煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用及常見問題的解決對(duì)策

＊魏幗鷹

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)煤質(zhì)管理監(jiān)測(cè)中心 山西 037003）

引言

煤炭作為社會(huì)生產(chǎn)過程中運(yùn)用最為廣泛的能源，在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要的功能和作用，因此必須要不斷提高煤炭生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，以此來(lái)更好滿足社會(huì)生產(chǎn)對(duì)煤炭的需求，在這個(gè)過程中需要積極運(yùn)用煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)，提高煤質(zhì)化驗(yàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，以此來(lái)保證煤炭質(zhì)量。

1.煤質(zhì)化驗(yàn)內(nèi)容

煤質(zhì)化驗(yàn)主要包含5部分內(nèi)容，即化驗(yàn)煤的水分、灰分、揮發(fā)分、硫含量和發(fā)熱量含量，主要內(nèi)容如下：

首先是煤的水分，這是評(píng)價(jià)煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值最為重要的指標(biāo)，如果煤炭中所含的水分越多，則表示其中所含無(wú)用成分也越多，煤炭中的水分主要包含2部分：內(nèi)在水分和外在水分，水分會(huì)影響到煤質(zhì)可燃性，如果煤炭水分過大則會(huì)使得煤炭發(fā)熱量大大降低。

其次是煤的灰分，灰分指煤炭中所能夠燃燒的物質(zhì)在完全燃燒之后所剩余的殘?jiān)?，灰分過大會(huì)影響到發(fā)熱量的最終結(jié)果。

煤炭中的揮發(fā)分也是其中最為重要的組成部分，揮發(fā)分是判斷煤炭質(zhì)量和類別的最為關(guān)鍵的因素，如果煤炭的揮發(fā)分越高，則表明煤炭越容易被燃燒。

煤炭中硫含量過高的話，煤炭燃燒之后會(huì)釋放大量的二氧化硫和硫化氫，不僅會(huì)影響大氣環(huán)境，還會(huì)造成儀器損壞。

最后是煤炭中的發(fā)熱量含量，這同樣是煤質(zhì)化驗(yàn)過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是判斷煤炭質(zhì)量的重要指標(biāo)。

2.煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)的指標(biāo)控制

為了保證煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)運(yùn)用的有效性，必須做好針對(duì)溫度、時(shí)間兩大指標(biāo)的控制工作，具體分析，測(cè)定條件對(duì)揮發(fā)分產(chǎn)率的影響，加熱溫度、加熱時(shí)間、取放速度是影響測(cè)定結(jié)果的主要因素。

(1)加熱溫度的影響

只有在（900±10）℃下加熱7min煤中的有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)的熱解反應(yīng)趨于完全，測(cè)定的結(jié)果才穩(wěn)定可靠。在920℃將坩堝放入馬弗爐內(nèi)加熱時(shí)，應(yīng)把溫度3min內(nèi)恢復(fù)至（900±10）℃，如果回溫溫度過高實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)偏高；反之，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)偏低。

裝有煤樣的坩堝放入馬弗爐后，爐溫應(yīng)在3min內(nèi)恢復(fù)到（900±10）℃，此后保持在（900±10）℃，否則試驗(yàn)作廢。為此必須做到以下兩點(diǎn)：

①馬弗爐應(yīng)經(jīng)常驗(yàn)證其溫度恢復(fù)速度是否符合要求或手動(dòng)控制以保證符合上述要求；

②每次試驗(yàn)最好放同樣數(shù)目的坩堝，以保證坩堝及其支架的熱容量基本一致。

(2)加熱時(shí)間的影響

加熱時(shí)間不同導(dǎo)致煤樣的灼燒時(shí)間不同，使其熱解產(chǎn)物不同，致使煤炭揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果造成偏差。分別對(duì)3組不同的標(biāo)準(zhǔn)煤樣灼燒6min、6.5min、7min、7.5min、8min得出數(shù)據(jù)列于表1。

表1 揮發(fā)分產(chǎn)率（Vad）隨加熱時(shí)間的變化

不同樣品加熱時(shí)間對(duì)揮發(fā)分產(chǎn)率影響如圖1所示。

圖1 樣品1加熱時(shí)間對(duì)揮發(fā)分產(chǎn)率的影響

由圖1可知，隨著加熱時(shí)間的增加揮發(fā)分產(chǎn)率逐漸增大，若加熱時(shí)間小于7min則揮發(fā)分產(chǎn)率測(cè)值偏小，大于7min揮發(fā)分產(chǎn)率測(cè)定值偏大。所以為了得到可靠的揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果應(yīng)該嚴(yán)格控制加熱時(shí)間。

(3)速度也會(huì)影響揮發(fā)分的測(cè)定結(jié)果

國(guó)標(biāo)GB/T 212-2008規(guī)定，將馬弗爐預(yù)先加熱至920℃，坩堝及坩堝架放入后，爐溫必須在3min內(nèi)恢復(fù)至（900± 10）℃，否則試驗(yàn)作廢。如果個(gè)人操作速度較慢、電源電壓低（恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)）、爐子保溫性能差熱損失大，導(dǎo)致溫度下降過多，則可調(diào)整預(yù)置溫度大于920℃，反之，預(yù)置溫度應(yīng)小于920℃。

3.煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)常見問題及解決對(duì)策

在開展煤質(zhì)化驗(yàn)工作的過程中存在較多的影響因素，會(huì)影響到煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，下面分析煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)運(yùn)用過程中存在的主要問題及解決對(duì)策。

(1)如何獲得準(zhǔn)確的灰分測(cè)定結(jié)果

①采用緩慢灰化法，使煤中的硫化物在碳酸鹽分解前就完全氧化排除，避免形成硫酸鈣；

②灰化過程爐門要留有15mm縫隙，馬弗爐煙囪要打開，始終保持良好通風(fēng)狀態(tài)；

③煤樣在灰皿中要鋪平，每平方厘米不超過0.15g，以避免局部過厚燃燒不完全。

(2)如何保證全水分測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性

煤的全水分測(cè)定的關(guān)鍵問題是保證煤樣的水分從制樣到測(cè)試前的全過程中水分沒有變化，這就要求：

①全水分試樣保存在密封良好的容器內(nèi)，并放在陰涼地方；

②制樣操作要快，要用密封式破碎機(jī)；

③樣品要在24h內(nèi)測(cè)定。

(3)干燥器問題解決對(duì)策

在進(jìn)行煤質(zhì)化驗(yàn)過程中，由于未按照要求使用干燥器，將會(huì)導(dǎo)致水分、灰分、揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果失真，此時(shí)可以通過下述措施給予解決：

①干燥器中的干燥劑用量不宜過多，避免與坩鍋或其他內(nèi)存物底部出現(xiàn)接觸；

②干燥器搬移時(shí)，盡量用雙手，并要求大拇指緊緊按住蓋子；

③干燥器打開時(shí)，嚴(yán)禁往上掀開，最好用右手小心將蓋子稍微平推，并用左手按住干燥器，待空氣逐漸進(jìn)入，并且器內(nèi)壓力達(dá)到平衡后，才可以將開口全開或推開；

④應(yīng)隨時(shí)檢查干燥器中的干燥劑，并定期進(jìn)行更換，避免干燥劑失效。

(4)煤樣未充分燃燒解決對(duì)策

在進(jìn)行發(fā)熱量測(cè)定過程中，煤樣未充分燃燒是比較常見的問題，主要是因?yàn)檠鯊椔饣蛎簶硬粷M足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等，其不僅會(huì)提高有害氣體的排放量，而且還會(huì)導(dǎo)致化驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。此時(shí)可以通過如下對(duì)策給予解決：

①鑒別煤樣品質(zhì)

在進(jìn)行煤質(zhì)化驗(yàn)工作中，檢測(cè)人員要做好煤炭樣品鑒別工作，鑒別指標(biāo)有水分含量、灰分含量、煤炭粉質(zhì)等是否處于正常值范圍。

②檢查氧彈是否漏氣

如果出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致氧彈壓力降低，煤樣無(wú)法充分燃燒。為了避免氧彈漏氣現(xiàn)象的發(fā)生，則需要定期對(duì)橡皮圈進(jìn)行更換，并且在每天做實(shí)驗(yàn)前，將適量蒸餾水灑在橡皮圈上，以提高橡皮圈的彈性和密封性。

③點(diǎn)火絲

在煤樣點(diǎn)火作業(yè)時(shí)，如果點(diǎn)火絲深度不足將會(huì)影響煤樣燃燒結(jié)果，進(jìn)而出現(xiàn)煤樣未充分燃燒問題，此時(shí)就需要煤質(zhì)化驗(yàn)人員結(jié)合實(shí)際情況來(lái)合理調(diào)節(jié)點(diǎn)火絲進(jìn)入深度。

④燃燒皿位置

在煤質(zhì)化驗(yàn)過程中，因?yàn)槿紵笪恢梅胖貌缓侠矶鴮?dǎo)致的結(jié)果誤差比較常見，此時(shí)就需要化驗(yàn)人員結(jié)合煤樣檢驗(yàn)條件，來(lái)合理調(diào)整充氧速率，并且待天平平穩(wěn)后，科學(xué)把控燃燒皿位置，以此來(lái)預(yù)防天平、燃燒皿間距過大。

(5)燃燒皿難點(diǎn)火解決對(duì)策

在進(jìn)行發(fā)熱量測(cè)定過程中，燃燒皿普遍會(huì)出現(xiàn)難點(diǎn)火問題，進(jìn)而對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不利影響，此時(shí)可以通過以下措施給予解決：

①在煤樣處理時(shí)，需要對(duì)煤樣含水量、顆粒大小、揮發(fā)性成分等內(nèi)容給予檢查，因?yàn)檫@些均是誘發(fā)燃燒皿難點(diǎn)火的常見因素；

②供氧充足。氧彈封閉性不良或氧氣壓力過小均會(huì)誘發(fā)難點(diǎn)火現(xiàn)象，此時(shí)最好采用標(biāo)準(zhǔn)的充氧方式，并對(duì)氧彈的密閉性給予嚴(yán)格控制；

③燃燒裝置處理。通常情況下，燃燒皿、點(diǎn)火絲和電極三者直接接觸，極易誘發(fā)裝置短路現(xiàn)象，此時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行全面檢查，以此來(lái)避免難點(diǎn)火狀況的發(fā)生，進(jìn)而確保燃燒皿的正常使用。

(6)氧彈常見故障及解決對(duì)策

①漏氣

充放氣口漏氣，要卸下氧彈頭，取出逆止閥，清除污物，更換新的小密封圈，如果密封圈沒有變形、老化可不換，重新裝上即可；氧彈頭中部漏氣，則更換其中部密封圈；白色絕緣套處漏氣，卸下氧彈頭，取出白色絕緣套（上、下各一個(gè)），清除污物，如果有裂紋，需要更換新的，重新裝好即可；氧彈頭與氧彈蓋之間的縫隙漏氣，卸下氧彈蓋，取下O型密封圈，清除污物，更換新的O型密封圈，如果沒有變形、老化可不換，充氧時(shí)必須擰緊氧彈蓋；氧彈蓋與彈筒之間漏氣，清除污物后，擰緊即可。如果任漏氣，有可能使用時(shí)間過長(zhǎng)，螺紋磨損太厲害，應(yīng)及時(shí)更換新氧彈。

②接觸不良

經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用，點(diǎn)火電極桿產(chǎn)生的電弧氧化氧彈蓋，使靠近氧彈頭的周圍有一圈氧化層，用細(xì)砂紙打磨干凈氧化層即可點(diǎn)火；點(diǎn)火電極桿及電極爪上的氧化層也可用細(xì)砂紙打磨掉；圓形擋火板與坩堝支架接觸，形成短路，需重新調(diào)整位置，使擋火板不與坩堝支架接觸；坩鍋支架上綁點(diǎn)火絲的地方氧化，用砂紙打磨干凈即可；坩堝支架與氧彈芯緊固的螺紋松動(dòng)或滑絲，用鉗子擰緊或更換。

4.提高煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用效果的對(duì)策

在進(jìn)行煤質(zhì)化驗(yàn)過程中，為了確?；?yàn)結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，則需要結(jié)合實(shí)際情況制定相關(guān)對(duì)策，下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析。

(1)提高實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量管理

要注重做好實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量管理工作，其中主要涉及到實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)器材設(shè)備和操作人員等。首先是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的操作人員，必須保證操作人員的能力和水平，針對(duì)相關(guān)操作人員要進(jìn)行培訓(xùn)工作，強(qiáng)化其責(zé)任意識(shí)，要制定嚴(yán)格的規(guī)范，以此來(lái)提高化驗(yàn)工作的規(guī)范化程度。其次還要注重保證實(shí)驗(yàn)室器材的質(zhì)量，在開展化驗(yàn)工作的過程中需要積極引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備儀器，以此來(lái)保證測(cè)定的準(zhǔn)確性，此外還要定期進(jìn)行器材的維護(hù)和管理工作，實(shí)驗(yàn)室中的老舊器材要注重及時(shí)進(jìn)行更換，以此來(lái)保證實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在開展煤質(zhì)化驗(yàn)工作的過程中必須積極進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，以此來(lái)提高技術(shù)運(yùn)用的有效性，此外還要做好各個(gè)流程的改進(jìn)和優(yōu)化工作，提高煤質(zhì)化驗(yàn)質(zhì)量管理的科學(xué)性和合理性，以此來(lái)保證煤質(zhì)化驗(yàn)工作的整體質(zhì)量。

(2)強(qiáng)化煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備器管理

為了確保煤質(zhì)化驗(yàn)的精確度，則需要強(qiáng)化煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備管理工作，具體做好以下幾個(gè)方面的工作：

①選擇精確度高的設(shè)備。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備琳瑯滿目，然而并非所有先進(jìn)設(shè)備具有的穩(wěn)定性、精確度就高。因此，在化驗(yàn)設(shè)備選購(gòu)過程中，最好結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，做好相關(guān)調(diào)研工作，多聽、多問、多想，提防購(gòu)進(jìn)效率低、穩(wěn)定性差設(shè)備。

②加強(qiáng)設(shè)備日常維保。煤質(zhì)化驗(yàn)人員要嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，并對(duì)設(shè)備是否完好進(jìn)行檢查，而且在實(shí)際工作中，嚴(yán)禁帶病或超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁非操作人員操作。如果化驗(yàn)結(jié)束后，要做好設(shè)備記錄的填寫工作，并定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。在設(shè)備運(yùn)行階段，如果發(fā)現(xiàn)其可能存在問題，則需要停止使用，并上報(bào)進(jìn)行維修。在日常工作階段，化驗(yàn)人員最好結(jié)合有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢查設(shè)備運(yùn)行情況，以保證煤質(zhì)化驗(yàn)的精確度。

5.小結(jié)

本文主要分析現(xiàn)階段煤質(zhì)化驗(yàn)過程中存在的問題，在此基礎(chǔ)上分析如何提高煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)運(yùn)用的有效性，在這個(gè)過程中需要明確煤質(zhì)化驗(yàn)技術(shù)的指標(biāo)控制，同時(shí)針對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)過程中存在的問題提出解決對(duì)策，以此來(lái)提高煤質(zhì)化驗(yàn)的效率和質(zhì)量，同時(shí)能提高煤質(zhì)化驗(yàn)的準(zhǔn)確性。