固體生物質(zhì)燃料發(fā)熱量測定方法四川地方標(biāo)準(zhǔn)（DB 51/T1387—2011）

前言 　　本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第一部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》編制。 　　本標(biāo)準(zhǔn)由四川省農(nóng)業(yè)廳提出。 　　本標(biāo)準(zhǔn)由四川省農(nóng)業(yè)機械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。 　　本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院。 　　本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：劉建輝、謝祖琪、庹洪章、熊昌國、姚金霞、易文裕、余滿江、應(yīng)婧。 　　1 范圍 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用“自動氧彈熱量計”、“碳?xì)湓胤治鰞x”測定固體生物質(zhì)燃料發(fā)熱量的方法。 　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于燃料發(fā)熱量為10MJ／kg～21MJ／kg的農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)、林業(yè)固體生物質(zhì)和生物質(zhì)成型燃料的發(fā)熱量的測定。 　　2 規(guī)范性引用文件 　　下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 　　GB/T 213  煤的發(fā)熱量測定方法 　　GB/T 476  煤中碳和氫的測定方法 　　NY/T 1879  生物質(zhì)固體成型燃料采樣方法 　　NY/T 1880  生物質(zhì)固體成型燃料樣品制備方法 　　3 術(shù)語和定義 　　下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 　　3.1 　　全水分 total Moisture 　　指固體生物質(zhì)燃料的濕基含水率，以燃料的原始質(zhì)量與干燥到質(zhì)量恒定的差值對原始質(zhì)量的百分率表示。 　　3.2 　　試樣水分Moisture content sample 　　指將固體生物質(zhì)燃料制備成發(fā)熱量測定試樣的濕基含水率，以試樣的原始質(zhì)量與干燥到質(zhì)量恒定的差值對原始質(zhì)量的百分率表示。 　　4 測定條件 　　4.1 彈筒發(fā)熱量測定實驗室條件 　　4.1.1 彈筒發(fā)熱量測定實驗室，應(yīng)為單獨房間，不得在同一房間同時進行其他實驗項目。 　　4.1.2 室內(nèi)溫度應(yīng)保持相對穩(wěn)定，每次測定室溫變化≤1℃,室內(nèi)溫度15℃～30℃。 　　4.1.3 實驗室應(yīng)無明顯的空氣對流，熱源或冷源引起的溫度變化≤1 ℃。熱量計避免陽光照射。 　　4.1.4 環(huán)境相對濕度:＜85%。 　　4.1.5 供電電源:（220±20）V、頻率（50±1）Hz，供電電路中無強電磁干擾源。 　　4.2 測定儀器設(shè)備、材料、試劑及工具 　　4.2.1 儀器設(shè)備 　　4.2.1.1 自動氧彈熱量計：熱量誤差±60J/g ,熱容量中心值10 000 J/K，熱容量重復(fù)性≤0.2%。 　　4.2.1.2 碳、氫元素分析儀（三節(jié)爐）：溫度范圍為100℃～1 100 ℃，溫度波動±10℃。 　　4.2.1.3 稱量儀器：電子天平稱量200g，感量0.1Mg；電子秤稱量5 kg，感量0.5g。 　　4.2.1.4 干燥儀器：干燥箱溫度范圍為室溫+10℃～250℃，溫度波動±1℃；干燥器皿。 　　4.2.1.5 粉粹機：篩孔直徑1Mm。 　　4.2.1.6 充氧器：壓力＞4MPa。 　　4.2.1.7 分級篩：篩子25 目。 　　4.2.1.8 玻璃瓶：1 000ML廣口瓶、直徑70Mm秤量瓶。 　　4.2.1.9 金屬干燥盤：長×寬×高（350Mm×250Mm×25Mm）。 　　4.2.1.10 直尺；長度300mm，最小分度1mm。 　　4.2.2 材料 　　4.2.2.1 苯甲酸：標(biāo)準(zhǔn)熱值二級或二級以上。 　　4.2.2.2 氧氣：純度99.9%不含氫，不能使用電解氧。 　　4.2.2.3 點火絲：直徑0.1Mm的鉑、銅、鎳絲或其他已知熱量的金屬絲。 　　4.2.2.4 擦鏡紙：已知發(fā)熱量。 　　4.2.2.5 堿石棉：粒度1Mm～2Mm。 　　4.2.2.6 銀絲卷：直徑0.25Mm左右。 　　4.2.2.7 銅絲卷：直徑0.5Mm左右。 　　4.2.3 試劑及工具 　　4.2.3.1 試劑無水氯化鈣：粒度1Mm～2Mm；硫酸：化學(xué)純；二氧化錳：化學(xué)純，粒狀；三氧化鎢：分析純，粉狀；氫氧化鈉或氫氧化鉀：化學(xué)純；干燥劑：變色硅膠；氧化銅：絲狀長約5Mm；密封材料：真空硅脂。 　　4.2.3.2 工具：剪刀、鋸弓、鍘刀、切刀、防潮布、墊板、、毛刷、采樣鏟。 　　4.3 樣品采集方法及送樣 4.3.1 農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)樣品的采集 　　4.3.1.1 采集量：總質(zhì)量＞5kg。 　　4.3.1.2 采集方法：在儲存地確定有代表性的采集樣點＞5個，各點采集量＞1 kg。 　　4.3.2 生物質(zhì)成型燃料樣品的采集 　　4.3.2.1采集量：應(yīng)符合NY/T 1880的規(guī)定。 　　4.3.2.2采集方法：應(yīng)符合NY/T 1879的規(guī)定。 　　4.3.3 林業(yè)固體生物質(zhì)樣品的采集 　　4.3.3.1 采集量：總量＞5 kg和單體數(shù)量＞20。 　　4.3.3.2 采集方法：在采樣地確定有代表性的采集樣點＞5個，各點采集量＞1 kg和單體數(shù)量＞5。 　　4.3.4 樣品標(biāo)識和保存 　　4.3.4.1 在樣品標(biāo)識卡上填寫編號、品種、品名、質(zhì)量、地點、時間、天氣狀況。 　　4.3.4.2 用密封袋封裝，將樣品標(biāo)識卡牢固粘貼在密封袋上。 　　4.3.4.3 保證樣品形狀和品質(zhì)。 　　4.3.5 樣品接收 　　4.3.5.1 樣品登記：收樣的時間、品名、品種、質(zhì)量。 　　4.3.5.2 樣品品質(zhì)要求：形狀完整、品質(zhì)無變化。 　　4.3.5.3 樣品質(zhì)量：農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)符合4.3.1.1條；生物質(zhì)成型燃料符合4.3.2.1條；林業(yè)固體生物質(zhì)符合4.3.3.1條。 　　4.4 樣品分類與制備 　　4.4.1 收到樣品分類：將樣品分成2份，其中1份分為4小份：2小份為全水分樣、1小份為試樣、1小份為備樣；另外1份作為需要復(fù)測時的樣品。 　　4.4.2 全水分樣品制備：農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)樣品長度＜30cm；林業(yè)固體生物質(zhì)樣品最大尺寸（長度）＜5cm；生物質(zhì)成型燃料為產(chǎn)品原狀，其最大尺寸＜10cm。 　　4.4.3 農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)和林業(yè)固體生物質(zhì)的試樣測定時間及制備 　　4.4.3.1 試樣樣品制備時間：在室內(nèi)自然干燥達到平衡水分后方可進行。 　　4.4.3.2 農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)和林業(yè)固體生物質(zhì)試樣的制備：用剪、鍘、鋸等方法使農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)的長度＜3cm、林業(yè)固體生物質(zhì)的最大長度＜2cm，再用四分法縮分，把樣品從底邊鏟起堆成錐形，再由頂端向周圍均勻壓平，如此反復(fù)3次。用直尺把樣品分成四個相等的扇形，取其中圓心對稱的兩個扇形，如圖1所示。將縮分出的試樣進行粉粹過篩（25目），裝入廣口瓶貼上標(biāo)簽作為試樣。 　　4.4.3.3 生物質(zhì)成型燃料試樣的制備：應(yīng)符合NY/T 1880的規(guī)定。 　　5 測定方法 　　5.1 全水分測定 　　5.1.1 取全水分樣品300g，讀數(shù)精確到0.5g，記錄為收到樣的原始質(zhì)量m0，再放入經(jīng)干燥后已知質(zhì)量的干燥盤中，并均勻攤平。 　　5.1.2 將裝有樣品的干燥盤放置在已加熱、溫度控制在105℃～110 ℃的干燥箱內(nèi)。農(nóng)業(yè)固體生物質(zhì)干燥3h～4h后，每間隔30Min稱量1次；林業(yè)固體生物質(zhì)和生物質(zhì)成型燃料干燥5h～6h后，每間隔60Min稱量1次。前后2次的質(zhì)量相差≤0.5g，即為質(zhì)量恒定。如果后1次質(zhì)量大于前1次，以前1次質(zhì)量為試樣質(zhì)量恒定量。稱量應(yīng)在熱狀態(tài)下15s內(nèi)完成，讀數(shù)精確到0.5g。將質(zhì)量恒定量減除干燥盤質(zhì)量記錄為收到樣干燥后的質(zhì)量恒定值m1。 　　5.1.3 測定次數(shù)：對2小份全水分樣品分別進行1次測定。 　　5.2 試樣水分測定 　　5.2.1 將稱量瓶及蓋放置在105℃～110℃的干燥箱中干燥30Min，在干燥器皿中冷卻到室溫，對稱量瓶及蓋稱量；在稱量瓶中放入10g試樣加蓋后稱量，記錄放入試樣的原始質(zhì)量m2。讀數(shù)精確到0.1Mg。 　　5.2.2 將裝有試樣的稱量瓶及蓋分開放置在105℃～110℃的干燥箱中。干燥2h～3h后，每間隔30Min，稱量瓶在干燥箱內(nèi)加蓋后取出放入干燥器皿中，冷卻至室溫稱量。前后2次的質(zhì)量相差≤1Mg，即為質(zhì)量恒定。如果后1次質(zhì)量大于前1次，以前1次質(zhì)量為試樣恒定質(zhì)量。將質(zhì)量恒定量減除稱量瓶及蓋的質(zhì)量記錄為試樣干燥后質(zhì)量恒定值m3。讀數(shù)精確到0.1Mg。 　　5.2.3 測定次數(shù)：對試樣測定2次。 　　5.3 彈筒發(fā)熱量測定 　　5.3.1 彈筒發(fā)熱量測定原理：固體生物質(zhì)彈筒發(fā)熱量在自動氧彈熱量計中測定。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燃燒一定量的標(biāo)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)生的溫升與標(biāo)準(zhǔn)量熱物燃燒產(chǎn)生的溫升比較，得到試樣彈筒發(fā)熱量。 　　5.3.2 自動氧彈熱量計熱容量標(biāo)定的條件應(yīng)符合GB/T 213的規(guī)定。 　　5.3.3 自動氧彈熱量計熱容量標(biāo)定的方法應(yīng)符合GB/T 213的規(guī)定。 　　5.3.4 自動氧彈熱量計操作方法按使用說明書規(guī)定執(zhí)行。 　　5.3.5 彈筒發(fā)熱量測定方法 　　5.3.5.1 在燃燒皿中放入用已知質(zhì)量、發(fā)熱量的擦鏡紙包緊或壓餅后試樣0.3g～0.5g，稱量準(zhǔn)確到0.1Mg。 　　5.3.5.2 點火絲兩端分別掛接在兩個電極上，彎曲點火絲與試樣之間最近點距離＜1Mm，點火絲不能與試樣和燃燒皿接觸。 　　5.3.5.3 往氧彈中加入10ML蒸餾水，擰緊氧彈蓋。 　　5.3.5.4 往氧彈中緩慢充入氧氣，壓力為1.4MPa～1.6MPa,充氧時間≥1Min。 　　5.3.5.5 輸入試樣質(zhì)量、自動氧彈熱量計熱容量、擦鏡紙發(fā)熱量，進入自動測試得出彈筒發(fā)熱量。 　　5.3.5.6 校對輸入?yún)?shù)，記錄試樣彈筒發(fā)熱量測定結(jié)果，測定值讀數(shù)精確到個位。 　　5.3.5.7 測定次數(shù)：試樣測定2次。 　　5.3.5.8 測定結(jié)果的允許差值：2次測定讀數(shù)值之差≤280J/g，測定合格。否則應(yīng)按5.3.5條重新測定。 　　5.3.5.9 彈筒發(fā)熱量測定結(jié)果：取2次測定合格的彈筒發(fā)熱量平均值作為彈筒發(fā)熱量yDT Q，計算結(jié)果精確到個位。 　　5.4 試樣碳、氫元素測定 　　5.4.1 試樣碳、氫元素測定原理：分析試樣在氧化劑的作用下，經(jīng)750 ℃的溫度充分燃燒，生成的二氧化碳和水分別被吸收劑吸收，根據(jù)吸收劑增加質(zhì)量，測得試樣碳、氫元素的含量。 　　5.4.2 碳、氫元素分析儀測定準(zhǔn)備應(yīng)符合GB/T 476的規(guī)定。 　　5.4.3 空白值測定應(yīng)符合GB/T 476的規(guī)定。 　　5.4.4 碳、氫元素測定 　　5.4.4.1 將第一、二、三節(jié)爐溫度分別控制在（750±10）℃、（700±10）℃、（600±10）℃，使第一節(jié)爐緊靠第二節(jié)爐。 　　5.4.4.2 在灼燒后的燃燒舟中均勻鋪放約0.15g試樣，記錄為G，試樣上鋪一層三氧化鎢(質(zhì)量與空白值測定相同)，將燃燒舟暫存入專用的磨口玻璃管中。 　　5.4.4.3 接上已稱量的吸收系統(tǒng)，打開橡皮塞，取出銅絲卷，迅速將燃燒舟放入燃燒管中，使其前端剛好在第一節(jié)爐子爐口，放入銅絲卷，塞上橡皮塞。立即開啟U形管，通入氧氣流量為90Ml/min。 　　5.4.4.4 1Min后向氣流進入方向移動第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進入第一節(jié)爐停留2Min。燃燒舟全部進入再停留2Min，最后燃燒舟在第一節(jié)爐中部停留18Min，把第一節(jié)爐移回原位。2Min后，將磨口塞關(guān)閉，取下吸收系統(tǒng)U形管（氮吸收不?。┯媒q布擦凈。放置10Min后稱量，稱量準(zhǔn)確到0.1Mg。第二個二氧化碳吸收管變化量＜0.5Mg，計算時忽略。 　　5.4.4.5 二氧化碳吸收管增加質(zhì)量為G2，水分吸收管增加質(zhì)量為G3。 　　5.4.4.6 測定次數(shù)：試樣測定2次。 　　6 測定結(jié)果 　　6.1 全水分 　　6.1.1 全水分測定結(jié)果，按式(1)計算。 　　式中： 　　qW——收到樣的全水分，單位為百分比（%）； 　　0m——收到樣的原始質(zhì)量，單位為克（g）； 　　1M——收到樣干燥后的質(zhì)量恒定量，單位為克（g）。 　　6.1.2 測定結(jié)果的允許值：兩次測定值按式(1)計算結(jié)果，兩次測定值之差≤3%測定合格，否則按5.1條重新測定。 　　6.1.3 全水分測定結(jié)果：全水分取兩次測定合格含水率的算術(shù)平均值，計算結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位。 　　6.2 試樣水分 　　6.2.1 試樣水分測定結(jié)果，按式(2)計算。 　　式中： 　　yW——試樣水分，單位為百分比（%）； 　　2m——試樣的原始質(zhì)量，單位為克（g）； 　　3m  ——試樣干燥后的質(zhì)量恒定量，單位為克（g）。 　　6.2.2 測定結(jié)果的允許值：兩次測定值按式（2）計算結(jié)果，兩次測定值之差≤0.5%測定合格，否則按5.2條重新測定。 　　6.2.3 試樣水分測定結(jié)果：試樣水分取兩次測定合格含水率的算術(shù)平均值，計算結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位。 　　6.3 高位發(fā)熱量 　　6.3.1 固體生物質(zhì)燃料高位發(fā)熱量等于彈筒發(fā)熱量減去硫含量的熱量。 　　6.3.2 高位發(fā)熱量按式（3）計算： 　　式中： 　　YgWQ——試樣的高位發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）； 　　yDTQ——試樣的彈筒發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）； 　　Q——硫含量熱量, 單位為焦耳每克（J/g）。 　　6.3.3 固體生物質(zhì)燃料硫含量為0.38%，硫含量熱量Q?的取根據(jù)y DTQ范圍取值見表1。 　　6.3.4 高位發(fā)熱量測定結(jié)果：高位發(fā)熱量計算結(jié)果保留到個位。 　　6.4 低位發(fā)熱量 　　6.4.1 試樣碳、氫測定結(jié)果 　　6.4.1.1 試樣碳含量測定結(jié)果按式（4）計算。 　　式中： 　　yC——試樣碳含量，單位為百分比（%）； 　　g——試樣質(zhì)量，單位為克（g）； 　　2G ——二氧化碳吸收管增加質(zhì)量,單位為克（g）； 　　0.2729——二氧化碳折算碳的系數(shù)。 　　6.4.1.2 試樣氫含量測定結(jié)果按式（5）計算： 　　式中： 　　yH——試樣氫含量，單位為百分比（%）； 　　1G——水分吸收管空白值，單位為克（g）； 　　3G——水分吸收管增加質(zhì)量，單位為克（g）； 　　yW——試樣水分，單位為百分比（%）； 　　0.1119——水折算氫的系數(shù)。 　　6.4.2 測定結(jié)果的允許差值  按式（4）、（5）計算結(jié)果，兩次測定值之差符合表2規(guī)定，測定合格。否則應(yīng)按5.4條重新測定。 　　6.4.3 碳、氫含量測定結(jié)果：碳、氫含量取兩次測定的算術(shù)平均值，計算結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位。 　　6.4.4 試樣低位發(fā)熱量測定結(jié)果，按式（6）計算： 　　式中： 　　yDWQ——試樣低位發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）； 　　yGWQ——試樣高位發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）； 　　25——每1%水的汽化熱，單位為焦耳每克（J/g）； 　　9——氫折算成水的系數(shù)； 　　注:低位發(fā)熱量的計算值保留到個位。 　　6.5 收到樣低位發(fā)熱量  收到樣低位發(fā)熱量測定結(jié)果，按式（7）計算： 　　式中： 　　qDWQ——收到樣低位發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）。 　　注：收到樣低位發(fā)熱量計算結(jié)果保留到個位。