燃烧热试验检测

燃烧热，又称热值或卡路里值，是指单位质量（或体积）的燃料在完全燃烧且燃烧产物冷却至初始温度时所释放出的热量。它是衡量燃料能量密度的核心指标，对于评估燃料品质、计算能源效率、设计燃烧设备（如锅炉、发动机）、制定燃料标准以及进行能源管理和成本核算具有至关重要的意义。无论是固体燃料（如煤炭、生物质颗粒）、液体燃料（如汽油、柴油、燃料油、乙醇）还是气体燃料（如天然气、液化石油气、氢气），其燃烧热值都是表征其能量输出能力的关键参数。因此，准确、可靠地测定各类物质的燃烧热，是能源、化工、材料、环保、质检等多个领域不可或缺的基础性检测工作。

主要检测项目

燃烧热试验的核心检测项目就是物质的燃烧热值。根据报告需求的不同，具体表述可能包括：

• 高位发热量（Gross Calorific Value, GCV）：又称总发热量，指燃料在恒定体积下完全燃烧，且燃烧产物中的水蒸气全部凝结为水时放出的热量。它包含了燃料燃烧生成水蒸气的汽化潜热。
• 低位发热量（Net Calorific Value, NCV）：又称净发热量，指燃料在恒定体积下完全燃烧，且燃烧产物中的水蒸气保持气态（未凝结）时放出的热量。它扣除了水蒸气的汽化潜热，更接近燃料在实际燃烧设备中可利用的热量，是工程应用中更常用的指标。

试验报告通常需要明确标明所测结果是高位发热量还是低位发热量，并注明单位（如MJ/kg, MJ/m³, kcal/kg, Btu/lb等）。

核心检测仪器

测定燃烧热值最常用的仪器是氧弹量热计（Oxygen Bomb Calorimeter）。这是一种精密的热力学仪器，其核心组件和工作原理如下：

• 氧弹（Bomb）：一个由耐腐蚀、耐高压合金（如不锈钢）制成的厚壁容器。样品在其中与高压纯氧（通常25-30个大气压）接触并被电点火丝点燃。氧弹必须能承受燃烧时产生的瞬间高压和高温。
• 内筒（Bucket）：通常由抛光金属制成，装有精确计量的一定量的水。氧弹浸没在筒内的水中。燃烧释放的热量通过氧弹壁传递给水。
• 外筒（Jacket）：包裹在内筒外，用于控制环境温度。根据绝热方式不同，分为：
  • 恒温式量热计：外筒温度保持恒定（通常通过水循环系统），需要测量内筒水温的精确变化。
  • 绝热式量热计：外筒温度自动跟踪内筒温度的变化，使内外筒间几乎没有热交换。这是目前更先进和常用的类型。
• 测温系统：使用高精度、高分辨率的温度传感器（如铂电阻温度计PRT或热敏电阻）和电子测温装置，连续精确记录内筒水温的变化（通常精确到0.001°C甚至更高）。
• 点火系统：通过电路控制，利用通电的金属丝（如镍铬丝、铂丝）熔断引燃样品。
• 搅拌系统：确保内筒水温均匀。
• 水当量测定系统（Benzoic Acid Calibration）：使用已知精确热值的标准物质（最常用的是苯甲酸）定期标定整个量热系统的热容量（水当量）。

关键检测方法

使用氧弹量热计测定燃烧热值的方法遵循能量守恒原理。主要步骤包括：

1. 样品准备：根据样品状态（固体需压片、液体需封入胶囊或吸附在惰性材料上、气体需特殊容器），精确称取一定质量的样品（通常使其燃烧释放的热量能使水温上升1.5-3°C）。
2. 装样与充氧：将样品置于氧弹内的坩埚中，连接好点火丝。拧紧氧弹盖，向氧弹内充入高纯氧气至规定压力（如30 atm），排除空气。
3. 量热系统准备：向内筒中加入规定量的蒸馏水，将氧弹小心浸入内筒水中，连接好点火电极和测温探头。盖好量热计盖子，启动搅拌。
4. 初始温度记录：系统稳定后，开始精确记录水温（点火前阶段，通常持续数分钟，以确定初始温度和热交换速率）。
5. 点火与主期：通电流点燃样品。样品剧烈燃烧释放热量，导致内筒水温迅速上升。持续记录水温直至温度达到最高点并开始趋于稳定（主期）。
6. 末期温度记录：继续记录水温一段时间（末期），以确定后期的温度变化趋势（用于校正热交换损失）。
7. 数据处理：
   • 根据高精度测温记录，计算内筒水的真实温升值（ΔT），需校正由热交换（根据初期和末期温度变化率推算）、点火丝燃烧等因素引起的热损失或增益。
   • 利用预先标定好的量热系统热容量（水当量，E）和校正后的温升（ΔT），计算样品燃烧释放的总热量（Q = E * ΔT）。
   • 扣除点火丝等附加热量贡献。
   • 计算单位质量样品的热值（高位发热量GCV）。
   • 如需低位发热量（NCV），需通过分析燃料成分（主要是氢和水分含量）或测量燃烧后氧弹内生成的酸（主要为硝酸，由氮元素氧化而来）的量，对高位发热量进行修正（扣除水蒸气凝结潜热和酸形成热等）。

主要检测标准

燃烧热试验有严格的国家标准、国际标准和行业标准，确保检测结果的准确性和可比性。常用标准包括：

• 国际标准：
  • ISO 1928:《固体矿物燃料 用弹筒量热计测定总热值并计算净热值》 - 这是国际上最权威的固体燃料热值测定标准。
  • ASTM D240:《用弹式量热计测定液体烃类燃料燃烧热（热值）的标准试验方法》 - 广泛应用于石油产品。
  • ASTM D4809:《用弹式量热计测定液态和固态航空燃料燃烧热的标准试验方法》
  • ASTM D5865:《用弹式量热计测定煤和焦炭总热值的标准试验方法》
  • ISO 15971:《天然气 性能指标 燃烧热和比重》
• 中国国家标准 (GB)：
  • GB/T 213:《煤的发热量测定方法》 - 中国针对煤炭热值测定的核心标准，基本等同采用ISO 1928。
  • GB/T 384:《石油产品热值测定法》 - 适用于石油产品。
  • GB/T 11062:《天然气 发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》 - 规定了天然气热值计算。
  • GB/T 30727:《固体生物质燃料发热量测定方法》 - 针对生物质燃料。

这些标准详细规定了试验仪器（氧弹量热计）的技术要求、样品准备程序、试验操作步骤、数据处理方法（包括各种必要的校正）、结果计算和报告格式等，是实验室进行燃烧热检测必须遵循的规范性文件。选择哪个标准通常取决于被测样品的类型和最终报告的要求。

检测机构资质证书

CMA认证

检验检测机构资质认定证书

证书编号：241520345370

有效期至：2030年4月15日

CNAS认可

实验室认可证书

证书编号：CNAS L22006

有效期至：2030年12月1日

ISO认证

质量管理体系认证证书

证书编号：ISO9001-2024001

有效期至：2027年12月31日

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