淺談煤質(zhì)化驗指標(biāo)的重要性及提升化驗準(zhǔn)確性的措施

蘭向瓊

（國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016045）

引言

傳統(tǒng)的煤質(zhì)分析一般采用實驗室分析，實驗室分析法雖具有很高的分析精度，但由于從取樣到出結(jié)果，需要經(jīng)過破碎、縮分、制樣、化驗等一系列步驟，不能及時得到煤質(zhì)分析結(jié)果。同時，只取部分樣品作為煤質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，存在采制樣誤差，化驗數(shù)據(jù)很難代表所有煤流的指標(biāo)結(jié)果。因此，傳統(tǒng)的煤質(zhì)分析方法存在滯后性、代表性差、成本高的缺陷，以致生產(chǎn)時，無法根據(jù)實時煤質(zhì)信息進(jìn)行實時工藝調(diào)整和配置。

一、煤質(zhì)化驗指標(biāo)的重要性

（一）發(fā)熱量檢測

煤質(zhì)化驗中的一個重要指標(biāo)就是煤炭發(fā)熱量，通常根據(jù)發(fā)熱量指標(biāo)對煤質(zhì)進(jìn)行分析和分類，煤炭發(fā)熱量不僅為煤炭燃燒方式、燃燒設(shè)備提供選擇依據(jù)，也為計算煤炭樣品的耗煤量、熱效率、熱平衡提供數(shù)據(jù)來源，并為動力煤炭定價提供重要的數(shù)據(jù)指標(biāo)依據(jù)，通過煤質(zhì)化驗可以保證動力煤炭發(fā)熱量能夠達(dá)到鍋爐穩(wěn)定燃燒要求。煤質(zhì)化驗中通常采用彈筒來檢測發(fā)熱量指標(biāo)，將單位質(zhì)量的煤炭樣品放置在15-30℃的環(huán)境中，測量其充分燃燒后所釋放的熱量。

（二）揮發(fā)分檢測

在煤炭化驗過程中，揮發(fā)分技術(shù)應(yīng)用主要作用是實現(xiàn)對煤炭質(zhì)量與類型準(zhǔn)確判斷。這一技術(shù)的應(yīng)用就是要求在煤炭樣本和空氣隔離的狀態(tài)下，按照規(guī)定溫度進(jìn)行加熱，收集到煤炭中產(chǎn)生氣體總量。通常來說，煤炭揮發(fā)分?jǐn)?shù)值越高，煤炭易燃水平越好。因此，企業(yè)生產(chǎn)對煤炭進(jìn)行選擇時，揮發(fā)分是較為重要的考慮因素，揮發(fā)分過高將會對生產(chǎn)造成較大影響。

（三）儀器標(biāo)定

標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定。設(shè)備出廠前應(yīng)對儀器進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，導(dǎo)出適合于分析樣品煤類特征的工作曲線表達(dá)式，為此后的樣品測定提供數(shù)據(jù)處理模型。通常，測定煤樣內(nèi)不同的成分要采用不同參數(shù)及模型。儀器在現(xiàn)場首次使用之前，需要再次進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，驗證設(shè)備的運(yùn)輸途中是否有曲線漂移，完成之后進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，用以適應(yīng)現(xiàn)場不同的測量條件，建立和保證正確的標(biāo)定曲線對保證在線分析儀準(zhǔn)確測量很重要。

二、煤質(zhì)檢測存在的問題

（一）檢測問題

不同煤炭開采區(qū)域和煤層的煤炭質(zhì)量有著明顯區(qū)別，使得礦井出煤數(shù)量和質(zhì)量不一樣，毛煤的熱值也不一樣，每班檢測的樣品熱值會產(chǎn)生±500cal/g 的波動。由于選煤廠洗選能力超出原設(shè)計能力，運(yùn)輸車間煤炭化驗結(jié)果不及時，運(yùn)銷車間無法第一時間掌握產(chǎn)品存儲和檢測結(jié)果，存在著盲目裝車的問題，對后續(xù)的配煤裝車造成影響。選煤廠的洗選作業(yè)和裝車采用自動采樣機(jī)在帶式輸送機(jī)中采樣，然后送化驗室進(jìn)行常規(guī)煤質(zhì)化驗，需要 1～ 2 h 后才能形成檢測報告，檢測結(jié)果存在一定的滯后性。上述原因使得運(yùn)輸車間煤炭配出熱值檢測準(zhǔn)確度不夠，存在較為嚴(yán)重的熱值浪費問題，給選煤廠帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

（二）隨機(jī)誤差

偶然誤差是一種出現(xiàn)概率較小的誤差類型，導(dǎo)致這種誤差出現(xiàn)的原因主要是偶然事件導(dǎo)致的概率性誤差，由于導(dǎo)致偶然隨機(jī)誤差的原因不可預(yù)測，因此此類誤差是化驗過程中無法避免的誤差現(xiàn)象。通常情況下，隨機(jī)誤差引起的化驗結(jié)果影響比系統(tǒng)誤差的影響小，常見的導(dǎo)致隨機(jī)誤差的原因主要包括環(huán)境因素、物理因素、人為因素等。由于這些因素是在不斷變化的過程中，因此可能引發(fā)的隨機(jī)誤差不可預(yù)測。雖然隨機(jī)誤差無法避免，但是可以通過反復(fù)多次進(jìn)行試驗的方式來盡量地減少此類誤差，從而提高煤炭化驗的精確度。

（三）煤樣工業(yè)分析問題

煤樣工業(yè)分析主要存在以下三個方面問題：一是分析方法選擇不正確。用于煤樣工業(yè)分析的方法多種多樣，且各有不同的適用范圍，對分析方法適用范圍判斷不當(dāng)而選擇錯誤分析方法導(dǎo)致化驗結(jié)果錯誤；二是由于人為原因，如分析人員操作不當(dāng)，知識全面性不足，未能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化分析；三是由于設(shè)備儀器精密性不足，或者是在測量計數(shù)方面存在誤差而導(dǎo)致煤質(zhì)化驗不準(zhǔn)確。

（四）分析誤差

煤炭樣品經(jīng)過檢測化驗后，需要對原始的檢測數(shù)據(jù)按照煤質(zhì)化驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理分析，最終提取有價值的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)處理分析對煤質(zhì)化驗結(jié)果意義重大。分析誤差主要來自于煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)分析階段，如數(shù)據(jù)分析人員由于操作軟件不規(guī)范，數(shù)據(jù)分析責(zé)任意識不強(qiáng)，未嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)處理要求進(jìn)行化驗分析，同時外部環(huán)境如溫度、濕度等變化也會造成煤質(zhì)化驗結(jié)果出現(xiàn)分析誤差。

（五）煤質(zhì)化驗誤差

在開展煤質(zhì)化驗的過程中，涉及較多的環(huán)節(jié)，且有較高的技術(shù)要求，同時煤炭質(zhì)量分布又存在不均勻的情況，很容易使得煤質(zhì)化驗工作出現(xiàn)偏差的情況。結(jié)合煤質(zhì)化驗的流程，可以將誤差分為采樣、樣本制備以及化驗誤差。上文提及，導(dǎo)致誤差的主要因素來源為樣本制備誤差以及采樣誤差，其他因素如儀器、化驗方法導(dǎo)致的誤差。煤炭為混合體，涉及不均勻的有機(jī)物、無機(jī)物，且不同煤炭存在不同的結(jié)構(gòu)以及個體屬性，因此煤炭采樣的質(zhì)量只能表示近似情況。出現(xiàn)采樣誤差的原因主要是由于工作人員操作規(guī)范性差，或是選擇不合理的采樣方法。對于不合理的采樣方法因素，主要是不均勻的采樣分布、不均勻的采樣密度導(dǎo)致的，由于該因素的存在，實際質(zhì)量與采樣質(zhì)量之間有較大的偏差，化驗得出的結(jié)果缺少代表性。采樣的工作人員出現(xiàn)誤差主要是自身缺少相應(yīng)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，或是未按照相關(guān)的要求開展化驗工作，使得誤差出現(xiàn)。對于野外采集的煤炭樣本，不能對樣本進(jìn)行直接化驗工作，需要首先進(jìn)行處理、深加工工作，對樣本中的雜物有效消除，并進(jìn)行過篩、烘干工作。在這一過程中，如果操作人員出現(xiàn)不當(dāng)操作，很容易導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，對化驗結(jié)果的精準(zhǔn)度造成影響。在樣本制備階段，如果出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)那闆r，也同樣導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。

三、煤質(zhì)化驗中減少誤差的途徑和方法

（一）取樣誤差控制

煤質(zhì)化驗中，采樣是基礎(chǔ)，由于無法實現(xiàn)對全部煤炭進(jìn)行測定，則需通過合理抽樣，選擇最具代表性樣本進(jìn)行化驗，同時需要確保采樣子樣數(shù)目和子樣質(zhì)量對應(yīng)，確?；灉?zhǔn)確性。此外，還應(yīng)加大對人為因素的控制力度，確保采樣流程科學(xué)、合理、符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（二）安裝檢測位置的選擇與確定

為更好發(fā)揮快速工業(yè)分析儀的檢測性能，需要確定合理的安裝檢測位置。①安裝在末煤膠帶中部采樣機(jī)給料膠帶，對煤炭樣品進(jìn)行破碎、縮分處理后利用該儀器進(jìn)行質(zhì)量檢測，結(jié)果顯示靜態(tài)和動態(tài)測試的檢測數(shù)據(jù)誤差較大，因而該采樣位置不可取；② 安裝在裝車膠帶端部采樣機(jī)，對煤炭樣品進(jìn)行破碎處理并在二次采樣后進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測報告顯示靜態(tài)和動態(tài)測試的檢測數(shù)據(jù)誤差較大，此位置設(shè)置也不合理。對誤差產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，確定是煤炭樣品采集頻率不高，采樣周期大而引起的。把快速檢測設(shè)置安裝在裝車膠帶采樣機(jī)棄樣端，檢測發(fā)現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)測試的數(shù)據(jù)誤差很小，該安裝部位可以滿足煤炭合格率檢測。

（三）做好儀器設(shè)備維護(hù)及人員培訓(xùn)

目前，國內(nèi)主要的煤質(zhì)化驗是由專業(yè)的試驗室完成的，由于不同的實驗室所具備的試驗設(shè)備精密度不同，在進(jìn)行煤質(zhì)化驗過程中可能出現(xiàn)由于設(shè)備的原因?qū)е碌南到y(tǒng)誤差出現(xiàn)，這對于煤質(zhì)的化驗結(jié)果造成了影響。另外，人員的檢驗方式對于煤質(zhì)化驗的結(jié)果同樣也會形成一定的影響。煤質(zhì)化驗過程中，流程比較多而且復(fù)雜，需要具備較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此對操作人員的技術(shù)水平要求較高。一些煤質(zhì)化驗實驗室不具備這些條件，對于煤質(zhì)的化驗結(jié)果形成了一定的誤差。為了盡量減少這些影響，一方面需要試驗室搭建現(xiàn)代化的高精度化驗設(shè)備，另一方面需要對人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提高檢驗人員的操作水平，熟練掌握化驗流程以及設(shè)備操作方式，提升整體化驗精確度。這對于提高實驗室的整體化驗水平具有保障作用，同時也是促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的必備條件。

（四）優(yōu)化采樣方法

在煤炭樣品采集環(huán)節(jié)，為確保樣品化驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要針對性質(zhì)差異較大的煤炭樣品，適當(dāng)增加煤炭樣品數(shù)量，可通過摻和樣品的方式實現(xiàn)樣品均質(zhì)化，而對于大粒度的煤炭樣品需要再縮分處理得到最終的樣品。值得注意的是，樣品破碎縮分前后都要及時清洗儀器，防止煤炭樣品不純影響化驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。對于無法確保樣品均勻性的大噸位煤炭，應(yīng)多次采集不同位置的煤炭樣品并匯總成總樣，再進(jìn)行煤質(zhì)化驗。

（五）對煤質(zhì)化驗方法選取的合理性提升

在對煤質(zhì)化驗方法選取的過程中，需要明確制樣方法、化驗方法的科學(xué)性、合理性，從而對化驗流程有效簡化，同時也可以借助科學(xué)的方法有效指導(dǎo)化驗流程，對誤差有效避免。在選取采樣方法的過程中，需要借助國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，靜止煤采樣以及流動煤采樣是主要的采樣方法，在選擇采樣方法的過程中，也同時需要考慮其他方面規(guī)定和要求，如采樣中子樣的數(shù)目、采樣點、子樣最小質(zhì)量等方面。對合理的采樣方法有效應(yīng)用，能夠?qū)φw煤炭的質(zhì)量有效描述。為了對煤炭中不均勻性問題有效解決，對于存在較大差異的煤礦，要注意均勻劃分煤堆，明確采樣單元以及總樣。

結(jié)束語

煤質(zhì)化驗室是確保煤炭資源質(zhì)量的重要保障環(huán)節(jié)。而在煤質(zhì)化驗過程中極易由于各方面原因?qū)е旅嘿|(zhì)化驗出現(xiàn)不準(zhǔn)確問題?；炄藛T必須嚴(yán)格遵守煤質(zhì)化驗控制指標(biāo)，加強(qiáng)化驗技術(shù)管理，明確操作步驟，對化驗過程中可能出現(xiàn)的問題采取有效預(yù)防措施，確保煤質(zhì)化驗結(jié)果的高度準(zhǔn)確，更好地為煤炭資源開采與應(yīng)用提供有效參考依據(jù)。