煤質(zhì)化驗中發(fā)熱量與揮發(fā)分檢測技術(shù)分析

摘要：煤炭屬于一種混合物，其形成過程十分復(fù)雜，是有機物質(zhì)與無機礦物質(zhì)之間共同作用的結(jié)果。在對煤炭資源進(jìn)行探測時，一項重要的工作就是煤質(zhì)化驗。通常情況下，煤質(zhì)化驗的主要技術(shù)措施有兩種，一是發(fā)熱量檢測，二是揮發(fā)分檢測。為有效保障煤質(zhì)化驗質(zhì)量，對其發(fā)熱量檢測和揮發(fā)分檢測技術(shù)進(jìn)行分析，以此來為煤炭相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)化驗；發(fā)熱量檢測技術(shù)；揮發(fā)分檢測技術(shù)

在運用發(fā)熱量檢測、揮發(fā)分檢測技術(shù)進(jìn)行煤質(zhì)化驗的過程中，為使其技術(shù)優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，滿足煤質(zhì)化驗工作的實際需求，相關(guān)單位與檢測工作人員首先需要對煤質(zhì)化驗過程中的發(fā)熱量檢測技術(shù)以及揮發(fā)分檢測技術(shù)做到足夠了解，然后再以此為依據(jù)，結(jié)合當(dāng)今煤質(zhì)化驗工作的實際需求，對這兩項技術(shù)加以合理應(yīng)用。通過這樣的方式，才可以實現(xiàn)煤炭中發(fā)熱量以及揮發(fā)分的合理檢測，為煤質(zhì)化驗工作質(zhì)量的提升奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

1煤質(zhì)化驗過程中的發(fā)熱量和揮發(fā)分檢測概述

在煤炭資源的形成中，溫度、壓力、地質(zhì)構(gòu)造以及植物等各種因素都會對其產(chǎn)生不同影響，從而使煤炭具有不同的性質(zhì)。在這樣的情況下，性質(zhì)不同的煤炭發(fā)熱量及其揮發(fā)分也會不同，從而使其適用條件存在較大的差異性?；诖?，發(fā)熱量檢測以及揮發(fā)分檢測便成為了煤質(zhì)化驗工作中的主要檢測技術(shù)。通過這兩項檢測技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可科學(xué)確定煤炭實際的發(fā)熱量及其揮發(fā)分情況，從而實現(xiàn)煤炭性質(zhì)的準(zhǔn)確鑒別，同時也可以為其適用領(lǐng)域的確定提供有力的技術(shù)支撐［1］。因此，在煤質(zhì)化驗工作中，相關(guān)單位和工作人員一定要充分意識到發(fā)熱量檢測與揮發(fā)分檢測的重要性，并結(jié)合實際情況，對其檢測技術(shù)加以合理應(yīng)用，以此來獲得足夠科學(xué)、精準(zhǔn)的檢測結(jié)果。

2煤質(zhì)化驗過程中的發(fā)熱量檢測技術(shù)

對于煤質(zhì)化驗工作而言，發(fā)熱量檢測是一項至關(guān)重要的檢測內(nèi)容，只有確保此項檢測的精準(zhǔn)性，才可以合理確定煤炭的實際質(zhì)量及其適用條件，從而為煤炭的合理檢測和應(yīng)用提供重要依據(jù)。就目前的煤炭發(fā)熱量檢測來看，其主要的技術(shù)措施是通過氧彈量熱技術(shù)進(jìn)行檢測。具體檢測中，相關(guān)單位與檢測工作人員首先應(yīng)明確此項技術(shù)的基本原理及其主要的實驗檢測設(shè)備；其次應(yīng)明確其氧彈功能結(jié)構(gòu)檢查的主要內(nèi)容及其檢查措施；然后再嚴(yán)格按照規(guī)定的步驟來進(jìn)行發(fā)熱量實驗檢測；最后需嚴(yán)格按要求做好實驗檢測中的溫度控制、讀取和校正工作。通過這樣的方式，才可以實現(xiàn)煤樣發(fā)熱量檢測結(jié)果的精準(zhǔn)獲取。以下是煤質(zhì)化驗工作中的煤炭發(fā)熱量檢測技術(shù)應(yīng)用分析。

2.1氧彈量熱技術(shù)概述

在當(dāng)今的煤質(zhì)化驗中，氧彈量熱技術(shù)是檢測其發(fā)熱量的主要技術(shù)，此項技術(shù)在泥碳、焦煤、無煙煤以及煙煤等的燃燒發(fā)熱量檢測中都十分適用。其主要檢測原理是將單位煤樣放置在充滿氧氣的氧彈里使其燃燒，根據(jù)燃燒之前和燃燒之后的溫度變化值來計算其中釋放出的熱量，這個熱量計算值便是煤炭的發(fā)熱量。

在通過該方法檢測煤炭發(fā)熱量時，應(yīng)用到的主要儀器設(shè)備包括壓餅機、攪拌器、氧彈筒和熱量計等。其中，壓餅機的主要作用是將煤炭樣品壓制為10 mm以內(nèi)直徑的煤餅，使其在檢測中充分燃燒，并有效避免飛濺情況。攪拌器通常選擇螺旋式攪拌器，其主要作用是讓熱量分布均勻，并使其快速傳遞。氧彈多采用鋁、鉻和鎳等合金進(jìn)行制造，具備良好的耐熱和耐腐蝕特征，其主要作用是檢定煤樣發(fā)熱量。熱量計主要有數(shù)字顯示和水銀顯示兩種，為滿足實際應(yīng)用需求，其分辨率應(yīng)達(dá)到0.000 1 K及以上，且刻度或數(shù)值變化需要和溫度變化具有一定的線性關(guān)系［2］。

2.2氧彈功能結(jié)構(gòu)檢查

在氧彈應(yīng)用前，需要嚴(yán)格按要求檢查其功能結(jié)構(gòu)。具體檢查時，首先需要檢查氧彈筒表面、氧彈頭以及連接環(huán)位置對其結(jié)構(gòu)強度的影響，比如出氣閥、進(jìn)氣閥以及連接位置的螺紋等。對于出現(xiàn)松動或磨損的位置，一定要及時進(jìn)行修理或更換處理。其次是檢查氧彈氣密性，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，氧彈中的瞬間壓強可以達(dá)到7～9 MPa，在這樣的情況下，如果氧彈出現(xiàn)漏氣問題，其彈帽便會在檢測時崩離，從而引發(fā)安全事故。基于此，在進(jìn)行煤炭發(fā)熱量檢測前，工作人員一定要檢查好氧彈的氣密性。檢查時，需要將氧彈充滿氧氣并放到水中，看是否有氣泡產(chǎn)生，若有，則說明存在漏氣情況，需找到漏氣位置并做出妥善處理，直到檢查時不再出現(xiàn)氣泡后，再將氧彈沉沒到灌滿水的內(nèi)筒里，對其整體氣密性實施進(jìn)一步檢查，若沒有氣泡，則說明氧彈整體氣密性良好，可用來檢測煤炭發(fā)熱量［3］。

2.3發(fā)熱量檢測實驗

在通過氧彈法對煤樣進(jìn)行發(fā)熱量檢測時，主要的實驗方法為燃燒法。具體實驗中，其主要的檢測流程包括以下幾個：1）按要求稱取煤樣后，通過壓餅機將其壓制為粒度符合規(guī)定的小塊，并裝進(jìn)燃燒皿。2）選擇合適的熱量計、攪拌器和氧彈等。3）將適量的水加入氧彈中，將氧彈蓋擰緊，再將氧氣緩緩注入氧彈，直到壓力符合設(shè)計要求為止。4）將水注入內(nèi)筒，讓氧彈沒入水面下一定深度，在此過程中，應(yīng)控制好不同燃燒實驗中的內(nèi)筒水量差，通過氣泡的有無來判斷氧彈氣密性，在確認(rèn)氣密性良好之后，便可將氧彈筒放上絕緣架。5）將點火電極插頭連接到氧彈上，并裝好攪拌器和熱量計，不可讓后兩者接觸到氧彈、內(nèi)筒。6）將熱量計蓋子蓋好，并將攪拌器開啟，經(jīng)規(guī)定時間后開始檢測計時，并做好內(nèi)容溫度記錄。7）完成上述操作之后即可開電點火，點火時需做好外筒溫度記錄；點火后應(yīng)時刻注意內(nèi)筒中的溫度變化情況，若溫度驟然升高，則說明已經(jīng)成功點火，此后便可按規(guī)定的時間間隔進(jìn)行內(nèi)筒溫度記錄。8）當(dāng)內(nèi)筒溫度開始下降時，需要將第一個下降溫度記作終點溫度，此時，燃燒實驗即可結(jié)束。9）結(jié)束實驗后，應(yīng)立即停止攪拌，取出內(nèi)筒和氧彈，將放氣閥打開，釋放出裝置中的廢氣。

表1為煤樣發(fā)熱量檢測中的主要技術(shù)參數(shù)控制情況。

2.4溫度控制、讀取與校正

在煤質(zhì)化驗中，發(fā)熱量是最為重要的一項指標(biāo)，而在發(fā)熱量檢測中，最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)則是溫度控制。檢測中，室溫和水溫變化都會對煤樣發(fā)熱量檢測結(jié)果產(chǎn)生直接影響?；诖耍跈z測過程中，技術(shù)人員一定要做好其溫度控制。對于室溫，主要應(yīng)按照當(dāng)日實際的天氣情況以及熱容量進(jìn)行調(diào)節(jié)；對于水溫，主要應(yīng)根據(jù)實際室溫來進(jìn)行調(diào)節(jié)，并對外筒溫度以及煤樣升溫加以綜合考慮。檢測時，除了需要每間隔1 min進(jìn)行一次溫度讀取與記錄之外，還需要對外筒與內(nèi)筒之間的水溫差做到足夠重視，以免溫差過大對檢測精度產(chǎn)生不利影響。

為確保檢測精度，技術(shù)人員還需要對其溫度做好校正處理。通常情況下，溫度校正工作主要包括以下3個方面：1）對溫度計刻度進(jìn)行校正，其中，貝克曼溫度計的校正需要按照其平均分度值來實施；水銀溫度計的校正需要按照其檢定證書來實施。2）對熱交換進(jìn)行校正，此項操作主要適用于恒溫?zé)崃坑嫍l件下的燃燒實驗中，根據(jù)實際情況對內(nèi)外筒之間的熱交換進(jìn)行校正處理，以免熱交換質(zhì)量不佳對實驗檢測結(jié)果產(chǎn)生不利影響。3）對點火熱進(jìn)行校正，此項操作主要適用于通過點火絲和棉線進(jìn)行點火實驗，在對其發(fā)熱量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算時，需要將點火絲以及棉線燃燒過程中釋放出的熱量減去。通過這樣的方式，才可以有效消除各項因素對煤炭發(fā)熱量檢測結(jié)果的不利影響，從而獲取到更加精確的檢測結(jié)果，為煤炭質(zhì)量化驗及其適用條件確定提供科學(xué)參考。

3煤質(zhì)化驗過程中的揮發(fā)分檢測技術(shù)

對于煤質(zhì)化驗工作而言，除了需要進(jìn)行煤炭發(fā)熱量檢測之外，還需要對其揮發(fā)分進(jìn)行檢測，這樣才可以科學(xué)評估出煤炭質(zhì)量，為其適用條件的合理確定提供重要參考。就目前的煤炭揮發(fā)分檢測而言，其主要的檢測技術(shù)為馬弗爐燃燒檢測。為實現(xiàn)此項技術(shù)的良好應(yīng)用，具體檢測中，檢測工作人員首先需要明確其主要的檢測原理，合理選擇相應(yīng)的實驗檢測設(shè)備；然后對應(yīng)用在其中的馬弗爐以及坩堝進(jìn)行嚴(yán)格檢查，在確定其符合實驗標(biāo)準(zhǔn)的情況下才可以投入使用；最后再按要求進(jìn)行多次的實驗檢測，并將所有檢測結(jié)果的平均值用作最終的揮發(fā)分檢測結(jié)果。通過這樣的方式，才可以有效確保煤炭揮發(fā)分檢測精度，為煤質(zhì)化驗工作提供有力參考。以下是對煤質(zhì)化驗工作中的煤樣揮發(fā)分實驗檢測所進(jìn)行的分析。

3.1揮發(fā)分檢測概述

在煤樣加熱燃燒的過程中，有機物經(jīng)過燃燒后所產(chǎn)生的物質(zhì)便是揮發(fā)分。如果將煤樣放在隔絕空氣的環(huán)境中進(jìn)行加熱燃燒，經(jīng)水分校正之后，損失的質(zhì)量便是其中的揮發(fā)分質(zhì)量。煤炭中的揮發(fā)分質(zhì)量與其變質(zhì)可能性之間具有相關(guān)性，揮發(fā)分質(zhì)量越低的煤炭就越容易發(fā)生變質(zhì)。根據(jù)煤質(zhì)化驗工作中的相關(guān)規(guī)定，在通過實驗法進(jìn)行煤樣揮發(fā)分檢測時，主要應(yīng)用到的檢測設(shè)備有馬弗爐、坩堝和天平。

3.2馬弗爐與坩堝檢查

對于煤質(zhì)化驗工作中的揮發(fā)分檢測而言，最關(guān)鍵的儀器設(shè)備便是馬弗爐以及坩堝鉗，這兩項設(shè)備在此項實驗中具有不可或缺的作用。為保障其應(yīng)用效果，提升檢測質(zhì)量，在實驗之前，工作人員首先需要對馬弗爐以及坩堝進(jìn)行全面檢查。在馬弗爐檢查中，主要的檢查任務(wù)包括其性能檢查以及狀態(tài)檢查，在恒溫條件下，其檢查工作需要在爐門關(guān)閉的狀態(tài)下實施，且每年至少檢查一次。在坩堝檢查中，主要的檢查任務(wù)包括表面有無裂紋檢查、氣密性檢查、坩堝與鍋蓋之間的嚙合度檢查等［4］。只有在確保馬弗爐與坩堝符合實際應(yīng)用的情況下，才可以將其投入到煤樣揮發(fā)分檢測中，否則將需要對其進(jìn)行維修或更換處理，以此來確保煤樣的揮發(fā)分檢測質(zhì)量。

3.3揮發(fā)分檢測

在通過上述儀器設(shè)備對煤樣中的揮發(fā)分進(jìn)行檢測時，其主要的實驗過程包括以下幾個方面：（1）按照設(shè)定溫度，通過馬弗爐對坩堝進(jìn)行燒灼加熱，直到確認(rèn)坩堝質(zhì)量恒定為止。（2）將稱量好的煤炭樣品放入坩堝，并將坩堝蓋蓋好。（3）在坩堝架上放置好坩堝，然后將兩者共同放置在馬弗爐里的恒溫區(qū)，迅速將馬弗爐門關(guān)閉，并立即開始計時。（4）如果馬弗爐能夠在規(guī)定時間內(nèi)恢復(fù)到規(guī)定的溫度值，便可在此溫度條件下實施一段時間的加熱處理；如果馬弗爐不能在規(guī)定時間內(nèi)恢復(fù)到規(guī)定的溫度值，則表明實驗失敗，需要重新按上述步驟進(jìn)行實驗，直到實驗成功為止。（5）從馬弗爐里將坩堝取出，使其在空氣環(huán)境中冷卻一段時間，然后將坩堝轉(zhuǎn)移至干燥器里，待坩堝冷卻到常溫時，再稱量其質(zhì)量。（6）通過加熱之前與加熱之后的質(zhì)量差計算，便可得出煤樣中的揮發(fā)分參數(shù)。

表2為煤樣揮發(fā)分檢測中的主要技術(shù)參數(shù)控制情況。

在揮發(fā)分檢測中，為進(jìn)一步提升其檢測精度，需要反復(fù)按要求取樣進(jìn)行檢測。在此過程中，應(yīng)該由同一名檢測工作人員在同一檢測時間里，采用同樣的儀器設(shè)備來反復(fù)實施煤樣揮發(fā)分檢測。為了使最終的檢測結(jié)果足夠精準(zhǔn)，檢測工作人員還可以在不同位置以及不同爐次中對兩個單樣實施揮發(fā)分檢測［5］。在通過上述方法獲取到每一次實驗中的揮發(fā)分檢測值之后，可將其平均值用作最終的揮發(fā)分檢測結(jié)果。通過這樣的方式，便可進(jìn)一步提升煤樣揮發(fā)分檢測的精準(zhǔn)性，從而為具體的煤質(zhì)化驗工作提供足具科學(xué)性的參考依據(jù)。

4結(jié)束語

煤質(zhì)化驗是當(dāng)今煤炭和相關(guān)行業(yè)中的一項重點工作內(nèi)容。只有對煤炭質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)檢測，才可以明確其實際品質(zhì)，并使其得到合理應(yīng)用。就目前的煤質(zhì)化驗工作而言，煤炭發(fā)熱量檢測和煤炭揮發(fā)分檢測是最為重要的兩項內(nèi)容?；诖?，在此項工作的具體開展過程中，相關(guān)單位和檢測工作人員一定要充分意識到這兩項檢測技術(shù)的重要性，掌握其基本的檢測原理，嚴(yán)格對其進(jìn)行實驗檢測。通過這樣的方式，便可為煤質(zhì)化驗工作提供足夠科學(xué)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐，從而為此項工作質(zhì)量的提升與煤炭資源的合理應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］喬鑫.影響煤質(zhì)化驗設(shè)備準(zhǔn)確性的因素分析［J］.化學(xué)工程與裝備，2022（8）：278-280.

［2］鄭琇.煤質(zhì)化驗中發(fā)熱量與揮發(fā)分檢測［J］.山西化工，2020（3）：52-54.

［3］崔亞斌.煤質(zhì)化驗中發(fā)熱量與揮發(fā)分的測定［J］.化學(xué)工程與裝備，2020（6）：253-254.

［4］宋改珍.煤質(zhì)化驗中發(fā)熱量與揮發(fā)分的測定［J］.山西化工，2018（3）：68-70.

［5］楊春茹.發(fā)熱量與揮發(fā)分煤質(zhì)化驗的煤炭質(zhì)量提高［J］.飲食科學(xué)，2017（24）：234.