收到基

义项:燃料分析中按收到状态计算的基准
收到基

收到基是燃料分析中按燃料实际收到状态为基准表示各组分质量百分数的一种分析基准,煤质分析中写作 ar,旧称应用基,也称应用基。它以包含全部外在水分和内在水分的燃料整体作为计算基数,元素分析中碳、氢、氧、氮、硫、灰分与水分之和为100%。同一种燃料因水分、灰分随开采、运输、贮存和气候条件变化,各组分数值会随基准不同而改变,故化验结果必须注明基准;收到基最接近燃料入炉或出厂的真实状态,是锅炉热力计算和煤炭计价中应用最广的基准。

目录
  1. 定义
  2. 原理
  3. 发展历程
  4. 应用
  5. 局限
  6. 参见

定义

收到基指以燃料实际收到时的状态作为计算基数,把燃料中全部水分和灰分一并计入,用各成分的质量百分数表示其组成的一种分析基准,符号为 ar,旧称应用基[1][2]。在这种基准下,煤的元素分析中各成分之和为100%,即收到基碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分加总构成全部质量[2]。

煤质分析中通常并用4种基准:收到基、空气干燥基(ad)、干燥基(d)和干燥无灰基(daf)。空气干燥基以与空气湿度平衡的煤样为基数,干燥基以假想无水状态为基数,干燥无灰基则以假想无水无灰状态为基数,四者可相互换算[3][4]。基准符号一般写在分析项目符号的右下角,如收到基水分记为 Mar、收到基灰分记为 Aar、收到基低位发热量记为 Qnet,ar[5]。

收样状态的具体所指随用途而定。对锅炉用煤而言,收到基试样取自进入原煤仓的煤,因此与过去所谓应用基的成分基本一致;由于取样地点不同,同一批煤的收到基组成也会出现差异[6]。

原理

基准的本质是分母的选择。各基准的差别只在于计算百分数时所取的总质量不同,测定出的绝对含量本身并不改变,因此同一煤样的水分、灰分含量发生变化时,其他成分的百分数会随之被“稀释”或“浓缩”[6]。收到基取燃料收到状态的总质量为分母,其中包含了全水分 Mt,故其数值直接反映燃料到货时的实际组成。

不同基准之间用换算系数 K 相乘完成换算:$X = K \cdot X_0$,其中 $X_0$ 为原基准成分,$X$ 为新基准成分[7]。由空气干燥基换算为收到基时,系数为 $(100-M_{ar})/(100-M_{ad})$;由收到基换算为干燥基时,系数为 $100/(100-M_{ar})$;换算为干燥无灰基时,系数为 $100/(100-M_{ar}-A_{ar})$,各项均以质量分数百分数计[8][9]。

换算的方向决定分母大小。空气干燥基只扣除外在水分,其总质量大于收到基的总质量,故同一成分在收到基下的数值通常小于空气干燥基数值;而干燥基和干燥无灰基去掉了全部水分乃至灰分,基数更小,相应数值一般更高[10]。实际化验室直接测得的通常是空气干燥基结果,需要按上述关系换算到收到基后用于工程计算[5]。

发展历程

早期煤质资料中曾使用“应用基”“分析基”“可燃基”等名称,随着术语规范化,这些称法分别被收到基、空气干燥基、干燥无灰基取代,应用基成为收到基的旧称或同义词[1][4]。

中国现行国家标准《煤的工业分析方法》(GB/T 212—2008)于2008年7月29日发布、2009年4月1日实施,代替了GB/T 212—2001等旧标准,其中明确了收到基等基准的含义与符号[11]。与此配套的水分、发热量等测定方法标准,共同构成收到基数据的测定与换算依据[12]。

在国际标准体系中,美国材料与试验协会(ASTM)先后发布针对煤和焦炭、垃圾衍生燃料的基准换算规程,规定了由测定基准换算到收到基、干燥基、干燥无灰基等常用基准的公式[13][14]。这说明按收到状态表达分析结果的做法已从煤炭扩展到其他固体燃料领域。

应用

锅炉热力计算是收到基最主要的应用场合。燃烧所需的空气量、烟气量、理论燃烧温度以及风机、磨煤机出力等参数,都要依据入炉煤的收到基成分和收到基低位发热量计算,因为进入炉膛的正是含有全部水分的实际煤流[6][15]。

燃料贸易与能耗核算同样以收到基为口径。收到基低位发热量是火电厂进煤计价和计算标准煤耗的主要参数;标准煤以收到基低位发热量29310 kJ/kg 为定义依据,劣质煤则指收到基低位发热量不高于12500 kJ/kg 的煤[15]。折算水分、折算灰分、折算硫分也以每4190 kJ/kg 收到基低位发热量为基准表示,用于比较不同煤种的结渣、沾污与腐蚀倾向[15]。

在检测报告中,收到基数据常与空气干燥基、干燥基、干燥无灰基并列列出,便于用户按用途选取。同一份煤样在不同基准下的灰分、挥发分、固定碳和发热量数值差异明显,例如某样品收到基低位发热量为27.55 MJ/kg,而空气干燥基为32.42 MJ/kg、干燥基高位发热量为33.20 MJ/kg[10]。垃圾衍生燃料的分析数据同样可以按收到时、干燥、干燥无灰等基准表达并相互转换[14]。

局限

收到基把外在水分计入基数,水分受天气、运输和贮存条件影响很大,数值波动明显,因此不适合用来直接比较不同煤种的煤质优劣。判断含灰量高低宜用干燥基,比较碳、氢、氧、氮、硫等可燃成分宜用干燥无灰基,这些基准已剔除水分和灰分变化的干扰[7][6]。

“收到”的地点并无唯一规定,取样位置不同即得到不同的收到基组成,跨批次或跨企业的数据若未注明取样环节,可比性有限[6]。此外,化验室直接测得的多为空气干燥基结果,收到基数值依赖换算,换算需要准确的收到基全水分数据,水分测定偏差会按比例传递到全部换算结果中[5][9]。

部分指标在不同基准间的换算并不适用统一的系数表,低位发热量的基准换算还须扣除水分汽化潜热,需按专门公式处理,不能简单套用成分换算系数[3][15]。

参见

  • 空气干燥基 —— 以与空气湿度平衡的煤样为基数的分析基准,是化验室直接测得结果常用的基准

  • 干燥基 —— 以假想无水状态的燃料为基数的分析基准,常用于比较含灰量

  • 干燥无灰基 —— 以假想无水无灰状态为基数的分析基准,便于比较可燃成分含量

  • 低位发热量 —— 扣除水蒸气凝结放热后的发热量,收到基低位发热量是计价与耗煤核算的依据

  • 工业分析 —— 测定水分、灰分、挥发分和固定碳的分析项目,其结果需注明基准

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