DTK-H型煤质分析仪在潞宁煤矿的应用

申丽芬

（潞安集团潞宁煤业有限责任公司，山西 忻州 034000）

1 概述

煤质监测是提高企业生产效率的重要手段。衡量煤质的主要指标是煤灰分和热值。我国传统的煤质检测方法一般采用化学灼烧法。随着我国经济和科技水平的迅速发展，引进了以双能γ射线快速测量为原理的DTK-H型煤质分析仪。该仪器解决了传统检测方法速度较慢、精度较低、人为因素干预比重过高的问题，能够实时反应煤质变化情况，科学指导煤质监测流程，提高检测效率［7-8］。笔者以潞宁煤矿煤质监测为背景，通过介绍DTKH型煤质分析仪的工作原理和技术特点，分析其在潞宁煤矿的具体应用，得出了该仪器提高了精确度和增加了经济效益的结论。

2 煤质概况

潞宁煤矿主采2#和3#煤层，相关资料显示，2#煤灰分为11.90%～26.38%，平均21.30%；挥发分为23.78%～31.26%，平均28.57%；发热量为25.44～28.14 MJ/kg，平均26.98 MJ/kg。3#煤灰分为12.26%～21.22%，平均17.27%；挥发分为28.43%～32.22%，平均30.32%；发热量为27.61～31.53 MJ/kg，平均29.55 MJ/kg。

3 煤质分析仪发展现状

广义的煤质分析仪是指对煤炭的灰分、挥发分和热量等指标测试的仪器统称。狭义的煤质分析仪指煤质化验室所采用的分析仪器，测试内容有煤炭中的化学成分、热值、水分和锅炉燃煤的安全性等，且不同的测试内容均有相对应的测试仪器。主要有：

1）量热仪。传统的煤炭发热量仪是贝克曼温度计，通过人工计算得到煤炭发热值。21世纪以来，我国成功将电脑量热仪和等温式量热仪成功应用至这一领域，提高了测量煤炭发热量的自动化程度，大大减小了测量过程中的误差。

2）工业分析仪。当前主要采用经典法和自动仪器法对煤炭的灰分、水分及挥发分等进行分析。工业分析仪的多样性满足了当前的实验条件的复杂条件。

3）元素分析仪。煤主要由碳、氢、氧、氮、硫五钟化学元素组成，其余的化学元素可以忽略不考虑。对碳和氢元素进行测定时，主要采用重量法和电量—重量法。近年来，随着我国科技手段的急速发展，研发了红外测硫仪并得到了广泛的应用，通过红外光谱对所测煤样进行分析，精确了解该煤样的硫元素组成情况，为煤炭的化学元素分析奠定了基础。

4）灰熔融性测试仪。高温条件下煤灰由固态转变为液态过程成为煤灰的熔融性，其原理是利用熔点法和曲线法进行测定。根据煤样形状的差异，熔融性测试又分为柱体法和角锥法，其中角锥法在实际测试时应用较广。

4 DTK-H型煤质分析仪原理及特点

4.1 仪器工作原理

DTK-H型煤质分析仪由西安德泰克电子系统有限责任公司研发成功。在煤灰分监测时，主要基于双能γ射线快速测量原理。相关部分工作原理见图1。

图1 双能γ射线快速测量工作原理

煤炭中由于碳、氢、硫元素组成的不同，可燃有机物所占成分基本相同，不可燃物质差别较大。不可燃物质即为灰分。而可燃物质与灰分之间平均原子系数相差8左右，利用该差异的物质特性监测煤的灰分值及热值。

4.2 仪器技术特点

DTK-H型煤质分析仪具有以下特点：

（1）将红外技术与计算机成功结合，实现了煤质的快速实时监测，精度较前大有提高。

（2）传统的煤质分析技术受温度影响较大，DTK-H型煤质分析仪探测器采用单元双探测结构，降低了监测过程中温度的影响，可靠性较强。

（3）解决了物料标定时的繁杂问题，操作简单方便，工作效率较高。

（4）实现了模拟信号与数字信号的转变，信息传输过程中受导线电磁干扰较小，保证了通讯安全。

（5）采用RS485光隔专用接口，信息传统距离加长。

（6）形成了一点对多点的通讯方式，避免了通讯光缆的过多铺设，减少了资源的浪费，增加了企业的经济效益。

5 DTK-H型煤质分析仪应用

5.1 检测煤灰分和热值

采用DTK-H型煤质分析仪检测煤的灰分和热值，从潞宁煤矿取三组煤样，采用化学法和仪器法分别测试煤样的灰分、热值，对两种方法的偏差进行分析。结果显示：煤样灰分截距-110.56、斜率69.347、均方差为1.1、相关系数0.93；煤样热值截距-75.6、斜率98.7、均方差为50.6、相关系数0.965。两种方法的灰分偏差在0～0.5范围内，热值偏差在90～100范围内，均符合相关要求，表明DTK-H型煤质分析仪检测结果是精确的。

5.2 煤的在线检测

由于不同灰分的煤在工业生产使用时具有较大的差异性，故对煤进行在线检测极为必要。在生产精煤时，对精煤的灰分控制应合理，既要保证精煤灰分满足客户需要的标准，又必须使精煤灰分不得低于最低标准线，否则影响企业的经济效益。我国对煤的在线检测传统方法是采用化学方法，从传送带上选取合格的煤样，经过缩分、化验等程序，分析得出相关煤样的灰分值。此种方法人为控制因素较大，所用检测方法时间较长，很难实时获得煤样检测结果，滞后性较大。

潞宁煤矿煤质监测中心采用DTK-H型煤质分析仪对煤灰分进行检测，分析仪的位置位于煤输送带上，当煤流经过时，DTK-H型煤质分析仪对其进行连续在线检测，每隔1 min显示监测结果，将分析仪与计算机控制系统相连，实时传输检测结果。这种新型的在线检测方法不仅能够节省大量的人力物力，而且减少了操作过程中浪费的“等结果”时间，测试精确度得到了较大提高。

5.3 装车配煤时灰分的在线检测

为提高煤炭的利用效率，根据煤灰分等级将不同质量的煤炭进行分级。由于生产能力的有限，该煤矿只能生产几种灰分的煤。在装车时，需要用有限几种灰分煤进行配制来满足不同客户的需求。各煤仓中煤灰分往往存在差异，且误差较大，在配煤装车时，煤矿常增加低灰分煤的比例。此种方法虽然保证了客户的需求，但会对煤矿造成一定程度的经济损失。

潞宁煤矿在装车配煤时，采用DTK-H型煤质分析仪对煤实行在线检测，实现了对煤灰分的自动化控制，减少了配煤时的人为控制误差，降低了煤矿传统配煤方法中因增加低灰分煤的经济损失。

就DTK-H型煤质分析仪而言，研发人员应注重于数字化信息技术与计算机技术的结合，推动煤质分析仪向智能化、一体化和信息化方向发展。

6 结语

1）传统的煤质化学分析方法存在人工控制因素较大，工作效率较低等弊端，随着现代科技手段的进步，多种煤质分析仪得到了广泛的应用。

2）以潞宁煤矿煤质监测为背景，介绍了DTK-H型煤质分析仪的工作原理，分析了该仪器设备在潞宁煤矿的应用，实现了对精煤灰分和热值的精确检测。

3）DTK-H型煤质分析仪的应用提高了工作效率，增加了企业经济效益和社会效益，对煤矿实现科学管理生产具有重要的积极意义。