影響煤的揮發(fā)分測定結(jié)果的因素

張秀全 陳海林(中國檢驗認證集團河北有限公司唐山港分公司，河北 唐山 063611)

0 引言

揮發(fā)分的測定是煤分類的重要指標，是爐膛設(shè)計布置的依據(jù)。是燃燒、氣化、液化等工藝設(shè)備及條件選擇的依據(jù)。高揮發(fā)分煤，適于低溫干餾和氣化；中等揮發(fā)分煤，適于煉焦；配煤煉焦中，用其確定配煤比，將混煤揮發(fā)分控制到25%～31%。

1 試驗方法[1]

1.1 儀器設(shè)備

(1)揮發(fā)分坩堝：配帶嚴密的蓋，坩堝總質(zhì)量為15～20g。

(2)馬弗爐：帶有高溫計和調(diào)溫裝置，能保持溫度在900±10℃，并有足夠的900±5℃的恒溫區(qū)。

(3)坩堝架：用鎳鉻絲或其他耐熱金屬絲制成。

(4)干燥器：內(nèi)裝變色硅膠或粒裝無水氯化鈣。

(5)電子天平：感量0.1mg。

1.2 方法提要

稱取一定量的一般分析試驗煤樣，放在帶蓋的瓷坩堝中，在900±10℃下，隔絕空氣加熱7min以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)，減去該煤樣的水分含量作為煤樣的揮發(fā)分。

1.3 結(jié)果計算

式中：Vad為空氣干燥基揮發(fā)分的質(zhì)量分數(shù)(%)；m為稱取的一般分析試驗煤樣的質(zhì)量(g)；m1為煤樣加熱后減少的質(zhì)量(g)；Mad為一般分析試驗煤樣水分的質(zhì)量分數(shù)(%)。

1.4 精密度

重復(fù)性限以空干基為基準，再現(xiàn)性臨界差以干基為基準。

重復(fù)性指在同一試驗條件下(指同一設(shè)備、同一人員、相同的環(huán)境、相同的時間或兩次試驗時間間隔盡可能短)，測出的兩個單次結(jié)果，一般取兩次試驗結(jié)果平均值，在限值內(nèi)平均。若差值超過重復(fù)性限，進行第三次測定，如3次測定值的極差值小于或等于重復(fù)性限的1.2倍，取三次結(jié)果的算數(shù)平均值報出該項檢測結(jié)果。否則進行第4次測定，如4次測定值的極差小于或等于重復(fù)性限的1.3倍，取四次結(jié)果的算數(shù)平均值報出該項檢測結(jié)果。如極差大于重復(fù)性限的1.3倍，而其中3個測定值的極差小于或等于重復(fù)性限的1.2倍，則可取此3個測定值的算數(shù)平均值作為測定結(jié)果。如未達到，則應(yīng)舍棄全部測定結(jié)果，檢查儀器和操作，重新測定[2]。

再現(xiàn)性是指不同實驗室針對同一樣品做的比較或者在不同試驗條件下進行的測定。

2 測定結(jié)果影響因素分析

2.1 馬弗爐加熱溫度、時間和速度

馬弗爐加熱溫度、時間和實驗人員操作動作都會直接影響到實驗測定結(jié)果的準確性，加熱溫度對揮發(fā)分測定結(jié)果影響尤為明顯；要控制好馬弗爐的加熱溫度，須在關(guān)閉爐門的狀態(tài)下，定期對熱電偶進行校正，對恒溫區(qū)定期或不定期的進行測定，使得馬弗爐的恒溫區(qū)溫度與指示溫度一致。恒溫區(qū)的位置應(yīng)在兩側(cè)爐壁中間的1/3區(qū)域和爐門與后壁間靠近后壁的1/2區(qū)域。

實驗時，坩堝放在坩堝架上放入馬弗爐后，應(yīng)使坩堝底部緊鄰熱電偶接點上方，保證所有坩堝都在恒溫區(qū)中，否則坩堝離恒溫區(qū)越遠會導(dǎo)致?lián)]發(fā)不充分，使測定結(jié)果偏低。

煤樣放入及離開恒溫區(qū)總加熱時間嚴格控制為7min。加熱時間太長，坩堝內(nèi)壓力下降，會使空氣進入到坩堝內(nèi)，從而引起坩堝內(nèi)的實驗煤樣被空氣氧化，使實驗測定值高于煤樣正常值[3]。

2.2 實驗所用坩堝、坩堝架及坩堝冷卻時間

使用符合國標要求的坩堝，總質(zhì)量為15～20g,為了使揮發(fā)分結(jié)果測定準確，一般我們選用坩堝架上的坩堝質(zhì)量盡量一致，大概17～18g左右比較合適[4]。其次，要配帶嚴密的蓋，如蓋子蓋不嚴，會使試樣氧化導(dǎo)致檢測結(jié)果偏高。新坩堝在使用前一定要經(jīng)過灼燒達到質(zhì)量恒重狀態(tài)才可使用。

坩堝架要符合國標要求，耐高溫、不掉皮。在每次實驗時，坩堝架上應(yīng)放滿6個坩堝，如果試驗樣品不足，應(yīng)用空坩堝補滿坩堝架剩余位置，否則會使檢測結(jié)果偏高。

坩堝從馬弗爐中取出后，在空氣中冷卻時間不應(yīng)過長，一般不應(yīng)超過5min,移入干燥器內(nèi)的時間也不宜過長，大概15～20min較為合適，以防焦渣吸水，使檢測結(jié)果偏低[5]。

2.3 國產(chǎn)設(shè)備與進口設(shè)備相比較

由同一人員使用相同的國產(chǎn)開元設(shè)備與進口卡博萊特設(shè)備做了51組檢測結(jié)果比對(如圖1所示)，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)開元設(shè)備檢測值較進口卡博萊特設(shè)備檢測值偏低的有24組，偏高的有27組，結(jié)果差值都在國標規(guī)定的再現(xiàn)性范圍內(nèi)，由此可認為國產(chǎn)設(shè)備和進口設(shè)備對檢測結(jié)果的影響不大。

圖1 國產(chǎn)開元設(shè)備與進口卡博萊特設(shè)備檢測結(jié)果比較

2.4 稱重前的坩堝，分別放置于空氣中與放置于干燥器內(nèi)

由同一人員使用同一臺馬弗爐設(shè)備，相同的揮發(fā)分坩堝，稱重前坩堝在空氣中放置2天2夜，與干燥器中放置3個小時后，分別做了12組樣品的檢測，發(fā)現(xiàn)使用在空氣中放置的坩堝檢測結(jié)果普遍比干燥器中放置的坩堝檢測結(jié)果偏高，但是差值仍在國標規(guī)定的重復(fù)性限范圍內(nèi)。檢測結(jié)果見表1。

表1 使用前坩堝放置于空氣中與干燥器中的試驗結(jié)果對比

2.5 灼燒前盛有煤樣的坩堝在空氣中放置時間長短

同一人員使用同一設(shè)備、同一坩堝，將稱量完的揮發(fā)分坩堝在空氣中放置1小時后與立即放入馬弗爐中兩種條件下，分別做了12組試驗，發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果有的偏高，有的偏低，但是差值在重復(fù)性限允許范圍內(nèi)，可見灼燒前盛有煤樣的坩堝坩堝在空氣中放置1小時后再灼燒對結(jié)果的影響并不大。檢測結(jié)果見表2。

表2 灼燒前坩堝放置于空氣中不同時間進行的試驗結(jié)果對比

2.6 坩堝支架的高度不同

選用進口設(shè)備卡博萊特馬弗爐，使用國產(chǎn)開元馬弗爐設(shè)備所用的高坩堝支架與正常使用的低坩堝支架分別對高中低三種標準物質(zhì)進行了檢測，結(jié)果均在不確定度允許范圍內(nèi)，且檢測結(jié)果有高有低，不存在系統(tǒng)偏倚。檢測結(jié)果見表3。

表3 使用坩堝架的高度不同進行的試驗結(jié)果對比

3 結(jié)語

對GB/T 212—2008 《煤的工業(yè)分析方法》進行煤炭揮發(fā)分的測定結(jié)果的影響因素分析，在日常工作中應(yīng)嚴格按照國標要求進行試驗，應(yīng)使用干燥器內(nèi)達到恒重的揮發(fā)分坩堝，試驗完畢后將灼燒好的空坩堝應(yīng)及時放入干燥器以待繼續(xù)使用。灼燒前盛有試驗煤樣的坩堝也不應(yīng)在空氣中放置太長時間，以保證檢測結(jié)果的準確性。