DTK-H型煤質分析儀在潞寧煤礦的應用

申麗芬

（潞安集團潞寧煤業(yè)有限責任公司，山西 忻州 034000）

1 概述

煤質監(jiān)測是提高企業(yè)生產效率的重要手段。衡量煤質的主要指標是煤灰分和熱值。我國傳統(tǒng)的煤質檢測方法一般采用化學灼燒法。隨著我國經濟和科技水平的迅速發(fā)展，引進了以雙能γ射線快速測量為原理的DTK-H型煤質分析儀。該儀器解決了傳統(tǒng)檢測方法速度較慢、精度較低、人為因素干預比重過高的問題，能夠實時反應煤質變化情況，科學指導煤質監(jiān)測流程，提高檢測效率［7-8］。筆者以潞寧煤礦煤質監(jiān)測為背景，通過介紹DTKH型煤質分析儀的工作原理和技術特點，分析其在潞寧煤礦的具體應用，得出了該儀器提高了精確度和增加了經濟效益的結論。

2 煤質概況

潞寧煤礦主采2#和3#煤層，相關資料顯示，2#煤灰分為11.90%～26.38%，平均21.30%；揮發(fā)分為23.78%～31.26%，平均28.57%；發(fā)熱量為25.44～28.14 MJ/kg，平均26.98 MJ/kg。3#煤灰分為12.26%～21.22%，平均17.27%；揮發(fā)分為28.43%～32.22%，平均30.32%；發(fā)熱量為27.61～31.53 MJ/kg，平均29.55 MJ/kg。

3 煤質分析儀發(fā)展現狀

廣義的煤質分析儀是指對煤炭的灰分、揮發(fā)分和熱量等指標測試的儀器統(tǒng)稱。狹義的煤質分析儀指煤質化驗室所采用的分析儀器，測試內容有煤炭中的化學成分、熱值、水分和鍋爐燃煤的安全性等，且不同的測試內容均有相對應的測試儀器。主要有：

1）量熱儀。傳統(tǒng)的煤炭發(fā)熱量儀是貝克曼溫度計，通過人工計算得到煤炭發(fā)熱值。21世紀以來，我國成功將電腦量熱儀和等溫式量熱儀成功應用至這一領域，提高了測量煤炭發(fā)熱量的自動化程度，大大減小了測量過程中的誤差。

2）工業(yè)分析儀。當前主要采用經典法和自動儀器法對煤炭的灰分、水分及揮發(fā)分等進行分析。工業(yè)分析儀的多樣性滿足了當前的實驗條件的復雜條件。

3）元素分析儀。煤主要由碳、氫、氧、氮、硫五鐘化學元素組成，其余的化學元素可以忽略不考慮。對碳和氫元素進行測定時，主要采用重量法和電量—重量法。近年來，隨著我國科技手段的急速發(fā)展，研發(fā)了紅外測硫儀并得到了廣泛的應用，通過紅外光譜對所測煤樣進行分析，精確了解該煤樣的硫元素組成情況，為煤炭的化學元素分析奠定了基礎。

4）灰熔融性測試儀。高溫條件下煤灰由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)過程成為煤灰的熔融性，其原理是利用熔點法和曲線法進行測定。根據煤樣形狀的差異，熔融性測試又分為柱體法和角錐法，其中角錐法在實際測試時應用較廣。

4 DTK-H型煤質分析儀原理及特點

4.1 儀器工作原理

DTK-H型煤質分析儀由西安德泰克電子系統(tǒng)有限責任公司研發(fā)成功。在煤灰分監(jiān)測時，主要基于雙能γ射線快速測量原理。相關部分工作原理見圖1。

圖1 雙能γ射線快速測量工作原理

煤炭中由于碳、氫、硫元素組成的不同，可燃有機物所占成分基本相同，不可燃物質差別較大。不可燃物質即為灰分。而可燃物質與灰分之間平均原子系數相差8左右，利用該差異的物質特性監(jiān)測煤的灰分值及熱值。

4.2 儀器技術特點

DTK-H型煤質分析儀具有以下特點：

（1）將紅外技術與計算機成功結合，實現了煤質的快速實時監(jiān)測，精度較前大有提高。

（2）傳統(tǒng)的煤質分析技術受溫度影響較大，DTK-H型煤質分析儀探測器采用單元雙探測結構，降低了監(jiān)測過程中溫度的影響，可靠性較強。

（3）解決了物料標定時的繁雜問題，操作簡單方便，工作效率較高。

（4）實現了模擬信號與數字信號的轉變，信息傳輸過程中受導線電磁干擾較小，保證了通訊安全。

（5）采用RS485光隔專用接口，信息傳統(tǒng)距離加長。

（6）形成了一點對多點的通訊方式，避免了通訊光纜的過多鋪設，減少了資源的浪費，增加了企業(yè)的經濟效益。

5 DTK-H型煤質分析儀應用

5.1 檢測煤灰分和熱值

采用DTK-H型煤質分析儀檢測煤的灰分和熱值，從潞寧煤礦取三組煤樣，采用化學法和儀器法分別測試煤樣的灰分、熱值，對兩種方法的偏差進行分析。結果顯示：煤樣灰分截距-110.56、斜率69.347、均方差為1.1、相關系數0.93；煤樣熱值截距-75.6、斜率98.7、均方差為50.6、相關系數0.965。兩種方法的灰分偏差在0～0.5范圍內，熱值偏差在90～100范圍內，均符合相關要求，表明DTK-H型煤質分析儀檢測結果是精確的。

5.2 煤的在線檢測

由于不同灰分的煤在工業(yè)生產使用時具有較大的差異性，故對煤進行在線檢測極為必要。在生產精煤時，對精煤的灰分控制應合理，既要保證精煤灰分滿足客戶需要的標準，又必須使精煤灰分不得低于最低標準線，否則影響企業(yè)的經濟效益。我國對煤的在線檢測傳統(tǒng)方法是采用化學方法，從傳送帶上選取合格的煤樣，經過縮分、化驗等程序，分析得出相關煤樣的灰分值。此種方法人為控制因素較大，所用檢測方法時間較長，很難實時獲得煤樣檢測結果，滯后性較大。

潞寧煤礦煤質監(jiān)測中心采用DTK-H型煤質分析儀對煤灰分進行檢測，分析儀的位置位于煤輸送帶上，當煤流經過時，DTK-H型煤質分析儀對其進行連續(xù)在線檢測，每隔1 min顯示監(jiān)測結果，將分析儀與計算機控制系統(tǒng)相連，實時傳輸檢測結果。這種新型的在線檢測方法不僅能夠節(jié)省大量的人力物力，而且減少了操作過程中浪費的“等結果”時間，測試精確度得到了較大提高。

5.3 裝車配煤時灰分的在線檢測

為提高煤炭的利用效率，根據煤灰分等級將不同質量的煤炭進行分級。由于生產能力的有限，該煤礦只能生產幾種灰分的煤。在裝車時，需要用有限幾種灰分煤進行配制來滿足不同客戶的需求。各煤倉中煤灰分往往存在差異，且誤差較大，在配煤裝車時，煤礦常增加低灰分煤的比例。此種方法雖然保證了客戶的需求，但會對煤礦造成一定程度的經濟損失。

潞寧煤礦在裝車配煤時，采用DTK-H型煤質分析儀對煤實行在線檢測，實現了對煤灰分的自動化控制，減少了配煤時的人為控制誤差，降低了煤礦傳統(tǒng)配煤方法中因增加低灰分煤的經濟損失。

就DTK-H型煤質分析儀而言，研發(fā)人員應注重于數字化信息技術與計算機技術的結合，推動煤質分析儀向智能化、一體化和信息化方向發(fā)展。

6 結語

1）傳統(tǒng)的煤質化學分析方法存在人工控制因素較大，工作效率較低等弊端，隨著現代科技手段的進步，多種煤質分析儀得到了廣泛的應用。

2）以潞寧煤礦煤質監(jiān)測為背景，介紹了DTK-H型煤質分析儀的工作原理，分析了該儀器設備在潞寧煤礦的應用，實現了對精煤灰分和熱值的精確檢測。

3）DTK-H型煤質分析儀的應用提高了工作效率，增加了企業(yè)經濟效益和社會效益，對煤礦實現科學管理生產具有重要的積極意義。