比。

具体实施例三

本具体实施例包括如下步骤：

（1）取0.2637g助燃剂和0.3956g样品，助燃剂包括镁粉和标准煤，按照1.1:1的比例混合均匀；样品为含聚化燃料的型煤， 样品包括质量含量为15%的聚化燃料、热值为15224J/kg的质量含量为80%的煤泥和热值为13075J/kg的质量含量为5%的抗生素企业危废残渣。

聚化燃料包括赤泥65%、铁尾矿25%、脱硫石膏9.6%和激发剂0.4%，各成份的含量为质量含量。

（2）将助燃剂和样品混合均匀后放入氧弹量热仪的氧弹内，采用高于镁粉的燃烧温度点火，燃烧后通过量热仪测出样品的热值Q。

可以多次测试取平均值，Q=（Q1+Q2+…+Qn）/n

Qn表示第n次测得的样品热值，n=1、2…

还可以进一步计算出聚化燃料的热值

Q_jh =（Q—δ_m ×Q_mn）/δ_j

式中：

     Q_jh——聚化燃料热值，单位：J/kg

     Q_——样品热值，单位：J/kg

     Q_mn——煤泥与危废残渣的混合物的热值，该值可以通过煤泥与危废残渣的热值以及二者的质量比计算得到。单位：J/kg

δ_m——样品中煤泥与危废残渣所占的质量百分比

    δ_j——样品中，聚化燃料所占的质量百分比。

具体实施例四

本具体实施例包括如下步骤：

（1）取0.2157g助燃剂和0.6471g样品，助燃剂包括镁粉和标准煤，按照1:1的比例混合均匀；样品为含聚化燃料的型煤， 样品包括质量含量为15%的聚化燃料、热值为15224J/kg的质量含量为80%的煤泥和热值为13075J/kg的质量含量为5%的抗生素企业危废残渣。

聚化燃料包括赤泥65%、铁尾矿25%、脱硫石膏9.6%和激发剂0.4%，各成份的含量为质量含量。

（2）将助燃剂和样品混合均匀后放入氧弹量热仪的氧弹内，采用高于镁粉的燃烧温度点火，燃烧后通过量热仪测出样品的热值Q。

可以多次测试取平均值，Q=（Q1+Q2+…+Qn）/n

Qn表示第n次测得的样品热值，n=1、2…

还可以进一步计算出聚化燃料的热值

Q_jh =（Q—δ_m ×Q_mn）/δ_j

式中：

     Q_jh——聚化燃料热值，单位：J/kg

     Q_——样品热值，单位：J/kg

     Q_mn——煤泥与危废残渣的混合物的热值，该值可以通过煤泥与危废残渣的热值以及二者的质量比计算得到。单位：J/kg

δ_m——样品中煤泥与危废残渣所占的质量百分比

    δ_j——样品中，聚化燃料所占的质量百分比。

测试结果

Q表示三次测试的样品热值的平均值。

上表中所有热值单位为J/kg。

Q_SJ表示在工厂实际使用时测得的含聚化燃料的样品的热值。

△表示测试样品测得数值与实际在锅炉里燃烧测得值的误差。

Q_jh表示计算出的聚化燃料的热值。

在Q_SJ和△的计算中，样品热值均采用平均值Q。

点火的原理：由于聚化燃料燃烧所需温度在700℃-1300℃之间，国际上氧弹量热仪点火温度一般在850℃左右，因此不能直接用普通氧弹量热仪测试其热值；同时聚化燃料即使达到了点燃温度，还需要一定的持续时间才能点燃。在本发明中镁粉首先被引燃，镁粉燃烧产生的热量使标准煤被点燃，由于标准煤燃烧速度大大慢于镁粉，放出的热量又足以使含聚化燃料的型煤达到燃烧所需的温度和热量，从而将所有物质引燃，使得燃烧完全，从而使得测量结果准确性好。本发明旨在解决如何使含聚化燃料的型煤引燃。如何通过量测仪来测量样品热值采有现有方法。