DB51/T 1398-2011 生物质燃气热值测定方法

ICS27.060.20

F13

DB51

四川省地方标准

DB51/T1398—2011

生物质燃气热值测定方法

2011-12-28发布2012-03-01实施

四川省质量技术监督局发布

DB51/T1398—2011

目次

前言...............................................................................II

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4原理..............................................................................1

5仪器和装置........................................................................1

6环境条件..........................................................................3

7测定方法..........................................................................3

8测定结果..........................................................................4

附录A（规范性附录）水流式燃气热量计热值测定记录表..................................7

附录B（资料性附录）大气压力温度修正值表、相对湿度表................................9

附录C（资料性附录）饱和蒸汽压表、温度计露出修正值表...............................12

I

DB51/T1398—2011

前言

本标准附录A为规范性附录，附录B、附录C为资料性附录。

本标准由四川省农业厅提出。

本标准由四川省农业机械化标准技术委员会归口。

本标准由四川省质量技术监督局批准。

本标准起草单位：四川省农业机械研究设计院。

本标准主要起草人：熊昌国、余满江、谢祖琪、姚金霞、应婧、庞启成。

II

DB51/T1398—2011

生物质燃气热值测定方法

1范围

本标准规定了用“容克式水流式燃气热量计”进行生物质燃气热值的测定方法。

本标准适用于高位热值为4600kJ/m3～25000kJ/m3的生物质燃气热值的测定。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T12206城镇燃气热值和相对密度测试方法

GB/T13611城镇燃气分类和基本特性

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1生物质燃气biomassgas

以生物质为原料，通过气化或发酵的方式生产的可燃气体。

4原理

在“容克式水流式燃气热量计”中，流量不变的连续水流，吸收到燃气完全燃烧释放出的热量，根

据达到稳定状态时的各个参数，计算基准状态下燃气的热值。

5仪器和装置

5.1测定仪器

5.1.1热量计：修正系数0.99～1.01，相对极差＜0.8%。

5.1.2湿式钟罩稳压器：用砝码调节出口燃气压力，稳压范围0.20kPa～0.60kPa。

5.1.3燃气U型压力计：量程6.0kPa，最小刻度0.01kPa。

5.1.4湿式气体流量计：流量25L/h～750L/h，公称流量误差±1%。

5.1.5标准水银温度计：测温范围0℃～50℃，分度值0.1℃。

5.1.6普通温度计：测温范围0℃～50℃，分度值1.0℃。

5.1.7电子台称：最大称量6kg，感量≤1g。

5.1.8大气水银压力计：压力指示分度值0.01kPa。

5.1.9水箱：容量＞0.45m3；设置液位计、加水管、排水管。

5.1.10水桶：分别编号为Ⅰ号水桶、Ⅱ号水桶、Ⅲ号水桶、Ⅳ号备用水桶；每只桶容水质量≥5kg。

1

DB51/T1398—2011

5.1.11冷凝水量筒：容量50mL，分度值1mL。

5.1.12秒表：分度值≤0.1s。

5.1.13成套的标准容量瓶校准装置：标准容量瓶容积2.5L。

5.1.14燃烧器喷嘴：燃烧器喷嘴安装在喷嘴座上，其余备用喷嘴安装在燃烧器底座上，如图1所示：

1

2

3

4

6

5

说明：

1——燃烧器灯罩2——燃烧器喷嘴3——进风调节片

4——燃气进口管5——底座6——备用喷嘴

图1燃烧器喷嘴位置示意图

燃烧器喷嘴按其出口直径与燃气高位热值、燃气流量匹配的关系选用，见表1：

表1燃烧器喷嘴出口直径与高位热值、燃气流量选用匹配表

高位热值H燃气流量Q喷嘴出口直径

kJ/m3L/hmm

16700≤H≤25000220≥Q≥1801.8

12600≤H＜16700300≥Q＞2202.0

8400≤H＜12600400≥Q＞3002.5

6300≤H＜8400500≥Q＞4002.5

4600≤H＜6300650≥Q＞5003.0

5.1.15空气加湿器。

5.1.16燃气加湿器。

5.1.17燃气皮膜调压器。

5.2测定装置

将5.1条各测试仪器组装成热值测定装置，如图2所示。

2

DB51/T1398—2011

13

14

15

补水管

燃气进口管191

9

822

420

1616

1621

51611

7

52

4118Ⅲ

Ⅱ10

31217ⅣⅠ号

632号

号号

23

说明：

1——热量计2——空气加湿器3——湿式钟罩稳压器4——燃气U型压力计

5——湿式气体流量计6——燃气加湿器7——燃气皮膜调压器8——标准容量瓶校准装置

9——大气水银压力计10——电子台秤11——水桶12——冷凝水量筒

13——水箱14——水箱液位计15——标准水银温度计16——普通温度计

17——燃烧器18——助燃空气加湿阀19——进水流量调节阀20——出水软管

21——烟气调节阀22——溢流水管23——水槽

图2热值测定装置图

6环境条件

测定环境条件符合GB/T12206的规定。

7测定方法

7.1技术条件

7.1.1燃气计量基准状态：温度15℃，压力101.325kPa，干气体，符合GB/T13611的规定。

7.1.2控制燃气热量计的热流量为3000kJ/m3～4200kJ/m3。

7.1.3水箱的水与室内空气进行6h以上的热平衡；每次测定热量计进口水流温度波动值应＜0.1℃。

7.1.4调节热量计的进水流量调节阀，使热量计进口、出口水流温度差值在10℃～12℃。

7.1.5调节热量计的助燃空气加湿阀，使助燃空气的湿度在(80±5)％的范围内；且热量计的冷凝水出

口有冷凝水均匀滴出。

3

DB51/T1398—2011

7.1.6在燃气用量V相同条件下，收集Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号各水桶的热水，V规定如下：

a)当生物质燃气热值H＜8400kJ/m3，V为25L。

b)当生物质燃气热值8400kJ/m3≤H＜25000kJ/m3，V为10L。

7.1.7在Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号各水桶收集热水期间，每只水桶燃气用量V应均匀分10次对应读取热量计

进口、出口水流温度。

7.1.8在Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号各水桶收集热水的同时，用冷凝水量筒集中收集冷凝水。

7.2测定前准备

7.2.1燃烧器喷嘴按表1选用。

7.2.2湿式钟罩稳压器、湿式气体流量计、燃气加湿器从水箱分别注水。

7.2.3分别称量Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号水桶的皮重并记录，且与Ⅳ号备用水桶顺次排放在出水软管下。

7.2.4将安装好燃烧器喷嘴的燃烧器进风调节片关闭，打开燃气阀排气至可以点燃，待燃烧器灯罩呈

现扩散火焰，关闭燃气阀。

7.2.5将水箱的水放入热量计，拨动热量计出口水流切换阀，使水流排入水槽内。

7.2.6点燃燃烧器，调节燃烧器的进风调节片，当火焰呈清晰的双层火焰时，将燃烧器装入热量计。

观察热量计进口、出口水流温度数值，微量调节热量计的进水流量调节阀，使进口、出口水流温度差值

在10℃～12℃。

7.2.7调节热量计排烟口阀的开度，使排烟温度比室温低0℃～1.5℃。

7.2.87.2.8当测定装置达到以上要求时，方可进行热值测定。

7.2.9热值测定

7.2.10测定装置运行30min后，当热量计出口水流温度波动值＜0.2℃，且冷凝水出口有冷凝水均

匀滴下时，拨动热量计出口水流切换阀，将出水软管水流导入Ⅳ号备用水桶。

7.2.11分别收集Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号水桶的热水：当湿式气体流量计指针到0位刻度时，将出水软管水

流从Ⅳ号备用水桶切入Ⅰ号水桶；当燃气量达到V时（即指针又到0位刻度），将出水软管水流从Ⅰ号

水桶切入Ⅱ号水桶；又当燃气量达到V时（即指针又到0位刻度），将出水软管水流从Ⅱ号水桶切入Ⅲ

号水桶；再当气体量达到V时（即指针又到0位刻度），将出水软管水流从Ⅲ号水桶取出放入Ⅳ号备用

水桶。期间共用燃气量3V，用V／表示。

7.2.12分别测定进口、出口水流温度：在每只水桶收集热水的同时，以燃气用量V均匀分10次对应

记录热量计进口、出口水流温度，读取至小数2位，并记录入附录表A.1。

7.2.13集中收集冷凝水：在Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号水桶收集热水的同时，用冷凝水量筒集中收集冷凝水，

收集时间从出水软管水流切入Ⅰ号水桶开始直到出水软管从Ⅲ号水桶取除截止。

7.2.14分别称量Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号水桶总质量，得出各只水桶收集热水净质量为Wi，i=1,2，3；称

量集中收集冷凝水质量为W′。质量单位为g，读数准确到1g；并记录入附录表A.1。

7.2.15记录其它参数入附录表A.1中。其中，湿式燃气表上普通温度计的燃气温度值tg,读取温度

值至小数1位；大气水银压力计的大气压力值B，读数准确到0.01kPa；燃气U型压力计的压力值P，

读数准确到0.01kPa。

8测定结果

8.1换算系数

8.1.1燃气体积修正系数，按式（1）计算：

4

DB51/T1398—2011

288.15B+P−S

15...................（1）

f1=××f

273.15+tg101.325

注：B15=B−α+α15

式中：

f1——干燃气的体积换算系数；

tg——燃气温度的数值，单位为摄氏度（℃）；

B15——换算到15℃时的大气压力的数值，单位为千帕（kPa）；

a——大气压力温度修正值的数值，见附录表B.1，单位换为千帕（kPa）；

a15——15℃大气压力温度修正值的数值，见附录表B.1，单位换为千帕（kPa）；

B——实验室内大气压力的数值，单位为千帕（kPa）；

P——燃气压力的数值，单位为千帕（kPa）；

S——在燃气温度tg条件下的水蒸气饱和蒸汽压的数值，见附录表C.1，单位换为千帕（kPa）；

f——湿式气体流量计的校准系数；根据标准容量瓶校准装置对燃气流量计进行校准测量，用标准值与测量值的

比值表示。

8.1.2换算系数，按式（2）计算：

.....................(2)

F=f1×f2

式中：

F——换算系数；

f2——燃气热量计的修正系数。

8.2热值计算

测定热值按式（3）计算：

W×Δt

H=4.1868i.......................(3)

iV

式中：

——1只水桶测定热值计算值，单位为千焦每立方米（kJ/m3）；

Hi

——1只水桶测定热值收集热水的质量，单位为克（g）；

Wi

Δt——1只水桶测定的热量计进口、出口水的温度平均温差，单位为摄氏度（℃）；

V——1只水桶测定用燃气量数值，单位为升（L）。

8.2.1测定热值允许差值

3只水桶测定热值的平均值H，按式（4）计算：

3

∑Hi

H=i=1……………(4)

3

式中：

5

DB51/T1398—2011

H---3只水桶测定热值的平均值，单位为千焦每立方米（kJ/m3）。

当3只水桶测定热值满足式（5）的要求，测定热值有效；平均值H作为测定热值。否则无效，按

7.3条重新测定。

H−H

imaximin≤0.015.......................(5)

H

式中：

3

Himax——3只水桶测定热值计算值中的最大数值，单位为千焦每立方米（kJ/m）；

3

Himin——3只水桶测定热值计算值中的最小数值，单位为千焦每立方米（kJ/m）。

8.2.2燃气基准状态高位热值

燃气基准状态高位热值按式（6）计算：

1

Hs=H×.......................(6)

F

式中：

Hs——燃气基准状态高位热值，单位为千焦每立方米（kJ/m3）。

8.2.3燃气基准状态低位热值

燃气基准状态低位热值按式（7）计算：

l×W′×1000

Hi=Hs−Q......................(7)

V′×f1

式中：

3

Hi——燃气基准状态低位热值，单位为千焦每立方米（kJ/m）；

W＇——3只水桶测定燃烧V＇燃气生成的冷凝水质量的数值，单位为克（g）；

V＇——3只水桶测定收集冷凝水质量W＇对应的燃气耗量数值，单位为升（L）；

lQ——冷凝水的凝结潜热数值，其取值为2.512千焦每克（kJ/g）。

6

DB51/T1398—2011

AA

附录A

（规范性附录）

水流式燃气热量计热值测定记录表

表A.1水流式燃气热量计热值测定记录表

燃气喷嘴尺寸mm测试地点测试时间年月日，始时刻：终时刻：

热量计编号湿式气体流量计编号标准温度计编号进口：出口：）

湿式气体流量计内的燃气温度tg＝℃tg时饱和蒸汽压S＝kPa

室温℃燃烧废气温度℃

干球温度℃大气压力B=kPa

大气

空气加湿器湿球温度℃温度修正值α=kPa，15℃温度修正值α15=kPa

压力

相对湿度％换算到15℃时大气压力B15=B-α+α15=kPa

燃气流量计内的燃气压力P＝kPa湿式气体流量计修正系数f=热量计修正系数f2=

1只水桶测定中消耗的燃气量V=L水流温度（℃）

3只水桶测定对应的燃气耗量V′=3V=LⅠⅡⅢ

次数

3只水桶测定燃烧V’（L）燃气生成的冷凝水量进口出口进口出口进口出口

W′＝g1

2

W×Δt3

高位热值H=4.1868

iV4

5

6

体积换算系数288.15B15+P−S

f1=××f=7

237.15+tg101.325

8

热值换算系数F=f1×f2=9

10

平均温度ti/℃

温度计的仪器差修正值δ/℃

温度计的露出修正值θi/℃

修正后温度t/℃，

t=ti+δ+θi

水流温度差Δt/℃

1只水桶测定水流量W/g

3

高位热值Hi/（kJ/m）

3H

平均值H/（kJ/m），H=∑i

3

H−H

3只水桶测定相对极差计算与判定条件imaximin≤0.015相对极差计算值：判定：

H

3H

基准状态高位热值Hs/（kJ/m），Hs=

F

7

DB51/T1398—2011

低位热值Hi/（kJ/m3），2.5×W′×1000

Hi=Hs−

V′×f1

8

DB51/T1398—2011

BB

附录B

（资料性附录）

大气压力温度修正值表、相对湿度表

1734516986

103120137154171188205223240257274291308325342

105000

单位为帕

1734516885

102119136153170187203220237254271288305322339

104000

1734506784

101118134151168185202218235252269285302319335

103000

1733506783

100117133150166183200216233249266282299316332

102000

173349668299

115132148165181198214