提高燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)管理水平的實(shí)踐與建議

季承中，朱向群

（1.上海電力股份有限公司，上海 200010；2.上海市電力公司 電力科學(xué)研究院，上海 200437）

0 引言

燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)在電力燃料管理中的作用非常重要。首先，燃煤電廠用煤量大，煤炭質(zhì)量的差異與價(jià)格高低密切相關(guān)，因質(zhì)量差異而造成質(zhì)價(jià)不符，將直接影響到電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；其次，煤質(zhì)低劣或不適宜的燃煤入爐，則會(huì)對電力企業(yè)的安全生產(chǎn)造成威脅。燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作包含燃煤采樣、制樣、化驗(yàn)三大環(huán)節(jié)。由于煤炭是極不均勻的物質(zhì)，煤炭檢驗(yàn)試驗(yàn)用量大，規(guī)范性方法多，其測定結(jié)果隨測定方法和條件變化而改變，任何環(huán)節(jié)的偏離都會(huì)給結(jié)果帶來影響。因此，加強(qiáng)燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)管理，應(yīng)以質(zhì)量為中心，標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，計(jì)量為手段的原則，建立質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量三位一體的技術(shù)管控體系。

1 燃煤采樣

燃煤采樣工作既是煤檢的第一道工序，也是取得可靠化驗(yàn)結(jié)果的最重要環(huán)節(jié)，采樣缺乏代表性，再準(zhǔn)確的化驗(yàn)也于事無補(bǔ)。大量試驗(yàn)證明［1]，采樣給最終結(jié)果帶來的誤差約占80%，它對煤樣最終結(jié)果的真實(shí)性、可靠性有著根本的影響。由于煤炭是一種極不均勻的大宗散裝物料，不僅顆粒大小不均勻，而且不同顆粒有不同的煤質(zhì)特性，甚至同樣大小的顆粒也不盡相同，這就是說煤炭的采樣須以概率論為核心的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法為理論依據(jù)，制定采樣基本原則，才能采到有代表性的煤樣。在執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)的過程中一定要結(jié)合電廠自身情況，如燃用煤種、運(yùn)輸方式、混配、堆放、結(jié)算方式以及煤種周期性波動(dòng)變化等特性，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的基本原則制定采樣方案，方案的實(shí)施需通過實(shí)踐的檢驗(yàn)使之符合標(biāo)準(zhǔn)要求，形成既嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，又行之有效具有可操作性的規(guī)范。

1）人工采樣管理 采樣技術(shù)人員必須根據(jù)GB 475—2008《商品煤樣人工采取方法》要求和不同的采樣對象，編寫采樣作業(yè)指導(dǎo)書。人工采樣的基本內(nèi)容是確定采樣方案和初級子樣采取方法。采樣方案的內(nèi)容包括確定采樣精密度、采樣單元數(shù)、每個(gè)采樣單元子樣數(shù)、總樣質(zhì)量和初級子樣質(zhì)量等。初級子樣的采取方法包括確定子樣的分布方法和采樣工具?；驹瓌t是必須使每一部分煤都有機(jī)會(huì)被采出。

2）機(jī)械采樣管理 與人工采樣相比，理論上機(jī)械采樣效率更高、準(zhǔn)確度更高，并且大大降低了采樣人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性。根據(jù)來煤方式的不同，機(jī)械采樣分為汽車、火車和皮帶機(jī)械采樣。汽車和火車機(jī)械采樣是在靜止煤上采樣，由于受采樣頭口徑的限制，煤中大石塊無法采到，因此采樣的代表性大打折扣。從目前來看，上海地區(qū)燃煤電廠皮帶機(jī)采樣裝置的投運(yùn)，較20世紀(jì)90年代有了較大進(jìn)步，主要表現(xiàn)在采購訂貨時(shí)克服了機(jī)采裝置與現(xiàn)場使用條件不符現(xiàn)象；通過技術(shù)改造，改進(jìn)了設(shè)備的設(shè)計(jì)缺陷；嚴(yán)格執(zhí)行制度，加強(qiáng)了對機(jī)采裝置的運(yùn)行管理等方面。

例如：調(diào)整采樣頭的動(dòng)平衡，提高采樣器定位準(zhǔn)確度；改進(jìn)采樣頭尺寸和位置，調(diào)整采樣頭運(yùn)行軌跡和運(yùn)行速度，使裝置能夠取到有代表性的煤樣；在破碎機(jī)的進(jìn)出口處，沿電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方向加裝連通管，使煤樣破碎時(shí)產(chǎn)生的回風(fēng)在破碎機(jī)中循環(huán)，盡可能地減少煤炭中的水分損失；加強(qiáng)對機(jī)采裝置的定期檢查、日常維護(hù)和保養(yǎng)，嚴(yán)格按照周期進(jìn)行計(jì)量校驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)煤樣的核查等性能檢驗(yàn)，使機(jī)采設(shè)備的投運(yùn)率、采樣代表性，整體匹配性能有了很大提高。

2 燃煤制樣

燃煤制樣是將采集到的有代表性的煤樣，按標(biāo)準(zhǔn)方法通過破碎、縮分，以減少粒度和減少數(shù)量的過程，目的是將采集來的煤樣制備成能代表原煤樣的試驗(yàn)用煤樣。通常情況下，建議采取三步制樣法，即13mm或6mm制備全水分樣；3mm（圓孔）制備存查煤樣；0.2mm制備一般分析樣品。在制樣過程中應(yīng)注意：①確保煤樣粒度與留樣量的對應(yīng)關(guān)系；②破碎機(jī)出料粒度應(yīng)事先確認(rèn)；③篩分操作盡可能使用二分器，盡量少用堆錐四分法縮分；④九點(diǎn)法取過全水分樣品的剩余煤樣應(yīng)棄掉，不能再進(jìn)行其他操作以留取任何樣品。

大量試驗(yàn)證明［1]，制樣給最終結(jié)果帶來的誤差約占16%，制樣工序是否按照國標(biāo)要求，對煤樣最終結(jié)果的真實(shí)性、可靠性產(chǎn)生顯著影響。以發(fā)熱量為例［2]，由于在制樣過程中，樣品摻合不均勻或不使用二分器，造成水分損失大，水分測試結(jié)果偏低，直接影響到低位發(fā)熱量的偏離。水分損失1%，低位發(fā)熱量增加約240J／g，電廠與供方結(jié)算將帶來影響。上電股份公司各燃煤電廠積極開展標(biāo)準(zhǔn)流程操作：制樣人員持證上崗，制樣由2名以上人員進(jìn)行，并做好制樣的記錄；制樣室符合國標(biāo)要求，配備齊全的制樣工具；加強(qiáng)對制樣間、存樣間的標(biāo)準(zhǔn)化制度管控，在取樣、制樣的關(guān)鍵部位有監(jiān)控；留存煤樣信息齊全，便于追溯。通過上述措施，制樣誤差逐步減小。

3 燃煤檢測設(shè)備計(jì)量

燃煤檢測設(shè)備需按照周期進(jìn)行計(jì)量校驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)煤樣的核查，只有通過計(jì)量校驗(yàn)和標(biāo)煤核查，才能發(fā)現(xiàn)儀器對檢測結(jié)果的偏差［3]。例如：對于工業(yè)分析檢測，國標(biāo)要求對高溫爐、烘箱定期進(jìn)行熱電偶計(jì)量檢定、恒溫區(qū)檢定以及溫控器的校驗(yàn)，這三個(gè)環(huán)節(jié)中有一個(gè)出錯(cuò)，就會(huì)對最終檢驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來偏差，甚至出錯(cuò)。

對于燃煤檢測設(shè)備計(jì)量后取得的檢定或校準(zhǔn)報(bào)告，檢測人員應(yīng)該及時(shí)了解。曾發(fā)現(xiàn)某單位的某臺(tái)高溫爐，因設(shè)定溫度與校準(zhǔn)后的標(biāo)準(zhǔn)溫度有15℃偏差，幸虧現(xiàn)場標(biāo)示了這個(gè)偏差，使得檢驗(yàn)人員在進(jìn)行工業(yè)分析的試驗(yàn)中，及時(shí)調(diào)整爐溫的設(shè)定值使之符合標(biāo)準(zhǔn)，保證了檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而15℃偏差如果不通過計(jì)量校準(zhǔn)，很難被發(fā)現(xiàn)。部分電廠反映在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)煤樣的工業(yè)分析核查時(shí)，檢測數(shù)據(jù)始終超出標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度范圍，其根源就在于高溫爐的系統(tǒng)誤差造成。

4 燃煤檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行

燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作是一項(xiàng)規(guī)范性極強(qiáng)的日常檢驗(yàn)工作，應(yīng)該加強(qiáng)對檢測標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力。檢驗(yàn)人員應(yīng)注重對標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法的理解，關(guān)注適用范圍以及操作細(xì)節(jié)對檢測結(jié)果的影響，從設(shè)備、檢驗(yàn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)中控制檢驗(yàn)質(zhì)量。例如：檢測高硫煤中灰分，如果檢測方法選擇不當(dāng)，容易造成測定偏差，原因在于煤灰化過程中，燃燒產(chǎn)物中硫的氧化物在500℃左右如不及時(shí)排出，在815℃會(huì)和燃燒產(chǎn)生的氧化鈣反應(yīng)，生成硫酸鈣而固定在灰分中，導(dǎo)致灰分測定值偏高。一般對于測定高硫煤樣灰分，應(yīng)選用緩慢灰化法測定。

上電股份公司近年來開始采購褐煤，其水分大，熱值低，易氧化。水分檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求對于褐煤應(yīng)采用通氮干燥法測定全水分和空氣干燥基水分。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，如果褐煤采用鼓風(fēng)干燥法，較通氮干燥法測定全水分高約0.3個(gè)百分點(diǎn)，空干基水分高約0.05個(gè)百分點(diǎn)，低位收到基發(fā)熱量低70J／g，原因在于褐煤是低變質(zhì)程度煤種，在105℃鼓風(fēng)干燥下低分子揮發(fā)物易氧化，隨水分一起逸出，造成水分測定值偏高。因此，對于褐煤的水分測定，應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)要求，采用通氮干燥法測定。由于全水分?jǐn)?shù)據(jù)直接影響低位收到基發(fā)熱量，全水分測定的準(zhǔn)確性非常關(guān)鍵，而全水分測定與煤種、粒度大小、環(huán)境溫濕度、制樣快慢、干燥溫度、干燥時(shí)間等因素有關(guān)，在測定中一定要注意標(biāo)準(zhǔn)條件的應(yīng)用。

目前，上海地區(qū)電廠全水分測定采用GB／T 211—2007《煤中全水分的測定方法》中方法B2（一步法）中空氣干燥法檢測，標(biāo)準(zhǔn)要求500g煤樣在105～110℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥2h后，應(yīng)進(jìn)行30min的檢查性干燥試驗(yàn)，一般神木煤全水分大，測定干燥2.5～4h才能保證恒重。另外，標(biāo)準(zhǔn)中對全水分測定盛煤使用的淺盤容量是有要求的，其規(guī)格應(yīng)能容納500g煤樣，且單位面積負(fù)荷不超過1g／cm2。因此，淺盤尺寸應(yīng)該足夠大，保證500g煤樣在盤中的比表面積不超過1g／cm2，才能在2～3h中達(dá)到恒重。如果淺盤小，煤樣的比表面積超過1g／cm2，則4～5h也不能達(dá)到恒重，全水分測定數(shù)據(jù)偏低，導(dǎo)致低位收到基發(fā)熱量偏高。

為了加強(qiáng)燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作規(guī)范化，上電股份公司每年委托華東煤檢中心進(jìn)行燃煤抽查校對，不斷加強(qiáng)對燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作的技術(shù)管理要求，使得近2年上電股份公司燃煤校對合格率，有了很大提高。例如：2007年校對煤樣合格率為90%；2008年校對煤樣合格率為97%；2009年校對煤樣合格率為93%；2010年和2011年校對煤樣合格率均為100%。

5 結(jié)語

隨著發(fā)電企業(yè)與“節(jié)能環(huán)?！本o密掛鉤，對上海大型火電機(jī)組的節(jié)能、減排要求越來越高，燃料審計(jì)、降塵脫硝、煤中有害元素控制、低質(zhì)煤資源的提質(zhì)改性等技術(shù)課題，使燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作的內(nèi)涵和外延也在不斷拓展。因此，發(fā)電企業(yè)應(yīng)強(qiáng)化燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作的技術(shù)管理，進(jìn)一步提升燃煤質(zhì)量檢驗(yàn)工作合規(guī)性，以此推動(dòng)企業(yè)科學(xué)管理、檢驗(yàn)技術(shù)水平的整體提高，確保電力生產(chǎn)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

［1]方文沐，杜慧敏，李天榮.燃料分析技術(shù)問答［M].北京：中國電力出版社，2005.

［2]吳鎖貞.火電廠入廠煤與入爐煤熱值差問題分析與對策［J].華東電力，2010，38（12）：－.

［3]中能電力燃料工業(yè)公司.動(dòng)力用煤煤質(zhì)檢測與管理［M].北京：中國電力出版社，2000.