煤中灰分快速測定法試驗(yàn)條件的改進(jìn)

（巨化集團(tuán)公司熱電廠，浙江衢州324004）

煤中灰分快速測定法試驗(yàn)條件的改進(jìn)

袁月紅

（巨化集團(tuán)公司熱電廠，浙江衢州324004）

經(jīng)過大量的試驗(yàn)，并與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 212-2008規(guī)定的灰分測定方法（快速灰化法）進(jìn)行比對，確定改進(jìn)后的灰分快速測定法的試驗(yàn)條件，既縮短了分析時(shí)間，又能確?；曳譁y定的精密度。

煤；快速灰化法；灰分測定；試驗(yàn)條件；測定方法

0 引言

煤的灰分是在煤中所有可燃物完全燃燒，礦物質(zhì)在一定溫度下進(jìn)行分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?，灰分愈高，煤的質(zhì)量就愈差。灰分是煤質(zhì)評價(jià)及電廠配煤的主要依據(jù)之一，及時(shí)分析并報(bào)告燃煤灰分是煤質(zhì)化驗(yàn)的一項(xiàng)重要工作。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 212-2008《煤的工業(yè)分析方法》規(guī)定的灰分測定方法有緩慢灰化法和快速灰化法。目前，大多數(shù)電廠采用快速灰化法，該方法可靠性高、準(zhǔn)確性好，適用于易燃燒煤樣。巨化熱電廠煤種雜、高灰分煤樣多，當(dāng)灰分較高時(shí)，用快速灰化法需要延長灼燒時(shí)間才能灼燒完全至恒重，費(fèi)時(shí)耗電、成本較高，無法滿足日常工作的需求。針對這一實(shí)際情況，本實(shí)驗(yàn)從測定溫度、灼燒時(shí)間、煤樣稱樣量3個(gè)影響因素入手，探討快速測定煤中灰分的可行條件，并在快速灰化法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過大量的試驗(yàn)比對，將灼燒溫度由國家標(biāo)準(zhǔn)要求的（815±10）℃提高至（850±10）℃，灼燒時(shí)間由40min減為20min，稱樣量由（1±0.1）g減至（0.5±0.01）g，既滿足檢驗(yàn)任務(wù)的需要，又能保證灰分結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與設(shè)備

電子分析天平（感量0.1mg）；5E-MF6000智能型馬弗爐；瓷質(zhì)灰皿。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)選用GBW110003d，GBW110010g和GBW110001e的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)煤樣。

1.3 樣品的制備

嚴(yán)格按操作規(guī)程將煤樣制備成粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣。

1.4 方法要點(diǎn)

將裝有一定量煤樣的灰皿逐漸送入預(yù)先加熱的馬弗爐中，灰化并灼燒到質(zhì)量恒定，以殘留物所占煤樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為煤樣的灰分。

1.5 試驗(yàn)步驟

1.5.1 國家標(biāo)準(zhǔn)快速灰化法（以下簡稱A法）的試驗(yàn)步驟

（1）在預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒重的灰皿中，稱取粒度小于0.2mm的一般分析試驗(yàn)煤樣（1±0.1）g（精確到0.000 2g），輕輕搖動(dòng)灰皿，使煤樣在灰皿中均勻分布。把盛有煤樣的灰皿分排擺放在耐熱瓷板或石棉板上。

（2）將馬弗爐加熱到850℃，打開爐門，把放有灰皿的板緩緩?fù)七M(jìn)。先使第一排灰皿中的煤樣慢慢灰化，待5～10min后煤樣不再冒煙時(shí)，以每分鐘不大于2cm的速度把其余各排灰皿按順序推進(jìn)爐中熾熱部分（若煤樣著火發(fā)生爆燃，視為試驗(yàn)失敗）。

（3）關(guān)閉爐門并使其留有約15mm的縫隙，在爐溫回升到（815±10）℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，在該溫度下灼燒40min，取出灰皿，放在空氣中冷卻約5min，移入干燥器中冷卻至室溫后稱重。之后每隔20min進(jìn)行一次檢查性灼燒，直到重量變化小于0.001 0g為止。取最后一次測定的重量作為計(jì)算依據(jù)，若灰分小于15%可不進(jìn)行檢查性灼燒。

1.5.2 改進(jìn)后的灰分快速測定法（以下簡稱B法）試驗(yàn)步驟

稱取分析煤樣（0.5±0.01g（精確到0.0002g）于灰皿中，把盛有煤樣的灰皿預(yù)先分排擺放在耐熱瓷板或石棉板上。將馬弗爐加熱到850℃，然后進(jìn)行與A法相同的操作。關(guān)閉爐門，在爐溫回升到（850±10）℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，使其在該溫度下灼燒20min。從爐中取出灰皿，放在空氣中冷卻約5min，移入干燥器中，冷卻至室溫后稱重。

2 結(jié)果與討論

2.1 灼燒溫度的選擇試驗(yàn)

高變質(zhì)程度的無煙煤以及高灰分的石煤等常由于灼燒不完全而影響灰分的測定結(jié)果，因此稱取灰分較高、不易灼燒完全的煤樣（1±0.1）g（精確到0.000 2g），分別在800℃，815℃，830℃，840℃，850℃，860℃和900℃及不同灼燒時(shí)間條件下進(jìn)行測定試驗(yàn)，結(jié)果見圖1。

（1）灼燒溫度在815℃時(shí)，用A法需延長灼燒時(shí)間至60min，才能使高灰分煤樣灼燒完全。

（2）灼燒溫度在（850±10）℃時(shí)，高灰分煤樣經(jīng)40min灼燒后，煤樣灼燒完全。由于煤樣在（850± 10）℃時(shí)，其中的碳酸鹽完全分解，而硫酸鹽尚未分解，不會(huì)影響灰分的測定，故選擇（850±10）℃為試驗(yàn)的灼燒溫度。

2.2 稱樣量與灼燒時(shí)間的選擇試驗(yàn)

在選定的灼燒溫度（850±10）℃下，分別稱取0.4g，0.5g，0.6g，0.7g，0.8g，0.9g和1.0g高灰分煤樣（精確到0.000 2 g），進(jìn)行稱樣量與灼燒時(shí)間的選擇試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

圖1 灼燒溫度的選擇試驗(yàn)曲線

圖2 稱樣量與灼燒時(shí)間的試驗(yàn)曲線

由圖2可知，灼燒溫度在（850±10）℃時(shí)，0.6 g以下的煤樣經(jīng)20min已灼燒完全。而煤樣為0.4 g時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，不利于測定。因此選擇稱樣量（0.5±0.01）g，灼燒溫度（850±10）℃，灼燒時(shí)間20min為B法的測定條件。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)煤樣的測定及灰分曲線

使用A法和B法對編號為GBW110003d，GBW110010g和GBW110001e的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)煤樣進(jìn)行灰分測定，測定結(jié)果見表1。分別繪制用A法和B法測得的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)煤樣的灰分曲線，如圖3和圖4所示。

由圖可知，用A法測定煤樣灰分需經(jīng)40min才能灼燒完全，用B法測定煤樣灰分只需20min就能灼燒完全。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，用B法測定標(biāo)準(zhǔn)煤樣的灰分，所得結(jié)果完全符合標(biāo)準(zhǔn)煤樣的測定范圍，具有很好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

表1 A法和B法測定標(biāo)準(zhǔn)煤樣的灰分試驗(yàn)結(jié)果/%

圖3 用A法測得的標(biāo)準(zhǔn)煤樣灰分曲線

2.4 對比試驗(yàn)

圖4 用B法測得的標(biāo)準(zhǔn)煤樣灰分曲線

用A法和B法對13個(gè)常規(guī)分析煤樣分別進(jìn)行試驗(yàn)，每種方法對每個(gè)煤樣各進(jìn)行2次重復(fù)測定，結(jié)果X列于表2。

根據(jù)每個(gè)煤樣的2個(gè)方法結(jié)果之差di，計(jì)算平均差值和差值的標(biāo)準(zhǔn)差Sd：

式中：Sd為2種試驗(yàn)方法結(jié)果之差的標(biāo)準(zhǔn)差。

表2 A法與B法測定結(jié)果比較

查GB/T 18510-2001《煤和焦炭試驗(yàn)可替代方法確認(rèn)準(zhǔn)則》中的t表得：當(dāng)自由度為12時(shí)，t0.05，12＝2.179，因?yàn)閠c＝0.373＜t0.05，12，故可得出B法沒有偏倚的結(jié)論。

真實(shí)偏倚位于－0.082%～0.058%區(qū)間。

2.5 精密度

A，B兩種方法對同一煤樣都作了重復(fù)性試驗(yàn)，因此可進(jìn)行精密度比較。分別計(jì)算用A，B兩種方法對同一煤樣重復(fù)測定結(jié)果的差值Wi（見表2），并分別計(jì)算各自的方差：

式中：Wi為每種方法對第i個(gè)樣品重復(fù)測定結(jié)果的差值，為可替代方法的重復(fù)測定方差；為國家標(biāo)準(zhǔn)方法的重復(fù)測定方差。

查GB/T 18510-2001《煤和焦炭試驗(yàn)可替代方法確認(rèn)準(zhǔn)則》中的F表得：當(dāng)自由度為12時(shí)，F(xiàn)0.05，12＝2.69，因Fc＝1.318＜F0.05，12，由此得出結(jié)論，B法的精密度不比A法（國標(biāo)法）精密度差。

3 結(jié)論

（1）馬弗爐爐溫由（815±10）℃升至（850±10）℃，稱量煤樣量由（1±0.1）g減至（0.5±0.01）g，灼燒時(shí)間由40min減為20min的灰分快速測定法和國家標(biāo)準(zhǔn)快速灰化法不存在顯著性差異，測定條件切實(shí)可行。

（2）改進(jìn)后的灰分快速測定法測得的數(shù)據(jù)具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，既確保了灰分測定的精確度又能夠提高工效。

（3）改進(jìn)后的灰分快速測定法能縮短灼燒時(shí)間及工作時(shí)間，減少用電量，降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

[1]GB/T 212-2008煤的工業(yè)分析方法[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2]GB/T 18510-2001煤和焦炭試驗(yàn)可替代方法確認(rèn)準(zhǔn)則[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[3]李英華．煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南[M]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

[4]段云龍．煤炭試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)及其說明[M]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004．

[5]于實(shí)，李豐田．煤質(zhì)檢測分析新技術(shù)方法與化驗(yàn)結(jié)果的審查計(jì)算實(shí)用手冊[M]．北京：當(dāng)代中國音像出版社，2004．

[6]白俊仁，劉鳳岐，姚星一，等．煤質(zhì)分析（第2版）[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，1990．

（本文編輯：徐晗）

Improvement on Test Conditions for Rapid Determination ofAsh Content in Coal

YUAN Yue-hong
（Juhua Group Company Cogeneration Plant，Quzhou Zhejiang 324004，China）

The improved test conditions for rapid determination of ash content in coal are confirmed after a large number of tests and the comparison with the determination method for ash content（fast-ashing method）in the national standards of GB/T 212-2008.It indicates that the improved conditions not only shorten the time for analysis and but also ensure the precision of the determination of ash content.

coal；fast-ashing method；determination of ash content；test conditions；determination method

TQ016.1

：B

：1007-1881（2012）06-0055-04

2011-10-10

袁月紅（1969－），女，江蘇濱海人，技師，從事發(fā)電廠煤質(zhì)檢驗(yàn)工作。