煤质化验中智能灰融性测定仪的应用分析

煤质化验中智能灰融性测定仪的应用分析

张宁董建军

青海正益检测技术有限公司青海810008

摘要：煤炭检测环节中，煤灰熔融性作业十分关键，现阶段煤灰熔融性检测仪器主要采用智能会熔融性测定仪。为此，提高对该仪器工作原理、结构特点、性能等分析十分必要。本文针对该仪器的使用、常见问题等进行了探讨，旨在为煤质化验工作提供一定的理论参考。

关键词：煤灰熔融性；测定仪；煤质化验；仪器

引言：煤灰熔融性属于一个物理变化，是外界加热作用下从固体转化为液体的现象。该特性对煤动力、气化等均有影响，是当前煤灰性能的主要考察指标。煤灰属于混合物，并不具有固定熔点，其熔融过程的考虑参数包括：变形温度、软化温度、半球温度、流动温度。借助上述四个温度可合理描述煤灰从固态转变为液态的过程。工程应用中，煤炭燃烧、气化环节中，可根据排渣方法不同分为固态排渣、液态排渣。前者需要原料的熔融温度大于此时操作温度，对应排渣以固态被排除系统；后者要求煤灰熔融温度较低，灰渣可以以液态形式排出。锅炉、汽化炉作业中，排渣问题十分重要，容易降低锅炉运行稳定性，甚至会导致后期停炉事故问题；汽化炉中排渣不当会引起产出物，即煤气质量下降。

一、智能灰熔融测试仪器的结构和工作原理

1、仪器结构

主要由测试仪主机、计算机主机、显示器、打印机等部分组成。

（1）测试仪主机主要由传送电机，高温炉，热电偶，摄像头等组成。（2）计算机用于运行测试程序，提供人机界面，控制整个系统正常运行，采集图像，处理图像，判断特征温度，保存数据。（3）打印机打印测试结果。

2、工作原理

采用CCD数字摄像技术，从水平和垂直两个方向自动扫描跟踪灰锥的动态，将高温下的图像实时地传到计算机；并经高智能的图像处理与图像识别技术，自动判别4个特征温度（℃）：变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）、流动温度（FT）。

二、仪器安装后的调试、验收

智能灰熔融仪器的后期调试、验收十分重要。调试主要是对已经安装完好的设备进行精密度、准确度的调整，提高仪器后期运行的合理性。如安装后可进行预测试作业，测出数据后将相关数据、记录整理，然后才去人工测量作业，将智能灰熔融仪器测试数据与人工测量数据进行对比，核查仪器测试是否精确。该法核查精度中需要注意：人工测试智能灰熔融仪需要保证样品是常态化，避免仪器测量数据因样品状态产生偶然偏差。

人工测试的校准，可以用标准灰样制成灰锥并测定其熔融特征温度，观察灰锥在受热过程中的形态变化，观测并记录变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）。如果实际测定值与弱还原性气氛下的参比值相差不超过40℃，则证明炉内气氛为弱还原性；若超过40℃则根据其与强还原性或氧化性气氛下标准值的接近程度以及刚玉杯中碳物质的氧化情况来判断炉内气氛，并加以调整含碳物质的量，直到实测值与标准值相差不超过40℃为止。

三、仪器常见问题及应对措施

仪器精密度越高，其结构复杂度越高。由于仪器自动化、分析能力较高，导致相关作业人员对设备的依赖程度增加。为了提高仪器正常运行几率，需要相关作业人员对仪器设备的常见故障充分了解，具体分析如下。

1、灰锥图像模糊

智能灰熔融测试仪器在操作中，需要测出的图像满足一定的清晰度要求，方可进行四个特征温度的识别。但是实际操作中经常发生智能仪器使用后出现图像模糊的现象。该状况主要原因在于：镜头焦距不合适、镜头石英镜片表面有污物。针对上述可能原因，需要在仪器操作前便进行清洗擦拭工作，将仪器后炉管位置的弯头石英镜片擦拭干净，操作中需要注意必须采用专业的擦镜纸，避免划伤镜片表面。

2、图像采集不完整

智能灰熔融测试仪器使用中，有时会发生采集图像不完整，甚至无法采集到图像的状况。该问题原因分析如下：首先，设备摄像头、视频等线路故障问题；其次摄像头故障、显卡参数不合理等均会引起图像不完整。该状况下，需要先进行设备的电源检测、线路连接检查；琪琪对显卡进行参数设置，一般让其达到初始值即可，并及时对图像进行开关调节。如若无法解决图像不完整问题，需要考虑更换显卡、摄像头等设备。

3、检测结果误差过高

智能灰熔融测试仪器使用中可能会发生测试数据偏差较大的状况，这时主要考虑问题包括：核查仪器显示图像是否清晰、灰锥位置是否合理，再者针对整个系统的密封性进行核查。如果出现上述问题，需要及时进行镜头焦距的调整，保证石英片的清晰度满足基本测试要求，还需要保证密封圈在操作温度、压力作用下具有良好的耐用性，一旦发现密封圈问题需要及时进行更换。

4、图像干扰问题

仪器测量过程中，可能会出现显示器图像不清晰问题，可能表现为雪花点多。主要原因在于测试仪器的相关设备均使用同一相电源，如计算机、显示器、测试仪等，导致炉体高温、升温状况下，对图像显示产生负面干扰问题，为了解决上述问题，需要将智能灰熔融测试仪器的相关部件、设备等进行分相管理，避免图像干扰状况的发生。

5、灰锥定位不准

仪器使用一段时间后，经常发生灰锥定位不佳的状况，导致相关操作人员无法及时进行特征温度的判断。主要因对方法为：首先，将刚玉管固定，提升灰锥托班，保证其与炉膛恒温位置相同高度后，借助光照法调节反光镜的高度、角度，调节至反光镜的反光区域高度与观察视野口中心高度大体一致即可；其次，合理调节仪器，借助功能调试实现对转盘复位的目的，转盘停止后需要保证第五个灰锥与人工观察口距离最小，同时灰锥需要位于定位框中心点区域，其他灰锥不可以与中心灰锥距离过小，灰锥的托班上边需要保证低于定位图下边缘。调整后如果不能保证灰锥满足中心位置，则还需要进行调节盘操作。具体操作如下：用开口板手，轻轻拧开固定螺母一至二丝后，顺时针旋转调节盘，直至能够保证5个灰锥的成像都能位于中心位置时，方可紧固螺母，固定分度盘。

四、使用中的注意事项

1、煤灰样品的要求

按国标规定煤灰的粒度必须<0.075mm以下，为此在用玛瑙研钵对煤灰样进行研磨时，务必使所有的煤灰样全部通过200目的筛子，才能确保其粒度<0.075mm.。

2、石英片的清晰度

仪器石英玻璃片一般包括前后两片，试验前需要对前后两片进行彻底的清洗处理，避免表面杂质、污物等的存在，方可提高后期获取图像的清晰度，提高仪器整体测定精度。一般是清水清洗，如若清洗后仍存在污物，可借助脱脂棉蘸水擦拭，需要保证轻轻擦拭，避免损坏玻璃片。

3、灰锥的规范要求

在制作灰锥和灰锥脱模时，必须保证灰锥的完整性，特别是各个尖角必须完整无缺，否则将直接影响特征温度的识别。

此外，灰锥托板的取放。在试验前，放置灰锥托板时，务必作到轻放，防止已安放固定好的灰锥有轻微的移动或侧到。在试试验完成后，个别灰锥托板有卡在刚玉杯上的现象，必须先行取下后，用小的“一字”型螺丝刀轻轻拗即可，不能拗开时，可放在马弗炉内从低温加热到高温（一般在800℃）的方式可轻松取下。

4、高温炉的气氛调整

在实际运用中可能会出现，用标准灰样其仪器判断时会出现四个变化温度与标定值不符的情况出现，这就说明其标准灰样与高温炉内的气氛不符，要进行高温炉内的气氛调节，采用的方法是调节石墨的使用量，多作几次，用内插法计算出用量后，一真使用这个用量来进行测试。

参考文献：

[1]陈海丽.浅谈煤质检验工作中应注意的几个问题[J].煤质技术，2010，06.

[2]孙明霞.如何保证煤质检验工作的质量[J].黑龙江科技信息，2011，03.

[3]杨在宁.煤灰熔融性浅谈[J].山西煤炭科技，2010，06.