煤质化验中的常见问题分析

煤质化验中的常见问题分析

郭凯

神东煤炭集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017209

摘要：煤炭在我国经济发展中占据着重要的角色，随着经济水平的不断提高，社会各方面对于煤炭能源的需求也在不断上涨。而煤炭能源作为传统能源的一种，通过对其的深入分析与研究，并对其进行固定碳、硫、以及各类指数的化验，能够从煤炭中提取出应用于更多领域的化学原料。同时，为确保煤炭能源的深度应用，对其采用煤质化验技术的现象也极为普遍。本文主要对煤质化验常见问题进行分析，并提出具体解决对策。

关键词：煤质化验；常见问题；化验误差；问题分析

引言

煤炭是社会发展、经济进步的基础能源，在国民经济中占据举足轻重的地位。换而言之，保证煤炭高质量且稳定输出，可有效推进煤炭行业的长远发展。在此过程中，为确保煤炭生产质量及安全，煤质化验技术得以衍生，其作用不言而喻。但是，在实际运用中，煤质化验技术还受到诸多因素的影响，导致化验结果存在误差，不仅对煤炭质量产生影响，还会降低煤能源转化率，为后续煤企业的发展带来不良后果。对此，寻找适宜的煤质化验技术，俨然成为煤炭行业关注的焦点。

1煤质分析概述

对原煤性质、组成、结构通过物理或者化学方法，测试和研究样品煤的过程称之为煤质分析，煤质分析是煤质化验最常见的试验方法。煤质分析的主要内容有测定煤的挥发分、灰分、水分、可磨性、原煤内固定碳。造成分析精确度偏离较大的原因一是因为系统误差；二是人为操作因素；三是样品煤粒度。为了提高煤质分析精确度要着重对系统误差、研究环境、人为操作、样品煤粒度进行研究。煤质控制是是很多煤炭企业面临的一个难题，主要存在以下问题。第一，我国煤矿分布特征呈现较大的分散性。由于煤矿生产企业大小不等，分布较广，而监管单位监管辐射力量有限，不能面面俱到，导致一些煤矿生产的原煤长时间逃避了相关煤质监管单位的有效监管。第二，煤矿生产的原煤煤种、煤质相差较大。各个煤矿所处煤田成煤地质时期不同，导致煤种、煤质各有各的性质，仅煤种就可以简单分为瘦煤、焦煤、无烟煤以及贫煤，硫分、灰分、发热量以及水分也相差较大。第三，采掘工艺不同也是煤质控制的难点。每个煤矿根据自身的地质、储量条件会选择与之适应的采掘工艺，有的选择炮采、有的选择综采、有的选择综放采。不同的采掘工艺生产的原煤夹矸量不同。第四，原煤消费单位要求不同。我国原煤消耗大户主要为电力行业，焦炭行业，钢铁行业、建材行业。不同行业对煤质控制要求也不同，这给煤炭质量控制带来不小的难度。井下原煤开采上来后第一步就是对其进行煤质化验，煤质化验关乎用煤单位要求的煤炭的质量是否满足标准，必须要重视煤质化验工序。

2煤质化验内容与常用技术

2.1发热量

煤炭性能衡量的主要指标就是发热量，通常在测定发热量方面主要依靠实验仪器进行，而具体的参数单位为焦耳。其中，在煤质化验开展中，对发热量测定需要满足具体条件：a)单独设置发热量测定的实验室；b)检测过程中要保证实验室内部温度控制在15℃～30℃之间，以免温度出现过度变化，最好把温度变化的范围控制在1℃左右；c)尽可能避免实验室内部空气对流，规避强烈热源，应当尽可能减少冷源和风扇运转，不能过度开启门窗；d)将实验室的门窗设置为北朝向，进而避免接受阳光直射；e)实验中一定要确保O2充足，确保煤炭充分燃烧，同时，一定要遵循具体规范展开操作，以免数据出现偏差。

2.2挥发份

挥发份是煤质燃烧时与空气隔绝而挥发出的气体和液体等物质。在计算挥发物质时，将称好1g的煤质在900℃的高温下放入坩埚器皿中加热，一般加热时间为7min左右，完后提取进行计量。计算出的挥发物质越高，着火点普遍较低，在使用时应注意煤质的使用范围及用途。

2.3含硫量

煤质含硫量过高的话会对设备、仪器等造成破坏，还会导致设备的结焦和腐蚀等现象，所以对煤质含硫量的测定是非常必要的，通常来说测定的方法主要有艾氏重量法、高温燃烧法等。

2.4水分

煤质的水分有内在水分以及表面水分之分。表面水分对煤质的影响作用较小，大部分是有利的。但水分对煤质的可燃程度的影响直接影响到煤质的发热量，降低了煤的正常使用。此外，煤质的水分超过11%就会直接影响到煤质的燃烧，燃烧设备难以正常运行。煤质水分的高含量不仅增加的燃烧难度，也增加了煤的运输费用。

2.5灰分

灰分指煤炭当中所含有的能够燃烧的物质在完全燃烧以后剩余残渣。灰分范畴十分广泛，为此，煤炭在温度为185℃的环境下烘烤而难以充分地分解与燃烧所剩余的物质也存在灰分。而对于煤炭燃烧过程，灰分不会形成热量，甚至会将部分热量吸收。受这一特性的影响，如果煤炭当中的灰分比重过大，必然会对煤炭发热量带来不利影响。若煤炭灰分相对较高，也会直接导致锅炉异常运行，而且热量转化率不高。通常，在对灰分进行测定时，需要使用高温炉、分析天平与灰皿等。在实际测定时，需要保证试验方法正确，同时按照具体步骤标准展开测定工作，以保证灰分的鉴定更加准确。在这种情况下，要确保煤炭质量为工业的可持续发展奠定坚实基础。

3煤质化验过程中的误差原因与解决对策

3.1采样过程产生误差

采样要具有代表性。科学有效地采集样品能尽可能地反映出某种煤的整体质量和水平，否则就会严重影响到后续煤炭检验工作。采样工要严格按照《商品煤人工采样》国家标准方法，对火车、汽车、船舶、煤堆、传送带等各种采样地点科学布点、合理规划、有效采样。如果随意缩小采样范围、减少子样数量，或是采样过程中带有个人主观色彩均会造成较大误差。针对这种现象应该采取以下措施：加强控制采样过程中的误差煤质化验的重中之重就是先做好采样工作，科学合理地布点并制定采样数量能节省大量的时间和精力，科学地评价煤炭质量。在具体采样时，采样员要先根据煤的来源、品质、批量、标称最大粒度做初步判断，切忌盲目随意采取。①煤堆采样时对误差的控制在小煤堆采样时，根据煤堆的形状和大小，将工作面或煤堆表面划分成若干区，再将区分成若干面积相等的小块（煤堆底部的小块应距地面0.5m），然后用系统采样法或随机采样法决定采样区和每区采样点（小块）的位置，从每一小块采取1个全深度或深部或顶部煤样，在非新工作面情况下，采样时应先除去0.2m的表面层；②间断采样法对误差的控制当经常对同一煤源、品质稳定的大批量煤（如港口入港煤）进行采样时，可用间断采样方法。另外，合理利用采样工具降低误差，在实际操作中，增强子样的代表性要对同一采样点进行不同时间的取样。在必要的条件下，要选取合适的采样工具甚至是自动化采样机来降低采样过程中的误差。

3.2煤样制备中产生的误差

煤样制备应当严格按照国家出台的相关检验方法，并且按照规定选择煤样筛选的仪器设备，以确保最终制备的煤样符合化验要求。煤样制备中可能会对最终化验结果造成误差的形式主要有两种：一是煤样制备设备不符合标准。煤样制备中会使用到许多设备、仪器，这些设备、仪器的质量和精度，会在很大程度上影响到煤样质量。例如，在进行每块破碎时，需要利用破碎机将大块的煤炭粉碎成小块煤样。如果在设备使用之前，没有对破碎机进行全面的打扫，导致内部残留之前的煤炭残渣，就会影响到煤样精度。二是人为操作失误导致误差。部分工作人员在进行煤样制备时，没有严格规范加工时间，导致煤样成分发生变化，最终检测结果失准。针对这种现象应该采取以下措施：采用标准化样品制备流程煤样制作应当严格按照《煤样的制备方法》（GB474-2008）中的相关规定，以保证制备流程的规范化和标准化。化验人员将获取的煤样，分别贴上对应的标签，并在标签上做好备注，然后进行化验样本的制作。样本制作前，应当对所用的仪器、设备进行一次全面的检查，例如称量仪器是否准确、破碎设备是否清理干净等，在完成检查工作后方可开始样本制作。每制作完成一次样本，化验人员都需要做好相应的记录，直到所采集的煤样全部制备完成。

3.3样品分析误差

关于样品分析过程中的误差包括很多，如测试设备精度及使用不当造成的误差；数据处理与计算不准确导致的误差；测试人员水平低而分析不准确导致误差等。仪器测试误差是必不可少的，如测试设备选型不合理等均是其误差产生的主要原因。数据处理误差存在原因有很多，如计算方法失误或计算失误均是其主要原因。测试人员综合素质低，未能充分领略其测试意图使其主要原因所在，这一点，作为测试管理人员应引起足够重视。基于此，为减少分析过程中产生的误差，技术人员应做好其应对措施。首先，测试设备应做好定期校验工作，并严格落实设备操作相关制度，做好对设备的定期检验与记录。其次，关于样品分析测试中应做好观察与记录，如测试过程出现异常应终止测试，待查清原因并明确其处理措施后再次进行测试，以保证其测试过程的正常化。还有，测试环境的把控一定要严格，以确保测试数据的可靠性。

3.4随机误差优化方式

测量过程中，不可避免的会出现不可控因素，不可控因素导致的误差可称之为随机误差。随机误差产生的环节主要有采样、干燥、分析，产生随机误差主要是由于操作人员没有严格按照规范要求进行相关工作，其中采样环节是最容易出错的地方。为了降低随机误差必须加强采样环节的规范性，确保化验结果的准确性。优化采样流程控制随机误差。第一，若被化验的煤炭性质差异性不大，可以从化验煤炭中随机选择少量试样作为样品，若化验的煤炭在不同的时间里性质都均匀，则可以延期集中采集一次样品煤炭，此时样品煤炭能够代表煤炭的性质。若被化验的煤炭性质差异性较大，为了保证试样的代表性，则不能采集少量煤炭试样作为化验用的样品。为获得代表性比较好的煤炭样品，此时根据被化验煤炭的具体数量可以进行针对性处理。第二，若被化验的煤炭吨位不大，可以对待化验煤炭进行一定的掺和使其均匀化，最后的一个步骤是对掺和均匀化的煤炭进行缩分，得到可以进行化验用的试样。煤炭粒度≧25mm的煤样必须进行进一步的破碎，才能进行缩分操作。在进行破碎、缩分步骤前后要对操作仪器进行清洁，当被化验的煤炭吨位较大时，无法保证掺和均匀，此时可以对被化验煤炭的不同部位进行多次子样采集，最终将汇合在一起的煤样作为化验总样。进行煤样采集时，其质量要满足化验项目对总样质量的要求采样时，为保证采集样品按照物质组成的比例取出子样，可以从皮带，顺槽，煤仓口对煤流进行全断面进行采集。

4煤质化验中常见问题的解决措施

4.1发热量坩埚内样品未燃烧完的解决措施

在煤样的选择方面，应对煤质进行检查，看其是否具有燃烧挥发程度低，水分含量较多，煤质不纯等问题，如果具有这种情况，则要重新选择煤质进行化验；坩埚中样品燃烧不充分可以从氧气供应量方面考虑，检查氧弹是否完好，若存在氧弹漏气现象，则需提高充氧压力，保证其密封性，使煤样得到充分燃烧；在煤质样品燃烧时点火丝伸入煤粉的深浅也会出现这种情况，如果点火丝伸入长度较深，煤粉得不到充足燃烧，所以，技术人员应适当调整点火丝伸入的长度，保证样品的充分燃烧；燃烧皿的摆放位置以及氧气的供应力度对此都有影响，在样品燃烧时，充氧压力较大，速度较快，特别容易使样品溅出，从而对测试数据发生误差，所以化验工作人员应时刻注意燃烧皿，及时对供氧速率进行调整，并将燃烧皿摆放在最佳位置。

4.2煤样难点火的处理

关于坩埚内煤样难点火问题，在煤质化验中属于偶然性问题，若未经有效处理，则会对化验结果造成影响。对此，我们可从以下几点入手，解决煤样难点火现象。第一，煤样。对煤样含水量、挥发分、颗粒径进行检查，若上述指标超出标准范围，则易引起燃烧皿难点火问题，可通过煤样更换的方式，避免该类问题的发生。第二，供氧。氧压力过小和氧弹漏气均是导致燃烧皿难点火的关键点，应选择充氧的方式，保持氧气充气，并对氧弹密闭性施以标准化控制。第三，点火丝和点火开关。检查点火丝、点火开关间是否存有接触不良等问题。第四，第四，坩埚。坩埚和电极、点火丝间的直接接触，将会诱发短路现象，从而出现难点火状况。针对此，可通过短路故障检查与排除的手段，保证其功能正常。

5有效增强煤质化验准确程度的途径

5.1正确使用仪器

煤质化验工作的物质基础是符合规定要求的测量仪器，测量仪器精确度是否满足要求关乎着整个煤质化验结果的准确性。所以测量仪器的采购、验收、使用和维护各个环节必须严格按照标准和规范进行。在采购环节，要提前对测量仪器的生产单位进行相关资料调研，特别是对其生产资质、产品质量进行详细了解，杜绝回扣等违规现象。在使用环节要严格按照说明书要求进行保养维护。为了使得仪器误差处于标准允许范围之内在进行测量前要对仪器进行校准工作。当测量仪器使用完毕后要对其进行清理、清理完毕后要立即放置回仪器间。日常维护环节要安排专业人员对仪器精确度进行检查，当发现问题要立即对损坏原件维修和更换。

5.2重视人员专业技能培训

在煤质化验中，化验人员的个人技术水平也是影响化验结果误差的重要因素。通过分析以往煤质化验中产生误差的原因，其中因化验人员专业技术能力不足而导致误差的比例占据多数。因此，应当重视对化验人员专业能力的培训，为其提供定期学习机会，实现化验能力的提升。另外，近年来煤质化验中使用到的新设备不断增加，也需要化验人员对这些新设备有熟练的操作技巧，以便于提高煤质化验的效率。

5.3重视实验室质量管理工作

a)对实验室中的重点仪器和设备需要制定出具体的检修制度，并且安排专业工作人员开展管理和养护的工作；b)根据煤质化验所获得的数据信息，需要由相关工作人员进行审核，以保证数据准确且不存在错误。一旦发现数据存在异常，需要尽快上报，与实际情况结合进行处理；c)对于煤质化验结果进行描述的过程中，一定要选择使用专业术语，以便其他工作人员能够快速查阅、灵活使用；d)由于煤质化验工作特殊性明显，所以，在化验当中一定要展开两次平行测定，随后在其中设定出允许误差，将两次平行测定数值作平均值处理，并当作最终的结果。

5.4建立信息系统

以计算机技术为核心的煤质化验信息系统，可有助于工作效率的提升。通过使用数据采集系统，从采制样信息、样品流转、称量数据、化验结果显示都能快速记录、应用，该种手段的运用，可有效减少人为误差的原因，使其化验结果更具真实性价值。

结语

煤质检验是煤炭企业工作的重点，也是判定煤炭质量的决定因素。测试数据的有效及可靠性是对煤质进行分类及合理利用的前提。基于此，保证其测试数据有效关系煤炭企业的发展。本文就目前企业煤质检验过程存在影响煤质化验分析结果的问题进行了分析与说明，并根据其测试误差产生的原因提出了针对性的应对措施，并从化验管理角度提出了相应管理措施，以供参考。

参考文献

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