煤炭質(zhì)量檢測技術(shù)發(fā)展與應用展望

秦曉娟

國家能源集團鄂爾多斯市神東檢測有限責任公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017209

煤炭不僅是工農(nóng)業(yè)和人民生活不可缺少的主要燃料，而且還是冶金、化工、建材等部門的重要原料。煤炭各種煤質(zhì)指標參數(shù)的檢測是其綜合利用的基礎(chǔ)。隨著近代科學技術(shù)的發(fā)展和新工藝、新方法的應用，煤炭的用途和綜合利用價值將會越來越大，促使人類更進一步認識煤、改造煤和合理利用煤。檢驗檢測的準確性、精密度、時效性以及公正性已受到社會和市場的廣泛關(guān)注和重視，智能化系統(tǒng)方向的研發(fā)和推廣亟待實現(xiàn)。

1 煤質(zhì)檢驗的意義

煤質(zhì)檢驗在煤炭生產(chǎn)和利用中起到十分重要的作用。煤炭組成和性質(zhì)是煤炭加工、轉(zhuǎn)化、利用裝置和工藝過程設(shè)計的基礎(chǔ)。煤質(zhì)分析提供準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是評價煤炭質(zhì)量、進行煤炭交易的依據(jù)，也是保證煤炭產(chǎn)品質(zhì)量、提高原燃料利用效率、節(jié)能減排的重要手段。近年來，我國多地出現(xiàn)嚴重的霧霾天氣，在一些以煤炭為主要燃料的地區(qū)，煤的灰分、揮發(fā)分、硫含量等煤質(zhì)指標關(guān)系到大氣污染的有效治理，這些指標也是環(huán)保、質(zhì)監(jiān)部門對煤炭生產(chǎn)、運輸、利用等環(huán)節(jié)進行監(jiān)督和管理的技術(shù)依據(jù)[1]。發(fā)熱量是動力煤計價的主要指標之一。煤炭生產(chǎn)企業(yè)或運銷機構(gòu)在配煤裝車過程中通?；诿嘿|(zhì)指標進行下一步操作，若出現(xiàn)由于煤質(zhì)化驗滯后而導致盲裝、煤質(zhì)化驗結(jié)果不準確等現(xiàn)象，則會造成嚴重的后果，即或是因動力煤品質(zhì)不達標而引起法律糾紛，或由于發(fā)運的煤炭熱值過高而造成煤企的經(jīng)濟損失。煤質(zhì)關(guān)系著火力發(fā)電設(shè)備的安全高效運行和節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。為了保證電廠鍋爐正常、高效運行，對燃煤進行煤質(zhì)分析、準確實時掌握煤質(zhì)指標是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。煤的元素組成是鍋爐熱力計算和燃燒工況調(diào)整的依據(jù)之一。煤的發(fā)熱量是計算煤耗和熱效率、燃燒設(shè)備熱平衡、確定煤混和配比等的關(guān)鍵參數(shù)。

2 煤炭質(zhì)量檢測技術(shù)發(fā)展分析

對煤炭進行質(zhì)量檢驗在煤炭的生產(chǎn)和貿(mào)易中有著極為關(guān)鍵的作用，為此，要對其予以重視，在進行煤炭檢測時，要注重方法。方法標準化能夠使其更加現(xiàn)代化的進行生產(chǎn)，我國煤炭檢測標準化發(fā)展歷程可以分成三個階段即，起步、發(fā)展、面向國際。第一，起步階段，是從我國上個世紀60年代一直到70年代中期。我國對煤炭進行分析檢測的標準最早是在1964年，當時是借鑒了蘇聯(lián)的做法，制定了和蘇聯(lián)煤炭檢測相類似的18項標準。第二，發(fā)展階段是從上個世紀70年代中期一直到90年代初期之前，在這個階段中，我國自主進行摸索，制定了總共43項標準，這時候我國煤炭檢測方法標準已經(jīng)初具規(guī)模，形成了體系。第三，面向國際階段是從我國上個世紀90年代初期一直到現(xiàn)在。隨著世界政治、經(jīng)濟、文化一體化的發(fā)展，各行各業(yè)為了走向國際，都選擇采用了國際標準，煤炭行業(yè)也是如此。煤炭檢測方法標準化發(fā)展的極為迅速，不僅找到了自身的特色還和國際進行了接軌，并且在努力的尋找國際上尚未明確的標準，對其進行補充。早在上個世紀80年代，我國所成立的國家煤檢中心加入到國際標準化組織固體燃料技術(shù)委員會之中，中國的專家就有了和世界接軌的機會，能夠掌握國際標準化要求，從而依據(jù)國際標準來對我國的煤炭檢測方法做出調(diào)整，使我國煤炭檢測方法標準化能夠進一步的發(fā)展，更加積極的進行相關(guān)工作[2]。

3 煤炭質(zhì)量檢測技術(shù)應用發(fā)展策略

3.1 煤炭檢測標準體系建設(shè)

目前我國煤質(zhì)分析檢測國家和行業(yè)標準主要涉及：煤質(zhì)分析基礎(chǔ)和管理、采制樣技術(shù)、煤質(zhì)參數(shù)檢測方法、檢測儀器、計量和標準物質(zhì)等，其中主要包括：第一，煤質(zhì)分析基礎(chǔ)和管理類11項，包括煤質(zhì)分析一般規(guī)定、固體生物質(zhì)和水煤漿通則、實驗室評定、不確定度評定、可替代方法、質(zhì)量控制與質(zhì)量抽查和驗收等。第二，采制樣技術(shù)11項，涉及煤、工業(yè)型煤、水煤漿和固體生物質(zhì)燃料的人工和機械化采樣、制樣等。第三，計量規(guī)程和規(guī)范4項，包括煤中全硫測定儀、量熱儀氧彈安全性能、煤中碳氫測定儀和煤灰熔融性測定儀。第四，標準物質(zhì)技術(shù)3項，包括黏結(jié)指數(shù)專用無煙煤、煤炭成分分析和物理特性測量標準物質(zhì)研制導則和應用導則。第五，煤炭檢測儀器類24項，包括采制樣設(shè)備在內(nèi)的煤質(zhì)檢測專用儀器技術(shù)條件20項，移動煤流機械化采樣系統(tǒng)檢查導則、氧彈量熱儀性能驗收導則和中子活化型煤炭在線分析儀等。第六，煤質(zhì)參數(shù)檢測方法88項，主要涉及到常規(guī)成分分析和物理特性分析43項、各種工藝性能參數(shù)檢測22項、常量和微量成分分析23項。

3.2 檢驗技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展

為滿足在線快速檢測煤質(zhì)指標的需求，基于物理分析方法開發(fā)了多種煤質(zhì)檢測技術(shù)，如利用紅外原理、結(jié)合微波技術(shù)的煤質(zhì)水分智能在線監(jiān)測方法；利用圖像識別技術(shù)，在研究掌握動力煤圖像預處理、圖像特征選擇與提取的方法和原理的基礎(chǔ)上，基于煤炭圖像特征與煤質(zhì)指標數(shù)據(jù)間關(guān)系開發(fā)的電煤圖像煤質(zhì)指標檢測方法]?；贚IBS技術(shù)開發(fā)煤質(zhì)在線分析裝備成為近年來煤質(zhì)檢驗的研究熱點，對測得的原煤光譜特征經(jīng)有效光譜篩選、光譜平均和合理內(nèi)標，進行光譜預處理后再結(jié)合適宜的建模方法，可以計算得到準確度很高的灰分、揮發(fā)分和發(fā)熱量等煤質(zhì)指標[3]。LIBS技術(shù)由于響應快速、實時、非接觸測量，不僅應用于氣力輸送煤粉成分快速檢測等場景，也迅速代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛灰測量方法被運用至燃煤電廠的運行管理。此外，將煤質(zhì)在線檢測系統(tǒng)與車載可移動式煤質(zhì)分析儀器集成，從而組成移動式煤質(zhì)分析技術(shù)及裝備，有助于實現(xiàn)采樣、制樣、檢測三大功能一體化集成。此種系統(tǒng)由采樣、制樣、檢測、車載、系統(tǒng)集成等部分構(gòu)成，其中檢測技術(shù)利用LIBS對煤中碳、氫、硫、灰分實現(xiàn)無源檢測的優(yōu)勢。利用遠程智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實現(xiàn)制樣、煤質(zhì)分析、數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控、共享、傳輸并自動出具報告等，也是煤質(zhì)檢驗技術(shù)發(fā)展的重要趨向。

3.3 使用先進的儀器設(shè)備

煤炭檢測方法標準化要和專業(yè)的儀器設(shè)備進行聯(lián)系，從而獲得更加理想的成效，所以要注意使用先進的儀器設(shè)備，不斷的提高自動化設(shè)備的使用水平。在煤炭分析試驗分技術(shù)委員會進行換屆選舉工作時，其名稱也發(fā)生了改變，成為了煤炭檢測分技術(shù)委員會，證明了煤炭檢測技術(shù)有著非常重要的作用，其技術(shù)包含了進行分析試驗所使用的方法以及專業(yè)化的儀器設(shè)備。為此要想使對于煤炭進行分析檢測的專業(yè)儀器設(shè)備更加的標準化，相關(guān)部門應該提升儀器的質(zhì)量，使其更好的為工作提供服務，使工作能夠更加高效的開展。將專業(yè)化的儀器設(shè)備質(zhì)量標準化和煤炭檢測方法標準化進行聯(lián)系，可以更加迅速、高效的完成相關(guān)工作，使煤炭檢測工作更加的機械化、自動化，提高煤炭檢測工作的技術(shù)水平。

3.4 全覆蓋監(jiān)控管理與質(zhì)量管控頻率相互促進

經(jīng)過長周期的實踐，在使用全覆蓋視頻監(jiān)控管理后能夠保證煤炭檢驗的各個環(huán)節(jié)均受到視頻設(shè)備監(jiān)控，因全覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)的實時性和回放功能，使得任一時間、地點進行中或已結(jié)束的煤炭檢驗任務的抽查不受地域、紙質(zhì)記錄以及當事人口述檢驗過程的干擾，直接點擊需要抽查的任務編號即可進行煤炭檢驗全過程、無死角查看。同時隨著視頻抽查次數(shù)的增加，如圖4所示檢驗過程中發(fā)生的風險點問題比例穩(wěn)步減少，很明顯全覆蓋監(jiān)控管理能夠有效的發(fā)現(xiàn)檢驗過程中的風險點并溝通相關(guān)檢驗人員加以關(guān)注，避免其對檢驗結(jié)果產(chǎn)生影響，達到質(zhì)量監(jiān)督的目的。

3.5 常規(guī)煤質(zhì)檢驗技術(shù)的標準化與管理

為適應煤炭加工利用規(guī)模和交易范圍日益擴大、煤加工轉(zhuǎn)化技術(shù)尤其是現(xiàn)代煤化工技術(shù)開發(fā)和應用的需求，煤質(zhì)檢驗技術(shù)也處于不斷進步和完善中。由于煤炭檢測具有受國家或行業(yè)標準約束的特征，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)進步，對常規(guī)煤質(zhì)檢驗技術(shù)目前形成了向標準化、自動化、快捷化、信息化、系統(tǒng)化方向發(fā)展的共識。此外，考慮到煤炭在我國經(jīng)濟社會發(fā)展的作用及煤炭利用對生態(tài)環(huán)境的影響，與生態(tài)環(huán)境影響、環(huán)境保護相關(guān)的煤炭特性指標測量方法的研究與開發(fā)，也是煤質(zhì)檢驗技術(shù)發(fā)展不可忽視的任務和內(nèi)容。煤質(zhì)檢驗除了在檢測技術(shù)方面的發(fā)展，煤質(zhì)檢驗過程和結(jié)果的管理也不能忽視。煤炭檢測結(jié)果的完整性、合法性、可追溯性是煤質(zhì)檢驗不可或缺的構(gòu)成部分，通過構(gòu)建和完善實驗室信息管理系統(tǒng)，可以優(yōu)化煤質(zhì)分析實驗室的業(yè)務流程、規(guī)范內(nèi)部管理程序、提高工作效率、強化煤質(zhì)檢測質(zhì)量的監(jiān)測手段，并實現(xiàn)煤質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的共享。

4 結(jié)語

綜上所述，伴隨著我國科技水平的提升，煤炭檢驗方法標準化有了更高的要求。對煤炭進行質(zhì)量檢測并不是一個短期就能夠完成的任務，需要很長時間的努力，為此，還需要強化煤炭檢測技術(shù)的創(chuàng)新，引入新型檢測設(shè)備，提高煤炭質(zhì)量檢測的整體水平。