🔥 Wartość opałowa (ciepło spalania)
Krótko: o co chodzi
Oznaczanie ciepła spalania węgla i koksu w stałej objętości, w temperaturze odniesienia 25 °C, przez spalenie próbki analitycznej w tlenie pod ciśnieniem w bombie kalorymetrycznej wzorcowanej certyfikowanym kwasem benzoesowym. Badanie wykonuje się według normy PN-ISO 1928:2020-05 (wersja angielska; wprowadza ISO 1928:2009 [IDT]); Wielkość mierzona: ciepło spalania w stałej objętości, temperatura odniesienia 25 °C, woda w produktach spalania w postaci ciekłej. Procedura obejmuje 6 kroków; stosuje się je m.in. do: Ciepło spalania węgla i koksu w stałej objętości, w temperaturze odniesienia 25 °C, Obliczanie wartości opałowej przy stałym ciśnieniu (warunki spalania w praktyce) albo w stałej objętości, Badanie jakości paliw stałych — PN-ISO 1928:2002 albo PN-ISO 1928:2020-05 wskazane w rozporządzeniu o metodach badania jakości paliw stałych (pkt 5.3).
W skrócie
- Norma: PN-ISO 1928:2020-05 (wersja angielska; wprowadza ISO 1928:2009 [IDT])
- Kategoria: Petrochemia
- Kroków procedury: 6
- Wielkość mierzona: ciepło spalania w stałej objętości, temperatura odniesienia 25 °C, woda w produktach spalania w postaci ciekłej
- Wielkości obliczane: wartość opałowa przy stałym ciśnieniu i w stałej objętości
- Tlen: czystość co najmniej 99,5 % (V/V), bez substancji palnych; ciśnienie w bombie (3,0 ± 0,2) MPa, przy napełnieniu powyżej 3,3 MPa badanie się odrzuca (ISO 1928:1995)
Przegląd
STATUS (stan na 06.11.2026). Według karty PKN (odczyt 06.11.2026) obowiązuje PN-ISO 1928:2020-05 (wersja angielska, opublikowana 28.05.2020, 68 stron), która wprowadza ISO 1928:2009 [IDT] i zastąpiła PN-ISO 1928:2002 (wersja polska, wprowadzała ISO 1928:1995; wycofana 28.05.2020); karta nie ma adnotacji o wycofaniu, a wyszukiwarka PKN nie pokazuje nowszego wydania. Oznaczenie „2020” nie oznacza więc treści ISO 1928:2020 — PN wprowadza wydanie z 2009 r. Wydania ISO: ISO 1928:2009 (wydanie trzecie, „Solid mineral fuels”), ISO 1928:2020 (czwarte, „Coal and coke — Determination of gross calorific value”) i ISO 1928:2025 (piąte, 13.08.2025, zastąpiło wydanie 2020). Według przedmowy wydania 2025 zmiany to m.in. tytuł węgiel i koks, uaktualnione symbole we wzorach, dopuszczenie innego materiału naczynia kalorymetru, usunięcie niejasności co do mas tygli, określenie próbki analitycznej, zwięźlejsze zasady użycia środka wspomagającego spalanie, ostrzeżenia w treści normy i dodatkowe sposoby zapłonu. Opis oparto na podglądach ISO 1928:2025 (przedmowa, zakres, powołania), ISO 1928:2020 (rozdz. 1–6.2.1: definicje, zasada, odczynniki, początek aparatury) i ISO 1928:1995 (rozdz. 6.2–8.5: aparatura, przygotowanie próbki, przebieg); tekstu wydania 2009, które wprowadza PN, nie mieliśmy. Rozporządzenie w sprawie metod badania jakości paliw stałych (tekst jednolity Dz.U. 2021 poz. 1366, pkt 5.3 załącznika w brzmieniu z Dz.U. 2023 poz. 2661) wskazuje PN-ISO 1928:2002, PN-G-04513:1981 albo PN-ISO 1928:2020-05; te same normy opisuje osobny wpis Bazy wiedzy o oznaczaniu ciepła spalania paliw stałych według PN-ISO 1928.
ZAKRES. Norma podaje metodę oznaczania ciepła spalania węgla i koksu (wydanie 2020: „stałego paliwa mineralnego”) w stałej objętości i w temperaturze odniesienia 25 °C, w kalorymetrze z bombą wzorcowanym przez spalenie certyfikowanego kwasu benzoesowego. Wynik to ciepło spalania próbki analitycznej w stałej objętości, z całą wodą produktów spalania w postaci ciekłej. W praktyce paliwo spala się pod stałym (atmosferycznym) ciśnieniem, a woda uchodzi jako para ze spalinami — miarodajna jest wtedy wartość opałowa przy stałym ciśnieniu; można też stosować wartość opałową w stałej objętości, a norma podaje wzory na obie. Procedury dla rodzajów kalorymetrów (adiabatyczny, izoperiboliczny i ze statycznym płaszczem, automatyczny) są w załącznikach A–C, listy kontrolne w załączniku D, przykłady obliczeń w E, a zasady bezpiecznego użytkowania i badania bomby w F. Do paliw ciekłych służy inna norma, np. ASTM D240 (ciepło spalania ciekłych paliw węglowodorowych).
ZASADA WYZNACZENIA. Pojemność cieplną kalorymetru wyznacza się, spalając certyfikowany kwas benzoesowy w warunkach podobnych do warunków badania. Skorygowany przyrost temperatury ustala się z pomiarów przed spaleniem, w czasie i po nim. Do bomby dodaje się wodę, aby faza gazowa była nasycona parą i cała woda z wodoru i wilgoci próbki mogła być traktowana jako ciekła. Ciepło spalania oblicza się ze skorygowanego przyrostu temperatury i pojemności cieplnej, z poprawkami na energię zapłonu, spalenie lontu i reakcje uboczne (powstanie kwasu azotowego) oraz na różnicę energii między kwasem siarkowym powstałym w bombie a gazowym ditlenkiem siarki.
CZEGO TU NIE PODAJEMY. Nie mieliśmy rozdziałów o wzorcowaniu, obliczeniach, precyzji i obliczaniu wartości opałowej (rozdz. 9–12) — nie podajemy więc wzorów ani granic powtarzalności i odtwarzalności. Usunęliśmy liczby i twierdzenia bez źródła albo sprzeczne ze źródłami: zastosowanie do paliw ciekłych i gazowych, biomasy, odpadów i materiałów budowlanych, „jedyną metodę referencyjną” urzędów i giełd, precyzję „0,1–0,3 %”, ciepło spalania kwasu benzoesowego 26 454 J/g (wartość bierze się ze świadectwa wzorca), wzór na wartość opałową z liczbą 24,42 (pochodzi spoza tej normy), czasy kroków, objętość wody w naczyniu, temperaturę suszenia, marki i ceny aparatury.
Zasada metody
Odważoną porcję próbki analitycznej paliwa spala się w tlenie pod wysokim ciśnieniem w bombie kalorymetrycznej, w określonych warunkach. Pojemność cieplną kalorymetru wyznacza się wcześniej przez spalanie certyfikowanego kwasu benzoesowego w podobnych warunkach. Skorygowany przyrost temperatury ustala się z odczytów temperatury przed spaleniem, w czasie i po nim. Woda dodana do bomby nasyca fazę gazową parą, dzięki czemu cała woda powstała z wodoru i wilgoci próbki jest w wyniku wodą ciekłą. Ciepło spalania w stałej objętości oblicza się ze skorygowanego przyrostu temperatury i pojemności cieplnej, z poprawkami na energię zapłonu, spalenie lontu, powstanie kwasu azotowego i przejście siarki z kwasu siarkowego do gazowego ditlenku siarki. Wartość opałową w stałej objętości oblicza się z ciepła spalania na podstawie zawartości wilgoci i wodoru w próbce analitycznej, a przy stałym ciśnieniu — w zasadzie także z zawartości tlenu i azotu.
Zastosowania
- Ciepło spalania węgla i koksu w stałej objętości, w temperaturze odniesienia 25 °C
- Obliczanie wartości opałowej przy stałym ciśnieniu (warunki spalania w praktyce) albo w stałej objętości
- Badanie jakości paliw stałych — PN-ISO 1928:2002 albo PN-ISO 1928:2020-05 wskazane w rozporządzeniu o metodach badania jakości paliw stałych (pkt 5.3)
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Wielkość mierzona | ciepło spalania w stałej objętości, temperatura odniesienia 25 °C, woda w produktach spalania w postaci ciekłej |
| Wielkości obliczane | wartość opałowa przy stałym ciśnieniu i w stałej objętości |
| Tlen | czystość co najmniej 99,5 % (V/V), bez substancji palnych; ciśnienie w bombie (3,0 ± 0,2) MPa, przy napełnieniu powyżej 3,3 MPa badanie się odrzuca (ISO 1928:1995) |
| Bomba | objętość wewnętrzna od 250 ml do 350 ml, materiał odporny na kwasy ze spalania |
| Próbka (ISO 1928:1995) | próbka analityczna przesiana przez sito 212 µm (dla węgli niskiego i średniego stopnia uwęglenia dopuszczalnie 250 µm), w równowadze wilgotnościowej z powietrzem laboratorium |
| Pomiar temperatury (ISO 1928:1995) | rozdzielczość co najmniej 0,001 K; przyrosty 2–3 K wyznaczane z rozdzielczością 0,002 K |
Norma
- Numer normy
- PN-ISO 1928:2020-05 (wersja angielska; wprowadza ISO 1928:2009 [IDT])
- Tytuł (PL)
- Paliwa stałe — Oznaczanie ciepła spalania metodą spalania w bombie kalorymetrycznej i obliczanie wartości opałowej
- Title (EN)
- Solid mineral fuels — Determination of gross calorific value by the bomb calorimetric method and calculation of net calorific value
Procedura krok po kroku
-
Próbka analityczna
Według ISO 1928:1995 użyj próbki analitycznej przesianej przez sito 212 µm, dobrze wymieszanej i w równowadze wilgotnościowej z powietrzem laboratorium; wilgoć oznacz w tym samym czasie według norm wilgoci (wydanie 2025 powołuje ISO 687, ISO 5068-2 i ISO 11722).
-
Przygotowanie bomby
Zważ próbkę w tyglu (około 1 g) z rozdzielczością 2 części na 10⁴, czyli 0,1 mg; napnij drut zapłonowy między elektrodami, przywiąż lont i doprowadź go do próbki. Dodaj do bomby ustaloną ilość wody (np. (1,0 ± 0,1) ml na 1 g próbki), złóż bombę i powoli napełnij tlenem do (3,0 ± 0,2) MPa bez wypierania powietrza; przy napełnieniu powyżej 3,3 MPa przerwij badanie i zacznij od nowa.
-
Złożenie kalorymetru
Wlej do naczynia kalorymetrycznego wodę o temperaturze w granicach ± 0,3 K od wybranej temperatury początkowej, w tej samej ilości (z dokładnością 0,5 g) we wszystkich badaniach; zamontuj bombę, sprawdź szczelność, podłącz zapłon i termometr. Przy ulatnianiu gazu badanie odrzuć. Kalorymetr osiąga stan ustalony zwykle po około 5 min.
-
Spalenie i pomiary temperatury
Odczytuj temperaturę co 1 min z rozdzielczością 0,001 K (okres wstępny), zapal próbkę i kontynuuj odczyty co 1 min (okres główny i końcowy); w czasie szybkiego wzrostu wystarcza 0,02 K, ale nie dłużej niż 5 min od początku okresu głównego. Długość okresów podają załączniki A i B normy.
-
Analiza produktów spalania
Po okresie końcowym wyjmij bombę, wypuść gaz z umiarkowaną szybkością, rozbierz ją i obejrzyj wnętrze, tygiel i pozostałość; przy oznakach niecałkowitego spalenia badanie odrzuć. Roztwór z bomby analizuj, gdy jest to potrzebne do poprawek na kwas azotowy i siarkę.
-
Wzorcowanie i obliczenia
Pojemność cieplną kalorymetru wyznacz spalaniem certyfikowanego kwasu benzoesowego w ten sam sposób; ciepło spalania i wartość opałową oblicz według rozdz. 9–12 normy (wzorów tu nie podajemy).
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Bomba kalorymetryczna | Wytrzymuje ciśnienia powstające przy spalaniu, pozwala odzyskać wszystkie produkty ciekłe, odporna na kwasy; objętość 250–350 ml; części regularnie kontrolowane (zwłaszcza gwint zamknięcia), każdą bombę używa się jako kompletnego zespołu | — |
| Kalorymetr z termostatem (płaszczem) | Naczynie kalorymetryczne z wodą przykrywającą głowicę bomby, mieszadło o stałej prędkości, płaszcz wodny ze szczeliną powietrzną około 10 mm; tryb pracy (adiabatyczny, izoperiboliczny, statyczny, bezwodny) określa sposób wyznaczania skorygowanego przyrostu temperatury | — |
| Przyrząd do pomiaru temperatury | Rozdzielczość co najmniej 0,001 K; termometry rtęciowe według ISO 651, 652, 1770 lub 1771 albo czujniki platynowe, termistory, rezonatory kwarcowe (ISO 1928:1995) | — |
| Obwód zapłonowy | Według ISO 1928:1995 prąd przemienny 6–12 V z transformatora albo prąd stały z akumulatora; wyłącznik sprężynowy, normalnie otwarty | — |
| Tygiel | Z krzemionki, stopu niklowo-chromowego, platyny albo podobnego materiału; dla koksu wyłożony cementem glinokrzemianowym | — |
| Wyposażenie ciśnieniowe | Reduktor do napełniania tlenem, manometr (np. 0–5 MPa, rozdzielczość 0,05 MPa), zawór bezpieczeństwa albo membrana na 3,5 MPa; wolne od oleju i smaru | — |
| Wagi | Do próbki i lontu — rozdzielczość co najmniej 0,1 mg (zalecane 0,01 mg przy próbkach około 0,5 g i mniejszych); do wody kalorymetru — 0,5 g | — |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Tlen | 7782-44-7 | Pod ciśnieniem wystarczającym do napełnienia bomby do 3 MPa, czystość co najmniej 99,5 % (V/V), bez substancji palnych (tlen elektrolityczny może zawierać do 4 % wodoru) |
| Kwas benzoesowy certyfikowany | 65-85-0 | Jedyna substancja zalecana do wzorcowania kalorymetru; jakości wzorca kalorymetrycznego, certyfikowany przez uznaną instytucję; spalany w pastylkach; ciepło spalania przyjmuje się ze świadectwa dla warunków użycia |
| Drut zapłonowy i lont | — | Drut niklowo-chromowy 0,16–0,20 mm albo platynowy 0,05–0,10 mm (albo inny przewodzący o dobrze poznanym zachowaniu przy spalaniu); lont z białej bawełny celulozowej |
| Materiały do wyłożenia tygla | — | Pasta z cementu glinokrzemianowego (przesiana przez sito 63 µm), tlenek glinu topiony (frakcja 106–180 µm), krążek z włókna krzemionkowego — do koksu, antracytu i węgli wysokopopiołowych |
| Roztwory do analizy produktów spalania | 17194-00-2 | Tylko gdy wymagana analiza roztworu z bomby: wodorotlenek baru 0,05 mol/l, węglan sodu 0,05 mol/l, wodorotlenek sodu 0,1 mol/l, kwas solny 0,1 mol/l, oranż metylowy z cyjanolem ksylenowym, fenoloftaleina |
| Woda | 7732-18-5 | Dejonizowana albo destylowana, przewodność właściwa najwyżej 0,2 mS/m w 25 °C |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Norma ostrzega, że tylko ścisłe przestrzeganie jej postanowień chroni przed wybuchowym rozerwaniem bomby albo wydmuchem — pod warunkiem właściwej konstrukcji i dobrego stanu mechanicznego bomby
- Części bomby kontroluje się regularnie pod kątem zużycia i korozji, zwłaszcza gwint głównego zamknięcia; przestrzega się instrukcji producenta i przepisów; części bomb tego samego typu nie wolno zamieniać (grozi to poważnym wypadkiem)
- Nie pochylaj się nad bombą przy napełnianiu tlenem; przy zapłonie i przez 20 s po nim nie wolno mieć żadnej części ciała nad kalorymetrem (ISO 1928:1995)
- Sprzęt do tlenu pod wysokim ciśnieniem musi być wolny od oleju i smaru; manometru nie sprawdza się cieczą węglowodorową; tlen (CLP) może spowodować lub intensyfikować pożar — utleniacz (H270)
- Kwas benzoesowy (klasyfikacja zharmonizowana CLP): działa drażniąco na skórę (H315), powoduje poważne uszkodzenie oczu (H318), powoduje uszkodzenie płuc przez długotrwałe lub powtarzane narażenie po wdychaniu (H372)
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-ISO 1928:2020-05 (wersja angielska; wprowadza ISO 1928:2009 [IDT]) — „Paliwa stałe — Oznaczanie ciepła spalania metodą spalania w bombie kalorymetrycznej i obliczanie wartości opałowej”. Tytuł angielski: „Solid mineral fuels — Determination of gross calorific value by the bomb calorimetric method and calculation of net calorific value”.
Na czym polega ta metoda?
Odważoną porcję próbki analitycznej paliwa spala się w tlenie pod wysokim ciśnieniem w bombie kalorymetrycznej, w określonych warunkach. Pojemność cieplną kalorymetru wyznacza się wcześniej przez spalanie certyfikowanego kwasu benzoesowego w podobnych warunkach.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Wielkość mierzona: ciepło spalania w stałej objętości, temperatura odniesienia 25 °C, woda w produktach spalania w postaci ciekłej; Wielkości obliczane: wartość opałowa przy stałym ciśnieniu i w stałej objętości; Tlen: czystość co najmniej 99,5 % (V/V), bez substancji palnych; ciśnienie w bombie (3,0 ± 0,2) MPa, przy napełnieniu powyżej 3,3 MPa badanie się odrzuca (ISO 1928:1995); Bomba: objętość wewnętrzna od 250 ml do 350 ml, materiał odporny na kwasy ze spalania.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 6 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Bomba kalorymetryczna, Kalorymetr z termostatem (płaszczem), Przyrząd do pomiaru temperatury, Obwód zapłonowy, Tygiel, Wyposażenie ciśnieniowe, Wagi.
Gdzie stosuje się to badanie?
Ciepło spalania węgla i koksu w stałej objętości, w temperaturze odniesienia 25 °C; Obliczanie wartości opałowej przy stałym ciśnieniu (warunki spalania w praktyce) albo w stałej objętości; Badanie jakości paliw stałych — PN-ISO 1928:2002 albo PN-ISO 1928:2020-05 wskazane w rozporządzeniu o metodach badania jakości paliw stałych (pkt 5.3).
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Norma ostrzega, że tylko ścisłe przestrzeganie jej postanowień chroni przed wybuchowym rozerwaniem bomby albo wydmuchem — pod warunkiem właściwej konstrukcji i dobrego stanu mechanicznego bomby; Części bomby kontroluje się regularnie pod kątem zużycia i korozji, zwłaszcza gwint głównego zamknięcia; przestrzega się instrukcji producenta i przepisów; części bomb tego samego typu nie wolno zamieniać (grozi to poważnym wypadkiem); Nie pochylaj się nad bombą przy napełnianiu tlenem; przy zapłonie i przez 20 s po nim nie wolno mieć żadnej części ciała nad kalorymetrem (ISO 1928:1995); Sprzęt do tlenu pod wysokim ciśnieniem musi być wolny od oleju i smaru; manometru nie sprawdza się cieczą węglowodorową; tlen (CLP) może spowodować lub intensyfikować pożar — utleniacz (H270); Kwas benzoesowy (klasyfikacja zharmonizowana CLP): działa drażniąco na skórę (H315), powoduje poważne uszkodzenie oczu (H318), powoduje uszkodzenie płuc przez długotrwałe lub powtarzane narażenie po wdychaniu (H372).
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-ISO 1928.