提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度的有效途徑

鄧麗芬

(山西焦煤集團(tuán)西山煤電責(zé)任有限公司鎮(zhèn)城底選煤廠，山西古交030200)

0 引言

煤炭灰分是煤炭中所包含的可燃物在燃燒之后所形成的殘?jiān)?，通過檢定殘?jiān)臄?shù)量與成分能夠?qū)γ禾康馁|(zhì)量進(jìn)行分析［1］。如果煤炭灰分的比例較大，則說明煤炭中所包含的可燃物含量不高而且其自身的發(fā)熱量不高。當(dāng)煤炭中的可燃物進(jìn)行燃燒時(shí)會(huì)吸收環(huán)境中的熱量而灰分的形成過程中也會(huì)帶走一部分的熱量，這必然會(huì)對(duì)煤炭本身的燃燒熱量產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重的可能會(huì)在燃燒時(shí)形成熄火等問題，這對(duì)于煤炭的利用率和生產(chǎn)工藝來說都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此，通過有效的控制措施促進(jìn)煤炭灰分測定準(zhǔn)確度是十分必要的。

1 煤炭灰分檢測方法

1．1 緩慢灰化法

緩慢灰化法是當(dāng)前煤炭灰分測定中普遍使用的方法，也稱為仲裁法，其主要的測定過程是稱取適量的煤樣，在箱式電阻爐中以一定速度加熱至815℃ ±10℃，通過緩慢加熱的方式對(duì)其進(jìn)行灰化、灼燒至質(zhì)量恒定，所得殘留物的質(zhì)量占原煤樣質(zhì)量的百分率即為灰分產(chǎn)率。利用緩慢灰化法對(duì)煤炭質(zhì)量進(jìn)行測定的過程中，采樣方法、加熱溫度等環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)測定結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響［2］。

1．2 快速灰化法

相比緩慢灰化法，快速灰化法簡單、快速，對(duì)于指導(dǎo)洗煤廠生產(chǎn)有著很好的指導(dǎo)性作用。但易忽略其操作的準(zhǔn)確性，因?yàn)槠鋵?duì)于測定的操作和進(jìn)樣的速度等都有著更為嚴(yán)格的要求，如果其中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，則可能會(huì)對(duì)測定結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，越來越多的先進(jìn)儀器設(shè)備應(yīng)用到煤炭質(zhì)量檢測工作中，也有更多的先進(jìn)方法被應(yīng)用到煤炭灰分測定工作中［3］。

2 提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度的途徑

2．1 煤炭樣本的選取

煤炭本身的質(zhì)量具有一定的不均衡性，所以在進(jìn)行煤炭樣本選取時(shí)，必須要充分考慮煤炭的平均質(zhì)量，采樣人員要嚴(yán)格按照國標(biāo)在同一個(gè)采樣位置進(jìn)行多點(diǎn)采集，然后再進(jìn)行匯總。同時(shí)，煤炭樣本的粒度必須要均勻才能提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此在嚴(yán)格按照規(guī)范的程序進(jìn)行制備的過程中，要保證所有的煤炭樣本粒度能夠通過0．2 mm的篩子，這是制備過程中必不可少的環(huán)節(jié)。在進(jìn)行樣本的運(yùn)輸時(shí)，要避免對(duì)樣本造成破壞，同時(shí)也要注意避免外部環(huán)境因素對(duì)煤炭樣品的水分和溫度所產(chǎn)生的影響。

2．2 煤炭樣本的縮制

煤炭樣本的縮制主要是根據(jù)相關(guān)的縮制規(guī)程來規(guī)范的，對(duì)采集到的樣本進(jìn)行破碎和縮分，這樣能夠有效地提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。在進(jìn)行縮制時(shí)可以利用人工進(jìn)行縮制，也可以利用破碎機(jī)進(jìn)行縮制，主要的縮制流程包括破碎、篩分、摻合以及縮分幾個(gè)環(huán)節(jié)，在沒有通過上一環(huán)節(jié)處理的情況下不能進(jìn)入到下一個(gè)環(huán)節(jié)，以此來保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2．3 煤炭樣本的稱量

稱量是影響煤炭灰分檢測結(jié)果的一個(gè)關(guān)鍵因素，實(shí)驗(yàn)中所使用的天平，其精度及其準(zhǔn)確度必須經(jīng)過國家專業(yè)部門的鑒定。在稱量前首先對(duì)所使用的天平和其他儀器進(jìn)行檢查，確保儀器清潔，天平刻度歸零，才能保證稱量的準(zhǔn)確性。其次，所需要稱量的樣品盡量保證攪拌均勻，使用“轉(zhuǎn)瓶法”混合煤樣，然后在不同的部位進(jìn)行采集，同時(shí)也要在不同的深度層次上進(jìn)行采集，避免僅從表面稱樣，這樣才能保證測定的結(jié)果具有代表性。在進(jìn)行稱量時(shí)，一般需要將器皿進(jìn)行灼燒然后再冷卻至室溫，保證整個(gè)稱量過程在恒定的室溫環(huán)境下進(jìn)行［5］。所稱量煤樣應(yīng)符合規(guī)范，不應(yīng)過少或過多，過少會(huì)使其樣品代表性變差，過多又會(huì)使灰皿底邊平攤煤樣過厚，不易燒透，灰分測值偏高。煤樣要均勻、攤平在灰皿中，使其質(zhì)量不超過0．15 g/cm2。稱樣時(shí)要避免煤樣灑在瓶子或灰皿外面，從瓶內(nèi)取出的多余煤樣不得放回瓶內(nèi)，稱樣結(jié)束后應(yīng)立即將煤樣瓶蓋嚴(yán)，以防煤樣被污染。同時(shí)在稱量的過程中也要對(duì)天平門的開關(guān)次數(shù)進(jìn)行控制，避免吸收過多的水分。最后在記數(shù)時(shí)，化驗(yàn)員要細(xì)心操作，避免疏忽大意、錯(cuò)誤操作、看錯(cuò)、記錯(cuò)造成的過失誤差。另外天平內(nèi)要保持絕對(duì)的干燥狀態(tài)，要注意天平內(nèi)的干燥劑是否失效及時(shí)更換，同時(shí)檢測人員在接觸煤樣時(shí)要保持手指干燥。稱取煤樣前應(yīng)取出干燥劑，稱灰樣質(zhì)量時(shí)應(yīng)將干燥劑放入天平內(nèi)。

2．4 溫度的控制

溫度因素包括室溫環(huán)境和加溫的速度。當(dāng)室溫處在不同的溫度時(shí)，對(duì)于煤炭灰分的測定結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。如果室溫較低，馬弗爐中的溫度和室溫會(huì)產(chǎn)生一定的溫度差，這時(shí)打開爐門，煤炭在燃燒時(shí)就能夠燃燒的更加充分并且在最短的時(shí)間揮發(fā)，這時(shí)測定的結(jié)果也會(huì)不同。加熱的溫度變化對(duì)于測定結(jié)果也有著一定的影響，如果在加熱的初期溫度上升過快，對(duì)于燃燒過程中硫化物的生成比例的影響也就越大。實(shí)驗(yàn)證明升溫的速度過快，則獲得的灰分測定結(jié)果就越高，如果升溫緩慢，測定結(jié)果的準(zhǔn)確性就越高，測定的灰分值越接近標(biāo)準(zhǔn)值。因此緩慢灰化法的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛。

2．5 灰化過程的控制

灰化過程的有效性也是影響灰分測定準(zhǔn)確度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)馬弗爐設(shè)備要求較高，特別是熱電偶的校正特別關(guān)鍵，測定溫度的正確與否直接關(guān)系到灰分結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，要嚴(yán)格按照計(jì)量部門規(guī)定每半年鑒定一次不能忽視。

灰化的過程就是對(duì)煤炭樣本進(jìn)行燃燒的過程。在灰化的過程中對(duì)于通氣條件要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，煤炭樣本燃燒所產(chǎn)生的二氧化硫、三氧化硫在高溫狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)灰分產(chǎn)率產(chǎn)生影響，因此，要進(jìn)行通氣控制，馬弗爐上要裝有煙囪或者在馬弗爐門上留有通風(fēng)眼，馬弗爐門口應(yīng)預(yù)留15 mm小縫，如果升溫過快可以將爐門口預(yù)留縫隙再調(diào)大些，煤樣在30 min內(nèi)由室溫逐漸加熱到500℃，使煤樣逐漸灰化、防止爆燃，在500℃時(shí)停留30 min，使有機(jī)硫和硫化鐵充分氧化并排除，然后再將爐溫升到815℃ ±10℃保持1 h，這樣才能確保碳酸鈣完全分解。

目前煤炭灰分鑒定實(shí)驗(yàn)室中所使用的儀器大多是都是需要人工對(duì)灰化的時(shí)間和溫度進(jìn)行控制，在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，越來越多的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到控制器中，通過電腦程序?qū)一臅r(shí)間和溫度進(jìn)行控制，能夠有效地減少人為操作造成的誤差，也能夠有效地降低人員工作強(qiáng)度。需要注意的是，即使是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)儀器的時(shí)間和溫度進(jìn)行控制，也需要檢測人員進(jìn)行必要的監(jiān)測，才能保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性［6］。檢測人員將稱量過的煤炭樣本放入馬弗爐時(shí)，必須放入馬弗爐的恒溫區(qū)內(nèi)，如果不在恒溫區(qū)內(nèi)會(huì)使測定的數(shù)據(jù)誤差大，所以檢測人員應(yīng)對(duì)馬弗爐的恒溫區(qū)有所判斷，用標(biāo)準(zhǔn)煤樣檢驗(yàn)馬弗爐的恒溫區(qū)，確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠?；?yàn)過程中要輕開輕關(guān)爐門，減小外界空氣對(duì)爐膛的沖擊。

另外，當(dāng)煤炭樣本燃燒完成后，要盡量減少其在空氣中暴露的時(shí)間，因?yàn)槊禾繕颖救紵笤诳諝庵型Ａ暨^長時(shí)間會(huì)吸收空氣中的水分，對(duì)檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，實(shí)踐證明，灰渣在空中放置時(shí)間越長，煤灰吸收空氣中水分越多，結(jié)果會(huì)偏高，導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。因此，必須要減少煤炭樣本燃燒后的停留時(shí)間，一般在冷卻5 min左右之后，便可以放入到器皿中［7］。遇到陰雨潮濕天氣，可縮短冷卻時(shí)間。

3 結(jié)語

煤炭灰分測定準(zhǔn)確度是影響煤炭質(zhì)量檢測工作中重要的內(nèi)容，利用緩慢灰化法進(jìn)行測定是當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的測定方法。為了保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，從采樣到制備的每個(gè)環(huán)節(jié)都必須要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的操作規(guī)范，減少誤差的產(chǎn)生，提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度，提高煤炭質(zhì)量檢測的效率。

［1］漆洪，張波．提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度的探討［J］．煤質(zhì)技術(shù)，2011(7)．

［2］李麗莉．如何提高煤炭灰分測定的準(zhǔn)確度［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(2)．

［3］穆海軍．影響煤的灰分測定準(zhǔn)確度的因素［J］．技術(shù)與市場，2013(11)．

［4］王堃．淺析如何提高煤樣灰分測定的準(zhǔn)確度［J］．煤，2013(2)．

［5］劉治青．影響灰分測定準(zhǔn)確度的因素［J］．山西煤炭，2006(6)．

［6］王淑春，馬福長，劉綿芝．如何提高灰分測定的準(zhǔn)確度［J］．煤質(zhì)技術(shù)，2011(1)．

［7］劉艷春．提高煤炭灰分檢測精度的技術(shù)探討［J］．煤質(zhì)技術(shù)，2007(6)．