煤的著火溫度測(cè)定方法改進(jìn)

周磊

摘 要：煤的著火溫度是煤的一項(xiàng)重要特性指標(biāo)，通常用它來(lái)判斷煤的變質(zhì)程度以及燃燒性能。在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中可根據(jù)測(cè)定煤的著火溫度來(lái)采取預(yù)防措施以避免煤炭自燃，減少環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)對(duì)煤的著火溫度人工測(cè)定裝置的改進(jìn)，比較改進(jìn)前后兩種測(cè)試方法，總結(jié)出改進(jìn)后的人工測(cè)定裝置既減少了測(cè)試過(guò)程氣密性檢查的繁瑣過(guò)程又能滿(mǎn)足測(cè)試結(jié)果的需要。

關(guān)鍵詞：煤 著火溫度 測(cè)定裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（c）-0067-02

煤被加熱到開(kāi)始燃燒的溫度稱(chēng)為著火溫度，即著火點(diǎn)、燃點(diǎn)。煤的著火溫度是煤的一項(xiàng)重要特性指標(biāo)，通常用它來(lái)判斷煤的變質(zhì)程度以及燃燒性能。在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中可根據(jù)測(cè)定煤的著火溫度來(lái)采取預(yù)防措施以避免煤炭自燃，減少環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)煤的原樣和氧化樣的著火溫度差異來(lái)判斷煤的自燃傾向，差值越大越容易自燃[1]。因此，研究煤樣著火溫度意義重大。

1 煤的著火溫度測(cè)定方法現(xiàn)狀

測(cè)定煤的著火溫度方法很多，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給出了兩種測(cè)試方法，第一種是經(jīng)典的體積膨脹法，第二種是溫度實(shí)升法，兩種方法的煤樣處理方法都一樣，只是在判斷著火溫度的時(shí)候裝置不一樣。經(jīng)典的體積膨脹法是一種裝置簡(jiǎn)陋、操作繁瑣的物理方法。它是利用煤爆燃時(shí)產(chǎn)生的氣體體積變化，促使連接在燃燒容器上的水柱出現(xiàn)突變時(shí)，通過(guò)人工觀察，所記下的瞬時(shí)溫度即為著火溫度。溫度實(shí)升法使用的是自動(dòng)測(cè)定儀，利用電腦記錄的加熱曲線(xiàn)上升溫速度突然增加時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度即為著火溫度[2]。

2 方法改進(jìn)

經(jīng)典的體積膨脹法使用的人工測(cè)定裝置需要注水、檢查氣密性、調(diào)節(jié)量水管高度。其中檢查氣密性較為繁瑣，因?yàn)樵摐y(cè)定裝置中總共用到7個(gè)三通，30余處軟膠管接口，每個(gè)三通和軟膠管接口處都存在漏氣的可能。溫度實(shí)升法需要專(zhuān)業(yè)的儀器，檢測(cè)成本高于體積膨脹法，對(duì)于一些較小的檢測(cè)機(jī)構(gòu)不太實(shí)用。因此，改進(jìn)體積膨脹法中的人工測(cè)定裝置，減少測(cè)試過(guò)程的繁瑣性尤為必要。改進(jìn)方法大致如下：試樣裝入試樣管后，將軟膠管連接到試樣管上，將軟膠管的另一端沒(méi)入盛水的透明玻璃燒杯中，通過(guò)觀察玻璃燒杯中水泡的冒出速度，判定煤的爆燃溫度，因?yàn)楫?dāng)煤樣爆燃時(shí)空氣膨脹會(huì)導(dǎo)致水泡快速冒出或者瞬間噴出。該方法的特點(diǎn)是不需要使用大量的三通和軟膠管，減少漏氣的可能，省去了繁瑣的氣密性檢查過(guò)程，只需保證軟膠管沒(méi)有破損即可。

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)比對(duì)

為驗(yàn)證改進(jìn)后測(cè)定方法與經(jīng)典測(cè)定裝置的可行性以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異性，隨機(jī)挑選20個(gè)煤樣，以氧化樣為例，在前處理完后用兩種方法進(jìn)行測(cè)試。

3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將粒度為0.2 mm以下的一般分析煤樣經(jīng)過(guò)過(guò)氧化氫的處理后，在暗處放置24 h；打開(kāi)稱(chēng)量瓶蓋在白熾燈的照射下2 h，再將煤樣在溫度為60 ℃、壓力為53 kPa的真空干燥箱中干燥2 h，取出放入干燥器中。分別稱(chēng)取0.1 g試樣放入瑪瑙研缽中，加入亞硝酸鈉0.075 g，混合均勻后連接軟膠管和人工測(cè)定裝置測(cè)定煤的著火溫度[3]。

3.2 數(shù)據(jù)比對(duì)

將兩種方法測(cè)定的著火溫度數(shù)據(jù)整理見(jiàn)表1。

從表1可以看出兩種測(cè)試方法中20個(gè)煤樣有19個(gè)煤樣數(shù)據(jù)都滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)的重復(fù)性，其中編號(hào)為Sj-13的煤樣兩種方法的測(cè)試誤差為14 ℃，超出國(guó)標(biāo)重復(fù)性6 ℃的要求，將該煤樣進(jìn)行再一次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該煤樣灰分較大，在測(cè)試過(guò)程中水柱液面的降低不明顯，改進(jìn)方法測(cè)試時(shí)水泡的冒出速度沒(méi)有明顯的加快點(diǎn)，因此出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果誤差較大的情況。為避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，將亞硝酸鈉的比例提高，使煤樣升溫爆燃更加明顯[4]，再一次進(jìn)行測(cè)試結(jié)果如表2所示。

從表2數(shù)據(jù)可以得出編號(hào)為Sj-13的樣品用經(jīng)典方法重復(fù)測(cè)試10次所得著火溫度的平均值為370.9 ℃，用改進(jìn)后方法測(cè)試著火溫度平均值為371.3 ℃，將兩組數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行t檢驗(yàn)，計(jì)算出t=0.02遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于t（9）0.05=1.83，因此兩種方法測(cè)試結(jié)果并無(wú)顯著差異，符合國(guó)標(biāo)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)煤的著火溫度人工測(cè)定裝置的改進(jìn)，將試樣裝入試樣管后，把軟膠管連接到試樣管上，將軟膠管的另一端沒(méi)入盛水的透明玻璃燒杯中，通過(guò)觀察玻璃燒杯中水泡的冒出速度，判定煤的爆燃溫度。通過(guò)隨機(jī)抽取20個(gè)著火溫度樣品進(jìn)行測(cè)試，比較改進(jìn)前后兩種測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出改進(jìn)后的人工測(cè)定裝置既減少了測(cè)試過(guò)程氣密性檢查的繁瑣過(guò)程又能滿(mǎn)足測(cè)試結(jié)果的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 段云龍.煤炭試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)及說(shuō)明[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004：800-801.

[2] 李英華.煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：145-146.

[3] 楊金和.煤炭化驗(yàn)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003：481-482.

[4] 馬愛(ài)花.淺析煤著火溫度的測(cè)定方法及影響因素[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2014，21（2）：42-43.