山西礦區(qū)動力煤氫值經(jīng)驗公式的研究

徐丹丹

中國煤炭工業(yè)秦皇島進出口有限公司 河北秦皇島 066000

氫元素是煤的五大元素之一，在工業(yè)生產(chǎn)中，氫元素含量用來推算燃燒設(shè)備的理論燃燒溫度以及計算鍋爐燃燒中的熱平衡；在氣化工業(yè)中，根據(jù)他們氫元素含量用來計算煤炭氣化時的物料平衡；在動力煤貿(mào)易中，氫元素含量用來計算用于計價的收到基低位發(fā)熱量。目前，常用的氫元素含量測定方法有三節(jié)爐和二節(jié)爐法、電量——重量法、非色散紅外吸收法。三節(jié)爐和二節(jié)爐法、重量——電量法，測定精確度高，但測定過程繁瑣、費時；紅外吸收法，操作方便快捷但設(shè)備成本和耗材費用較高。因此，在監(jiān)督、估算、驗收等精確度要求不高的情況下，可用計算氫值替代測定氫值，以減少經(jīng)濟、時間和人力成本。

1 實驗概述

1.1 數(shù)據(jù)來源

對日常收到的山西礦區(qū)的動力煤煤樣根據(jù)煤種進行隨機抽檢，保證所抽檢的煤樣全覆蓋所能接觸到的所有山西礦區(qū)動力煤煤種，每個煤種抽取4-6個煤樣，總共抽檢22個煤種，119個煤樣。

1.2 執(zhí)行標準

空干基水分、灰分和揮發(fā)分的測定執(zhí)行標準GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》，發(fā)熱量的測定執(zhí)行GB/T213-2008《煤的發(fā)熱量測定方法》，氫值測定執(zhí)行GB/T30733-2014《煤中碳氫氮的測定儀器法》測定。

1.3 主要儀器設(shè)備

氫：LECO-628碳氫氮紅外自動分析儀；

灰分：GW300C箱式電阻爐；

揮發(fā)分：5E-MF6000智能馬弗爐；

一般分析水：BINDERFED-115水分干燥箱。

1.4 經(jīng)驗公式

目前，煤中氫元素含量計算公式很多，本文挑選出7個常用公式進行驗證。計算公式如下：

1.5 方案實施

抽取煤樣，執(zhí)行上述標準進行水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量和氫值的測定，將灰分、揮發(fā)分和發(fā)熱量根據(jù)GB/T483《煤炭分析實驗方法一般規(guī)定》中的基態(tài)換算公式，換算成公式中需用的基態(tài)，代入公式中計算出經(jīng)驗氫值。用經(jīng)驗氫值減去實測值，得出差值。計算差值的平均值、標準差、算術(shù)平均值和95%置信區(qū)間，以衡量經(jīng)驗公式的適用性，采用t檢驗的方法分析經(jīng)驗氫值能否替代實測值[5]。

2 實驗結(jié)果

表1 煤樣實測數(shù)據(jù)

利用2.2所述方法對煤樣的水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量和氫含量進行測定，部分測定結(jié)果見表1。經(jīng)驗氫值與實測氫值的差值，用dij表示，其中i表示經(jīng)驗公式代號，i=1，2，……7，j表示所抽取的煤樣，j=1，2，……119，dij表示用第i公式計算出的第j號煤樣的經(jīng)驗氫值與實測氫值的差值，部分差值統(tǒng)計表見表2。對差值進行統(tǒng)計分析，計算結(jié)果見表3。

表3 差值平方和與平均值統(tǒng)計表

表2 差值統(tǒng)計表

由表3可知，在7個公式中，公式4表現(xiàn)出了最優(yōu)的適用性，計算出的差值平均值為-0.01，標準差為0.11，算術(shù)平均值為0.08。95%置信區(qū)間為-0.23至0.21，小于GB/T30733-2014《煤中碳氫氮的測定儀器法》所規(guī)定的再現(xiàn)性臨界差0.40%。采用t檢驗法，分析公式4得到的氫值和實測氫值有無顯著性差異，t檢驗結(jié)果為0.93，小于 t0.05，118=1.980，說明兩種方法沒有顯著差異，可以用公式4計算出的經(jīng)驗氫值替代實測氫值。

3 結(jié)語