煤質(zhì)檢驗(yàn)中主要指標(biāo)誤差的解決措施

崔紅霞(國能銷售集團(tuán)有限公司天津分公司，天津 300457)

0 引言

煤質(zhì)檢驗(yàn)是指對一批煤炭中的幾項(xiàng)主要指標(biāo)進(jìn)行檢測，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，確定該批送檢煤炭的具體用途的流程。在檢驗(yàn)過程中，一旦主要指標(biāo)出現(xiàn)誤差，就會影響送檢煤的分類判斷，從而影響煤炭的具體應(yīng)用。因此，在煤質(zhì)的檢驗(yàn)過程中，控制誤差至關(guān)重要。

1 主要指標(biāo)誤差

在煤質(zhì)的檢驗(yàn)過程中，需要進(jìn)行檢測且對煤質(zhì)有明顯影響的主要指標(biāo)分為以下六種：

1.1 水分

煤炭中的水分主要以兩種形式存在，一種是結(jié)晶水，也稱作化合水，是水分與煤炭內(nèi)含有的礦物成分相結(jié)合的形態(tài)，例如石膏(CaSO4·2H2O)與高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)等，可以看到其化學(xué)式中就有著水(H2O)的存在；另一種則被稱為游離水，在煤中一般以吸附或附著的形式存在。煤炭中的水分含量是煤質(zhì)檢測過程中的一大指標(biāo)，因?yàn)槊褐械乃植粌H會影響到煤的加工、運(yùn)輸?shù)冗^程，還會在煤炭燃燒時吸收熱量蒸發(fā)為水蒸氣，嚴(yán)重影響煤炭在燃燒時的熱穩(wěn)定性與熱量傳導(dǎo)。

1.2 灰分

煤在經(jīng)過完全燃燒之后會留下殘?jiān)?，而這些殘?jiān)褪敲嘿|(zhì)的灰分?；曳值母叩陀绊懼禾康陌l(fā)熱量與殘?jiān)呐懦隽?，基本可以認(rèn)為煤的灰分越高，則煤的品質(zhì)越差?；曳种饕譃橥庠谂c內(nèi)在兩種，其中外在灰分主要來自于煤的開采過程中出現(xiàn)的巖石碎塊，可以比較容易地清除；而內(nèi)在灰分則是來自于煤的內(nèi)部，因?yàn)槁癫卦诘叵碌拿菏怯蛇h(yuǎn)古時代的植物形成的，而植物中的無機(jī)物就成為了決定煤的內(nèi)在灰分的主要因素[1]。

1.3 硫分

在煤質(zhì)的檢測中，硫分作為一種有害物質(zhì)一直受到嚴(yán)格檢測，一般情況下當(dāng)煤炭中的硫分小于1%時，才能夠?qū)⒚禾孔鳛槿剂鲜褂?。因?yàn)榱蛟谌紵倪^程中會產(chǎn)生以二氧化硫?yàn)橹鞯牧蚧?，而二氧化硫與水結(jié)合形成亞硫酸，亞硫酸與氧氣發(fā)生反應(yīng)成為硫酸，進(jìn)而混入雨水，形成酸雨。酸雨不僅嚴(yán)重危害人類健康與動植物生長，還會對金屬設(shè)備造成腐蝕，降低使用壽命。除此之外，含硫量高的煤炭如果用工業(yè)中的鋼鐵冶煉或焦炭煉制，還會影響到鋼鐵與焦炭的質(zhì)量。

1.4 熱值

煤的熱值指的是將固定單位的煤炭進(jìn)行充分燃燒后，計(jì)量其在燃燒過程中釋放出的能量總和，這也是對煤炭的品質(zhì)進(jìn)行判定的關(guān)鍵指標(biāo)。一般來說，在計(jì)算煤的熱值時，常用到彈筒量熱儀進(jìn)行測量計(jì)算，雖然方便快捷，但可能會有人為操作所引起的誤差。

1.5 揮發(fā)分

在燃燒的過程中，煤炭中含有的部分有機(jī)物與礦物質(zhì)在受熱后會發(fā)生分解，其中以氣體形式揮發(fā)的部分被稱作揮發(fā)分。揮發(fā)分大部分以具有可燃性的碳?xì)浠衔餅橹鳎鋽?shù)量會隨著煤炭的燃燒過程與時長而產(chǎn)生變化，且會對煤炭的燃燒與鍋爐的正常工作造成影響、因此，煤炭的揮發(fā)分也是煤質(zhì)檢驗(yàn)中的主要指標(biāo)之一。

1.6 固定碳

上文中提到了煤的水分、灰分與揮發(fā)分，假設(shè)將煤中的這些物質(zhì)全部移除，那么得到的就是煤的固定碳成分。煤的固定碳與煤的發(fā)熱量直接相關(guān)，甚至有部分國家在進(jìn)行煤發(fā)熱量計(jì)算時，直接將固定碳成分作為其主要參數(shù)之一。因此，固定碳含量也是煤質(zhì)檢驗(yàn)過程中的重要指標(biāo)。

2 煤質(zhì)的檢驗(yàn)方法

2.1 采樣

在煤質(zhì)的檢驗(yàn)過程中，首先需要進(jìn)行煤質(zhì)的采樣工作，而采樣也是煤質(zhì)檢驗(yàn)過程中最重要的環(huán)節(jié)。因此，在煤質(zhì)采樣的過程中，一定要選擇正確的采樣方案，要確保該批受檢煤“每一個顆粒都有可能進(jìn)入采樣設(shè)備”的采樣原則，進(jìn)行有代表性的采樣，更加精確地對受檢煤的每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行充分檢測。

2.2 煤樣制備

在煤樣的制備過程中，需要將采集的煤樣進(jìn)行加工，使其成為能夠代表該批煤炭煤質(zhì)的檢測樣本，一般需要經(jīng)歷破碎、混合、干燥與縮分等多個工序。制樣過程的精密度也會影響到最終的分析工作，因此，在煤樣的制備過程中，需要對煤樣進(jìn)行充分加工與平均篩選，確保煤樣的分析工作順利進(jìn)行。

2.3 煤質(zhì)分析

在前述工作完成后，需要對制作完成的煤樣進(jìn)行分析。因?yàn)槊嘿|(zhì)的分析結(jié)果會直接決定該批受檢煤的品質(zhì)，因此需要更加精確的檢驗(yàn)分析過程。同時，針對不同的煤質(zhì)測定要求，在煤質(zhì)分析的過程中也需要使用不同的測定方法與工具。因此，一定要嚴(yán)格認(rèn)真對待煤質(zhì)分析工作，確保對該批受檢煤品質(zhì)的真實(shí)判定[2]。

3 產(chǎn)生誤差的原因

在煤質(zhì)檢驗(yàn)的過程中，雖然現(xiàn)代化儀器與技術(shù)已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，但是再精密的儀器還是需要有化驗(yàn)人員進(jìn)行操作的。在對煤炭樣本進(jìn)行諸如稱量、溶解、分離等操作期間，往往會因?yàn)槿说母泄佟x器的精度等多種原因出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致無法獲得絕對準(zhǔn)確的結(jié)果。因此，煤質(zhì)分析得到的結(jié)果與真實(shí)結(jié)果之間總會有一定的出入，而這就是分析過程中的誤差。一般來說，誤差的產(chǎn)生可以大致分為以下四種：

3.1 基礎(chǔ)誤差

顧名思義，基礎(chǔ)誤差是在煤質(zhì)分析的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的誤差。在煤質(zhì)檢驗(yàn)的整個流程中，分析過程只是確定煤質(zhì)的手段，而煤質(zhì)的基礎(chǔ)還要看送檢煤本身。因此，引起基礎(chǔ)誤差的原因主要來自于煤質(zhì)分析之前，也就是采樣環(huán)節(jié)。引起采樣中誤差的因素有很多，例如采樣過程不夠充分、未能對受檢煤的每一部分進(jìn)行采樣、采樣數(shù)目不夠規(guī)范、未能在受檢煤采取部分均勻或數(shù)量足夠的樣本等。

3.2 干燥誤差

在煤質(zhì)的制樣與分析過程中，常常需要將煤樣進(jìn)行干燥處理，避免煤樣中的水分影響分析過程。對煤樣的干燥處理一般有兩種方法，即風(fēng)干法與烘干法。為了加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，節(jié)省操作時間，許多檢測人員會采用高溫烘烤的做法處理煤樣，可能導(dǎo)致煤樣中的部分物質(zhì)在高溫環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而造成結(jié)果中出現(xiàn)較大的誤差。

3.3 系統(tǒng)誤差

系統(tǒng)誤差往往會在煤樣的檢測過程中出現(xiàn)，一般是由于儀器、試劑或測量方法引起的誤差。例如在稱量煤樣時，對稱量用的天平未加以校正；進(jìn)行酸堿滴定實(shí)驗(yàn)時，試管中的蒸餾水中或試劑中含有雜質(zhì)；滴定等當(dāng)點(diǎn)與指示劑變色點(diǎn)不一致等。引起系統(tǒng)誤差的原因往往是某種確定因素，且容易在實(shí)驗(yàn)中重復(fù)出現(xiàn)。

3.4 偶然誤差

相對于系統(tǒng)誤差的確定因素，偶然誤差正如其名，發(fā)生因素存在較大的不確定性。但是，偶然誤差也是有著發(fā)生規(guī)律的，只要大量增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，就可以發(fā)現(xiàn)偶然誤差的規(guī)律。例如在眾多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，誤差較大的結(jié)果出現(xiàn)次數(shù)較少，誤差小的結(jié)果出現(xiàn)次數(shù)則會較多。引發(fā)偶然誤差的原因也充滿了不確定性，例如操作過程中環(huán)境溫度、濕度的變化，或是電子設(shè)備使用中出現(xiàn)的電流、電壓的波動等，這些因素難以受到操作人員控制，因而引發(fā)了偶然誤差[3]。

4 誤差的解決措施

前文通過分析得出了誤差產(chǎn)生的原因，接下來那么只要基于相應(yīng)的誤差出現(xiàn)的原因，就能夠通過有針對性的辦法，減小或消除煤質(zhì)檢測過程中的誤差。

4.1 精準(zhǔn)采集樣本

樣本的采集是煤質(zhì)分析的基礎(chǔ)，而樣本采集中出現(xiàn)的誤差會直接影響到煤質(zhì)分析的準(zhǔn)確性，例如煤炭頂部與底部的光照、溫度、濕度等各項(xiàng)數(shù)值差異。如果單從煤炭頂部或底部采集樣本，很有可能造成分析結(jié)果的誤差。因此，在進(jìn)行煤炭樣本采集的過程中，一定要對受檢煤的每一個部分都進(jìn)行充分采集，確保采樣過程中的樣本選擇不存在缺漏，確保每一個煤粒都有被選上的可能性。

4.2 慎選干燥方法

在煤樣的干燥過程中，為了避免出現(xiàn)誤差，可以根據(jù)煤的種類，按照煤樣的質(zhì)量、含水量等參數(shù)將采集的煤樣進(jìn)行區(qū)分，有針對性地選擇干燥方法。

4.3 復(fù)查縮小誤差

上文提到的系統(tǒng)誤差與偶然誤差都是在實(shí)驗(yàn)分析過程中產(chǎn)生的誤差，對此我們需要通過復(fù)查的方法將誤差進(jìn)行排除。例如，針對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差，可以通過更換實(shí)驗(yàn)用的儀器與試劑進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，通過對比多次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，確定誤差出現(xiàn)的原因，進(jìn)而縮小或排除誤差。

5 結(jié)語

在煤質(zhì)檢驗(yàn)的過程中，需要操作人員根據(jù)煤的類別、工藝與使用渠道的不同，使用規(guī)范化且具有針對性的實(shí)驗(yàn)方法加以分析，通過檢驗(yàn)得出準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，合理進(jìn)行煤炭利用。因此，煤質(zhì)檢驗(yàn)不僅有著較高的技術(shù)含量要求，更有著對于誤差排除的需求。操作人員只有在煤質(zhì)從采樣到檢驗(yàn)的過程中層層把關(guān)、嚴(yán)格篩選、精確控制，盡量避免誤差的出現(xiàn)，才能夠使煤炭在正確的領(lǐng)域發(fā)揮合適的作用。