国家标准GB／T213-1996煤的发热量测定方法修订说明.pdf

第3 期 煤 质 技 术 2 0 0 4 年5 月 愿 李英华，皮中原 ( 煤 炭科 学 研 究 总院煤 炭 分析 实验 室 ( 国家煤 炭质 量 监督 检验 中心 ) ，北京 市 1 0 0 0 1 3 ) 1 修订背景 GB T2 1 3 煤 的发热量测 定方 法 是一项 非常 重要的国家标准。自 1 9 6 3年首次发布以来 ， 已经历 了 4 次修订 。多年的实施使用证明，该标准具有较 强的科学性和实用性 ，使我国在发热量测定的精密 度和准确度方面一直保持在国际水平 上。G B T2 l 3 1 9 9 6版 已实施 了 6年 。6年来 国内 自动 氧弹热 量计的研制、生产和使用有了很大发展但 d =!存在 一 些 问题 。 由于 GB T2 1 3 1 9 9 6版标 准对 自动热 量计 的规定 不全面 、不 详细 ，因而不 能很好适应 当 前 自动氧 弹热量计广泛应 用 的形势 ， 需 快修 订 。 特 别需要对 自动氧弹热量计作出科学、 详细的规定， 以 保证发热量测定结果的准确性。 瘩 2 本次修 订的原则和主要修订点 2 1 修订 原则 ( 1 )在技术上，本次修订仍为等效采用相应的 国际标准 I S O1 9 2 8 1 9 9 5( 注 ) ， 只是 比 GB T2 1 3 1 9 9 6版 更多 地 引用 了该 国际标 准对 自动 氧弹 热 量 计的规定 。 ( 2 )基本 保 留 GB T2 1 3 1 9 9 6的 内容和编 写 格 式 ，即仍 以 “ 人工”操作 方法为基础进 行操 怍步 骤的描述 。理 由如下 ： 原标准 中 ，以 “ 人工 ”操作方法 为基础进行 操作步骤的描述 ，实际上是严格按照经典的发热量 测定 原理对整个 实验 做 出各项规 定 一切有 关的规 定 都有 其 确切 的物理 意 义和 大量 的研究 实验 基 础 包含了为获得高精度和高准确度结果的最基本的内 容 ， 而绝大 多数 自动氧 弹热 量计仪仅 是在温度测量 、 实验过 程控制和结果 计算方 面实现 了 自动 化 ( 有些 仪器加内筒水也实现了自动化) ， 但原理上并未脱离 “ 人工 ” 操 作法 ， 而且 有许多操作 都是共 同的。因此 ， 对 “ 人工”操作方法 的详细描述 和详细规定 ，也 即 对 自动 氧弹热量计提 出的设 计原理 和构造基础 ，是 仪器研制和生产应遵循 的基本原则 。另外，它也是 自动氧 弹热黾计操作说 明书编写 的依 据 。 国际标准 I S O1 9 2 8 ：1 9 9 5 也仍以 “ 人工”操 作方法为基础进行描述 ，在合适的地方对 自动氧弹 热量计作 出规定 。关 于 自动氧弹热量计 的规定 比较 简短 ，但 较 全面 。 2 2 主要修订 点 ( 1 )对 自动氧 弹热 量计 做 出了更 详细、更全 面 的规定 。 ( 2 )按 GB T1 1 2 0 0 0 标 准化工作导 则第 1 部分 ：标准的结构和编写规则的要求 ，对标准的 结构、前言、文字表达、计算公式和单位的表示方 式等进行 了修改 。 ( 3 ) 增加了恒压低位发热量的定义和计算举例 。 ( 4 )热容量标定中，重复测定的精密度 ，由以 极差方式 表达 ( 4 0 J K)改为 以相对标 准差方式 表 达( 0 2 0 j 。 C 5 )发 热量测定结果 的重 复性 限 ( 同一化验室 允许 差 )由 1 5 0 J g改为 1 2 0 J 。 ( 6 )增 加计算 相对标准差 方法 的描述 。 ( 7 )增加一个 附录 ， 将 I S O 1 9 2 8中测定 弹筒洗 液 硫的方法列入 。 ( 8 )增加了对外筒水温稳定性的具体要求 。 ( 9 )改正 了一 些印刷错误 。 3条文的修订说明 3 1 增加 “目次” 3 2 “ 前言” ( 1 ) 按 GB T1 1 2 0 0 0的规 定重新编写 。 前言 7 维普资讯 第3 期 煤 质 技 术 2 0 0 4 年5 月 中，给出了本标准与 1 S o标准的主要差异和对上一 版 ( 1 9 9 6 )国家标准 的主要修改 之处 。 ( 2 ) “ 本标准 与 I S O1 9 2 8 ： 1 9 9 5的 一致性 程度 为 非等效 ” 。 按照 GB T2 0 0 0 0 2 2 0 0 1 标 准化工作指南 第 二部分 ：采用 国际标 准 的规 则的要求 修 改采用 国际标准 时 ，国家标 准与 国际标 准的差异应 清楚标 明并给 出解释 ；要求将所 有 的编辑性 修改和技 术性 差异归纳在附录中，列出每一个修改对应的国际标 准条文号 及每一技术性 差异 的原 因 ；同时 ，在标 准 正文中用垂直单线将修改的条文标识出。如果不能 清楚地标识 ，无论技术 上与 国际标 准多么相似 ，都 只能视 为 “ 非等效 ” 。由于本标准虽 然技术上与 国际 标准一致 ， 但考虑 到 中国人 的语 言习惯 和研 究成果 ， 在标准结 构 、编排方式 、技术 问题 的表述方式等 方 面与国际标准有许多不同之处。 如每条都标注出来 ， 并都画上垂直线 ，标准将显得十分累赘，不方便使 用 。最终改为 “ 本标准 与 I S O1 9 2 8 ：1 9 9 5的一致性 程度为非 等效 ” 。 3 3 “ 2 规 范性 引用文件” ( 1 )按 GB T1 1 2 0 0 0的规 定重新编写导 语 。 ( 2 )增加 了 GB T2 1 1 煤 中全水 分测定方法 。 因为在计算低位发热量公式中需引用 。 3 4 “ 3 单位和 定义” ( 1 )将 原文 中的 “ 3 定义”改为 “ 3 单位 和 定 义” 。 这是 因为 ，原文 中的 “ 3 1 热量单位 ”不属 定 义，但此单位又很重要 ， 不可取消。按照 OB 1 、 1 1 2 0 0 0的规定 ， 单位 和定义可 以合并 在同一章 中描 述 。 ( 2 )定 义后面加英 文 。 这是 GB T1 1 2 0 0 0的规 定。 ( 3 )增加定义” 3 5 恒压低位发 热量” 。 严格讲，工业锅炉中所能获得的最大理论热值 是恒压低位发热量。但以往由于恒容低位发热量与 恒压低位发热量在数值上相差很小 ( 一般仅为十几 个焦耳 ) ，因此 ， 实 际工作 中常用恒 容低位发热量 代 替。但考虑到恒压低位发热量理论上的意义和实际 工 作 中 的需 要( 进 行 严 格 计 算 时 ) ，并 尽 可 能 与 I S O1 9 2 8 ：1 9 9 5一致 ，本 次修订增 加了这一定 义。 3 5 “ 4 原 理 ” 将 原标 准的描述 分为两条进行 。 一 是 ” 4 1 高位发热量 的测定 ” ； 二是 ， “ 4 2 低 位发热量 的计 8 算” 。这样改动，可以使 “ 原理”的描述与本标准的 内容 更贴 切 ，同时在形式上 也与 1 S O1 9 2 8 ：1 9 9 5保 持一致 。 3 6 “ 6 试剂和 材料” 该章 改写 了对苯 甲酸的规定 。因为苯 甲酸标 准热 值 的准 确 与 否关 系到 整个 发 热 量测 定 的准 确 度 。本标准中使用 的苯 甲酸必须是 “ 基准量热物 质” ， 而不是普通的化学药品。 过去曾发生购置化学 药 品的苯 甲酸 ( 分析纯 )代替 “ 基准量热 物”苯 甲 酸的错误 ，此处 有必要予 以强调 。 3 7 “ 7 仪 器设备” ( 1 )“ 7 1 热量计 ”条款 中增加一条 “ 7 1 1 总则 ” 。 在该 总则 中 ，除对氧弹热量 计总体做 出一般 描 述外 ，还 特别对 自动氧弹热量计做 出规定 。原标准 中第 1 1 章的内容均已移至此处；同时， 还增加一些 规定 ，如对打印参数、计算公式及附加热的校正说 明 ；对精 密度 和准确度 的要求 比原标准 有更详细 的 规定 。 ( 2 )“ 7 1 2 氧弹 ”条款 中增加 了关 于氧弹零 配件不能互换使用的规定。这一方面是从安全角度 考虑 ，另一 方面是 为保证 测量结果 的准确 。 ( 3 )“ 7 1 4 外筒 ”条款 中 ，增加 了对外筒温 度稳 定性( 即外筒热容量 )的具体要求 。 实验 中 ，恒温式热量计 外筒温度 的稳 定性对冷 却校正值的影响很大。因此，以前标准要求外筒水 的热容量 应是 内筒 的 5倍 以上 ，但没有 做出具体规 定。本次修订进一步参照国际标准，分别对 自动恒 温式外筒和非 自动恒温式外筒静态式外筒做出 温度 波动 限制 的较具体 规定 ，既便 于厂家 的设计制 造，又便于用户检查仪器合格与否。 ( 4 )“ 7 1 5 搅拌 器”条款 中增加 了对搅拌器 轴杆 与外 界隔热 的规定 ，以减少 不必 要的热传导 。 ( 5 )“ 7 1 6 量热 温度计 ”条款 中 ，对数字显 示温度计 做出 了更详细 规定 ，如增加 了对温度计短 期重 复性 和长期漂移性 的规定 ，以保证 内筒温度测 量 的准确 性 。 3 8 “ 8测 定步骤” ( 1 )增 加 “ 8 1 概述 ”一 条 。 在此 条款 中 ， 对发热量测定 步骤作一般性 描述 ， 提出保持热容量标定和发热量测定条件尽可能相似 的要求 。 ( 2 )在 8 2 3条 中增加 了用棉线 点火 的具 体描 维普资讯 第3 期 煤 质 技 术 2 0 0 4 年5 月 述 。 ( 3 )增 加 “ 8 4 自动 氧弹热量计法 ”一条 。 在此条中，对使用 自动氧弹热量计的通用操作 步骤做出说明，详细内容见操作说明书 ( 每种仪器 可能不一 样 ) 。 3 9 “ 9 测定结果 的计算” 本 章 中 的 计 算 公 式 及 单 位 的 标 注 方 式 均 按 GB T1 1 2 0 0 0的要求进行 了修改 。 3 1 O “ 1 O 热容量和仪器常数标定” ( 1 ) 将 1 0 8中关于热容量 5次重复实验结果 的 允许差 ( 精密度 )的表 达方 式 ，由 “ 极差不 超过 4 0 J K”改为 “ 相 对标准差不 超过 0 2 0 ” 。这样 的改 动是为了适应更广泛的情况， 如无水氧弹热量计， 其 热容 量一般仅为 1 5 0 0 J K 左右 ，用极差 4 0 J K 去 要求其热容量标定实验的精密度显然不合适。 同时， 以 “ 相对标准差”来表示热容量标定和发热量测定 的精密度也是国际通用的方式，与 I S O1 9 2 8 ：1 9 9 5 一 致 。 ( 2 ) 1 0 8和 1 0 9中 ， 增加 了不得随 意舍弃 实验 结果的规定，以防止追求虚假的高精度。 ( 3 ) 1 0 1 0中增加 了对某 些高 度 自动化 的热量 计 ( 缺乏确切 的物理定义或偏 离经典原理 ) ， 加大热 容量标定频率的要求 ，以防止热容量值漂移对测定 结果 的影响 。 3 1 1 删去原标准中的 “ 1 1 关于自动量热仪” 将其内容全部归入本标准 7 1中。 3 1 2 “ 1 2 方法 的精 密度” 本 条款 中规定的重复性限 ( 同一化验室允许 差) ，由原标准的 1 5 0 J g改为 1 2 0 J g 。 GB T2 1 3 1 9 9 6中规 定 的重 复性 限 1 5 0 J g， 是根据 8 6年 的 1 O个 实验 室对 1 1个样 品进行 的协 同实验数据确定的。当时统计出的重复性限为 1 3 5 J g( 9 5 置信概率) 。 为减少实验返工的次数， 确定 为 1 5 0 J g 。这 是 由当时 的实 验水平所致 。目前 ， 一 方面，大量的 自动氧弹热量计用于发热量测定 ，减 小了许多人为误差；另一方面，经过培训 ，化验室 操作人员的技术水平都有很大提高，使国内整个测 定水平有了很大进步 ，应该使其与国际标准和其它 主要产煤 国的标准一致 ，改为 1 2 0 J g 。从 1 9 9 8 年 全 国煤炭 化验统 检 中随机 抽取 3 6个 实验室 的 7个 不同样品 ( 2个褐煤 ，2 个无烟煤，3个烟煤)的数 据 ( 代表全国普遍水平) ， 统计计算证明， 将重复性 限修改为 1 2 0 J g符合国内当前的测定水平。3 6 个 实验 室 7个 水平样品 的实 验统计结 果 ( 重 复性 限 ， J g )分 别是 ：1 2 1 ，9 6 ，7 9 ，1 2 0 ，6 4 ，1 1 6 ，5 0 ；其 平均值为 9 4 。 3 1 3 “ 1 3 低位发热量的计算” 将原标准中的恒压低位发热量的计算公式由 Q , p , a r 一 ( Q 。 d 一 2 1 2 H d 一 0 8 0。 d ) IO 0二 - M , 一 2 4 4 M , 1 O O d 。 改 为 ： Q p a r 一 ( Q 。 d 一2 1 2 H。 d 一0 8 ( o。 d +Na d ) 4 并加入了氮的校正项 。 以前认为， 煤中氮含量很低 ， 为 求 公 式 简 单 ，可 以忽 略 此 项 ；本 次 修 订 与 I S O1 9 2 8 ：1 9 9 5 一致 ，增加了氮的修正项。 另外 ，本条 中还增 加 了一 个 “ 注 ” ，说 明可按下 式 求得 ( 氧+氮)( o a +N。 a )的值 ，不必 进行实测 。 ( o。 d + N