煤質(zhì)化驗(yàn)中發(fā)熱量與揮發(fā)分檢測(cè)分析

王順利 蔣登鋒 郎麗杰 李曉丹 屈慶臣 席海莉

（安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)公司，河南 安陽(yáng) 455000）

煤在自然形成過(guò)程中，由于地質(zhì)構(gòu)造、植物等不同，加上堆放、運(yùn)輸、生產(chǎn)等過(guò)程出現(xiàn)不同程度風(fēng)干和氧化，造成煤質(zhì)出現(xiàn)變化。在能源使用方面，雖然我國(guó)已經(jīng)運(yùn)用了多種新能源，如，風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等，但煤炭資源的使用仍然占據(jù)重要地位。煤炭質(zhì)量關(guān)系到企業(yè)與用戶直接利益，所以，煤質(zhì)化驗(yàn)工作十分重要。若化驗(yàn)結(jié)果不精確，之后的工作會(huì)受到嚴(yán)重影響。煤炭由于受重力作用，造成較大粒徑的煤炭集中于四周與下部，而粒徑較小的煤炭則在中間和上方，因此，如何準(zhǔn)確采樣分布不均勻的煤炭樣本就是對(duì)化驗(yàn)人員的考驗(yàn)。煤質(zhì)化驗(yàn)中較為重要的2個(gè)測(cè)定指標(biāo)就是發(fā)熱量與揮發(fā)分，這2個(gè)指標(biāo)關(guān)系到煤炭質(zhì)量，為此，技術(shù)操作人員要不斷完善測(cè)定技術(shù)，保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 影響煤質(zhì)化驗(yàn)準(zhǔn)確性的主要因素

影響煤質(zhì)化驗(yàn)準(zhǔn)確性的影響因素有許多，其中主要的影響因素是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差的形成原因多種多樣，例如化驗(yàn)儀器出現(xiàn)漏水漏氣問(wèn)題、化驗(yàn)人員的失誤操作、化驗(yàn)設(shè)備老化等等，都會(huì)導(dǎo)致煤質(zhì)化驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)誤差，進(jìn)而影響化驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。基于系統(tǒng)誤差的影響因素，要想減少或者避免系統(tǒng)誤差，就需要從化驗(yàn)儀器、化驗(yàn)人員以及化驗(yàn)設(shè)備三方面入手，首先需要對(duì)化驗(yàn)儀器的水密性和氣密性進(jìn)行檢測(cè)，確保水密性和氣密性能夠滿足化驗(yàn)需求，與此同時(shí)，相關(guān)的化驗(yàn)機(jī)構(gòu)需要組織專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)化驗(yàn)設(shè)備的老化狀況進(jìn)行檢測(cè)，并且對(duì)化驗(yàn)操作人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，提高操作人員的專業(yè)水平和專業(yè)素養(yǎng)。此外，為了降低系統(tǒng)誤差對(duì)化驗(yàn)結(jié)果的影響，需要對(duì)試劑純度進(jìn)行測(cè)定，確保化驗(yàn)的試劑純度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 煤質(zhì)化驗(yàn)中發(fā)熱量與揮發(fā)分檢測(cè)要點(diǎn)

2.1 調(diào)試計(jì)量?jī)x器設(shè)備

在煤質(zhì)化驗(yàn)中，統(tǒng)一計(jì)量對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性有較為重要的影響，特別是在發(fā)熱量和揮發(fā)分這2種精確性要求較高的指標(biāo)測(cè)定中，更需要標(biāo)定與調(diào)試計(jì)量單位。在分析煤質(zhì)時(shí)，主要使用標(biāo)準(zhǔn)壓力表、分析天平、高溫毫伏計(jì)、溫度計(jì)、熱電隅等計(jì)量?jī)x器，為了確保得到精確的測(cè)驗(yàn)結(jié)果，需要檢定與校準(zhǔn)器具的計(jì)量單位。達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量?jī)x器要做上標(biāo)志，將名稱與級(jí)別寫(xiě)清楚，并記錄、標(biāo)注檢定時(shí)間與有效期，確保器具計(jì)量使用的準(zhǔn)確性。在初檢后，已經(jīng)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的器具要做登記卡，并對(duì)計(jì)量器具做記錄和定期的校驗(yàn)與維修，保障在使用時(shí)的可靠性。因?yàn)槊嘿|(zhì)化驗(yàn)對(duì)技術(shù)性有較高要求，影響因素多，測(cè)驗(yàn)儀器的屬性、使用狀態(tài)及操作人員技術(shù)水平都會(huì)對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和結(jié)果造成影響。所以，一臺(tái)新檢測(cè)儀器在投入使用之前，要預(yù)先進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)，確保其準(zhǔn)確度與精密度都達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)后，才能夠應(yīng)用于煤質(zhì)化驗(yàn)中。

2.2 煤質(zhì)化驗(yàn)測(cè)定發(fā)熱量

1）測(cè)定溫度控制。對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響的一個(gè)關(guān)鍵因素就是水溫與室溫。在測(cè)定發(fā)熱量時(shí)，要依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚩刂扑疁卦诤侠矸秶畠?nèi)，室溫控制在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)，互相協(xié)調(diào)水溫和室溫。在測(cè)定中要依據(jù)室溫嚴(yán)格把控水溫，之后，依據(jù)測(cè)驗(yàn)中煤炭溫度與外筒溫度上升幅度調(diào)節(jié)水溫和室溫，若外筒水溫和筒內(nèi)水溫的差距比較大，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性會(huì)被嚴(yán)重拉低。

2）測(cè)驗(yàn)氣密性控制。在煤質(zhì)化驗(yàn)中，需要確保氧彈氣密性，為此要反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，保證其氣密性達(dá)到較高水平?？梢圆扇〉拇胧┦牵?) 將氧氣注滿氧彈，之后將氧彈放到水中，觀察是否出現(xiàn)氣泡。如果有氣泡出現(xiàn)，說(shuō)明其氣密性不夠好，需要完善；如果沒(méi)有出現(xiàn)氣泡，則表示氣密性較好，可以使用；2）把水滴到氧彈頭部位置，觀察是否出現(xiàn)氣泡。需要保證氧彈氣密性良好的主要原因是，在進(jìn)行發(fā)熱量測(cè)定中氧彈要承受瞬間高壓（7MPa～9MPa），假如氧彈氣密性不夠好，會(huì)造成測(cè)定失敗。

2.3 煤質(zhì)化驗(yàn)測(cè)定揮發(fā)分

揮發(fā)分即煤炭在一定條件下，隔絕空氣并加熱的操作后分解產(chǎn)生的產(chǎn)物。揮發(fā)分不是水與無(wú)機(jī)物產(chǎn)生的物質(zhì)，而是一種有機(jī)物，煤礦加熱時(shí)間的長(zhǎng)短、設(shè)備器材形狀和材質(zhì)大小等都會(huì)使揮發(fā)分受到影響，因此在進(jìn)行揮發(fā)分測(cè)定時(shí)需要化驗(yàn)人員對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格檢查，除嚴(yán)格按照操作步驟進(jìn)行外，還需要調(diào)整和檢查使用器材的性能、使用狀態(tài)，以保證化驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1）馬弗爐完善性檢查。煤質(zhì)化驗(yàn)中測(cè)定揮發(fā)分時(shí)，測(cè)定前要關(guān)閉馬弗爐煙囪，并且將馬弗爐透氣孔封閉。在加熱爐底與坩堝之間需要架設(shè)好熱電偶熱接觸點(diǎn)，同時(shí)，將它們的距離控制在30mm～40mm。在架設(shè)坩堝的過(guò)程中，一定要認(rèn)真、細(xì)心，必須將坩堝架設(shè)到恒定的溫度范圍之內(nèi)。與此同時(shí)，煤質(zhì)化驗(yàn)在測(cè)定揮發(fā)分時(shí)，要檢查馬弗爐、坩堝等儀器是否完善，在使用之前要測(cè)試其能不能正常工作。如果測(cè)試中工作人員沒(méi)有認(rèn)真仔細(xì)檢查測(cè)定儀器，煙囪沒(méi)有被關(guān)閉，空氣就會(huì)持續(xù)向上面排出，導(dǎo)致馬弗爐熱量持續(xù)流失，繼而造成測(cè)驗(yàn)失敗。因此，在測(cè)試馬弗爐前，要養(yǎng)成全面檢查的好習(xí)慣。

2）坩堝完善性檢查。煤質(zhì)化驗(yàn)在測(cè)定煤炭揮發(fā)分時(shí)，要全面檢查坩堝完善性，其檢查的具體步驟包括：（1）對(duì)坩堝與坩堝蓋做重點(diǎn)檢查，認(rèn)真觀察有沒(méi)有出現(xiàn)缺口或者是裂紋；（2）不斷將坩堝蓋進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，雙眼與坩堝蓋保持平行，觀察鍋蓋能否完全接觸坩堝。如果測(cè)定中，坩堝蓋與坩堝的接觸不嚴(yán)密或者是有裂縫存在，都會(huì)對(duì)最終測(cè)試結(jié)果造成直接影響，導(dǎo)致得到不準(zhǔn)確的測(cè)定數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤炭是中國(guó)當(dāng)前重要的應(yīng)用能源之一，其質(zhì)量直接影響相關(guān)企業(yè)和用戶的自身利益，因此對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)是十分重要的。作為煤質(zhì)的常規(guī)分析，發(fā)熱量和揮發(fā)分測(cè)定具有規(guī)范性強(qiáng)、影響因素多的特點(diǎn)，對(duì)這兩種屬性的測(cè)量能夠充分體現(xiàn)操作人員的化驗(yàn)水平。