提高燃煤质量检验技术管理水平的实践与建议

季承中，朱向群

（1.上海电力股份有限公司，上海 200010；2.上海市电力公司 电力科学研究院，上海 200437）

0 引言

燃煤质量检验在电力燃料管理中的作用非常重要。首先，燃煤电厂用煤量大，煤炭质量的差异与价格高低密切相关，因质量差异而造成质价不符，将直接影响到电力企业的经济效益；其次，煤质低劣或不适宜的燃煤入炉，则会对电力企业的安全生产造成威胁。燃煤质量检验工作包含燃煤采样、制样、化验三大环节。由于煤炭是极不均匀的物质，煤炭检验试验用量大，规范性方法多，其测定结果随测定方法和条件变化而改变，任何环节的偏离都会给结果带来影响。因此，加强燃煤质量检验技术管理，应以质量为中心，标准为依据，计量为手段的原则，建立质量、标准、计量三位一体的技术管控体系。

1 燃煤采样

燃煤采样工作既是煤检的第一道工序，也是取得可靠化验结果的最重要环节，采样缺乏代表性，再准确的化验也于事无补。大量试验证明［1]，采样给最终结果带来的误差约占80%，它对煤样最终结果的真实性、可靠性有着根本的影响。由于煤炭是一种极不均匀的大宗散装物料，不仅颗粒大小不均匀，而且不同颗粒有不同的煤质特性，甚至同样大小的颗粒也不尽相同，这就是说煤炭的采样须以概率论为核心的数理统计方法为理论依据，制定采样基本原则，才能采到有代表性的煤样。在执行国家标准的过程中一定要结合电厂自身情况，如燃用煤种、运输方式、混配、堆放、结算方式以及煤种周期性波动变化等特性，依据标准的基本原则制定采样方案，方案的实施需通过实践的检验使之符合标准要求，形成既严格执行国家标准，又行之有效具有可操作性的规范。

1）人工采样管理 采样技术人员必须根据GB 475—2008《商品煤样人工采取方法》要求和不同的采样对象，编写采样作业指导书。人工采样的基本内容是确定采样方案和初级子样采取方法。采样方案的内容包括确定采样精密度、采样单元数、每个采样单元子样数、总样质量和初级子样质量等。初级子样的采取方法包括确定子样的分布方法和采样工具。基本原则是必须使每一部分煤都有机会被采出。

2）机械采样管理 与人工采样相比，理论上机械采样效率更高、准确度更高，并且大大降低了采样人员的劳动强度和危险性。根据来煤方式的不同，机械采样分为汽车、火车和皮带机械采样。汽车和火车机械采样是在静止煤上采样，由于受采样头口径的限制，煤中大石块无法采到，因此采样的代表性大打折扣。从目前来看，上海地区燃煤电厂皮带机采样装置的投运，较20世纪90年代有了较大进步，主要表现在采购订货时克服了机采装置与现场使用条件不符现象；通过技术改造，改进了设备的设计缺陷；严格执行制度，加强了对机采装置的运行管理等方面。

例如：调整采样头的动平衡，提高采样器定位准确度；改进采样头尺寸和位置，调整采样头运行轨迹和运行速度，使装置能够取到有代表性的煤样；在破碎机的进出口处，沿电动机转速的方向加装连通管，使煤样破碎时产生的回风在破碎机中循环，尽可能地减少煤炭中的水分损失；加强对机采装置的定期检查、日常维护和保养，严格按照周期进行计量校验和标准煤样的核查等性能检验，使机采设备的投运率、采样代表性，整体匹配性能有了很大提高。

2 燃煤制样

燃煤制样是将采集到的有代表性的煤样，按标准方法通过破碎、缩分，以减少粒度和减少数量的过程，目的是将采集来的煤样制备成能代表原煤样的试验用煤样。通常情况下，建议采取三步制样法，即13mm或6mm制备全水分样；3mm（圆孔）制备存查煤样；0.2mm制备一般分析样品。在制样过程中应注意：①确保煤样粒度与留样量的对应关系；②破碎机出料粒度应事先确认；③筛分操作尽可能使用二分器，尽量少用堆锥四分法缩分；④九点法取过全水分样品的剩余煤样应弃掉，不能再进行其他操作以留取任何样品。

大量试验证明［1]，制样给最终结果带来的误差约占16%，制样工序是否按照国标要求，对煤样最终结果的真实性、可靠性产生显著影响。以发热量为例［2]，由于在制样过程中，样品掺合不均匀或不使用二分器，造成水分损失大，水分测试结果偏低，直接影响到低位发热量的偏离。水分损失1%，低位发热量增加约240J／g，电厂与供方结算将带来影响。上电股份公司各燃煤电厂积极开展标准流程操作：制样人员持证上岗，制样由2名以上人员进行，并做好制样的记录；制样室符合国标要求，配备齐全的制样工具；加强对制样间、存样间的标准化制度管控，在取样、制样的关键部位有监控；留存煤样信息齐全，便于追溯。通过上述措施，制样误差逐步减小。

3 燃煤检测设备计量

燃煤检测设备需按照周期进行计量校验和标准煤样的核查，只有通过计量校验和标煤核查，才能发现仪器对检测结果的偏差［3]。例如：对于工业分析检测，国标要求对高温炉、烘箱定期进行热电偶计量检定、恒温区检定以及温控器的校验，这三个环节中有一个出错，就会对最终检验数据带来偏差，甚至出错。

对于燃煤检测设备计量后取得的检定或校准报告，检测人员应该及时了解。曾发现某单位的某台高温炉，因设定温度与校准后的标准温度有15℃偏差，幸亏现场标示了这个偏差，使得检验人员在进行工业分析的试验中，及时调整炉温的设定值使之符合标准，保证了检验结果的准确性。而15℃偏差如果不通过计量校准，很难被发现。部分电厂反映在进行标准煤样的工业分析核查时，检测数据始终超出标准物质不确定度范围，其根源就在于高温炉的系统误差造成。

4 燃煤检测标准执行

燃煤质量检验工作是一项规范性极强的日常检验工作，应该加强对检测标准的执行力。检验人员应注重对标准检验方法的理解，关注适用范围以及操作细节对检测结果的影响，从设备、检验过程各个环节中控制检验质量。例如：检测高硫煤中灰分，如果检测方法选择不当，容易造成测定偏差，原因在于煤灰化过程中，燃烧产物中硫的氧化物在500℃左右如不及时排出，在815℃会和燃烧产生的氧化钙反应，生成硫酸钙而固定在灰分中，导致灰分测定值偏高。一般对于测定高硫煤样灰分，应选用缓慢灰化法测定。

上电股份公司近年来开始采购褐煤，其水分大，热值低，易氧化。水分检验标准要求对于褐煤应采用通氮干燥法测定全水分和空气干燥基水分。试验数据表明，如果褐煤采用鼓风干燥法，较通氮干燥法测定全水分高约0.3个百分点，空干基水分高约0.05个百分点，低位收到基发热量低70J／g，原因在于褐煤是低变质程度煤种，在105℃鼓风干燥下低分子挥发物易氧化，随水分一起逸出，造成水分测定值偏高。因此，对于褐煤的水分测定，应该按照标准要求，采用通氮干燥法测定。由于全水分数据直接影响低位收到基发热量，全水分测定的准确性非常关键，而全水分测定与煤种、粒度大小、环境温湿度、制样快慢、干燥温度、干燥时间等因素有关，在测定中一定要注意标准条件的应用。

目前，上海地区电厂全水分测定采用GB／T 211—2007《煤中全水分的测定方法》中方法B2（一步法）中空气干燥法检测，标准要求500g煤样在105～110℃鼓风干燥箱中干燥2h后，应进行30min的检查性干燥试验，一般神木煤全水分大，测定干燥2.5～4h才能保证恒重。另外，标准中对全水分测定盛煤使用的浅盘容量是有要求的，其规格应能容纳500g煤样，且单位面积负荷不超过1g／cm2。因此，浅盘尺寸应该足够大，保证500g煤样在盘中的比表面积不超过1g／cm2，才能在2～3h中达到恒重。如果浅盘小，煤样的比表面积超过1g／cm2，则4～5h也不能达到恒重，全水分测定数据偏低，导致低位收到基发热量偏高。

为了加强燃煤质量检验工作规范化，上电股份公司每年委托华东煤检中心进行燃煤抽查校对，不断加强对燃煤质量检验工作的技术管理要求，使得近2年上电股份公司燃煤校对合格率，有了很大提高。例如：2007年校对煤样合格率为90%；2008年校对煤样合格率为97%；2009年校对煤样合格率为93%；2010年和2011年校对煤样合格率均为100%。

5 结语

随着发电企业与“节能环保”紧密挂钩，对上海大型火电机组的节能、减排要求越来越高，燃料审计、降尘脱硝、煤中有害元素控制、低质煤资源的提质改性等技术课题，使燃煤质量检验工作的内涵和外延也在不断拓展。因此，发电企业应强化燃煤质量检验工作的技术管理，进一步提升燃煤质量检验工作合规性，以此推动企业科学管理、检验技术水平的整体提高，确保电力生产的安全经济运行。

［1]方文沐，杜慧敏，李天荣.燃料分析技术问答［M].北京：中国电力出版社，2005.

［2]吴锁贞.火电厂入厂煤与入炉煤热值差问题分析与对策［J].华东电力，2010，38（12）：－.

［3]中能电力燃料工业公司.动力用煤煤质检测与管理［M].北京：中国电力出版社，2000.