影响煤质分析准确性的因素及主要控制技术研究

胡 岚

(西山煤电西曲矿选煤厂，山西 太原 030200)

1 煤质分析的特点

为提高西山煤电西曲矿选煤厂选煤质量，需对影响煤质分析准确性的各种因素进行分析探讨。国家“十三五”规划中强调煤炭仍然是我国能源消费结构中的重要利用资源，煤是经过复杂的原始物质经过长久沉积形成的复杂固体可燃物，主要组成元素为硫、氢、氮、磷、碳及氧等，煤的性质与种类也因原始物质和沉积环境的不同而多种多样。随着现代经济的不断发展，煤的应用也越来越广泛，这就要求对煤的性质和成分进行精准的分析。在煤质的分析过程中容易受到水分、灰分、硫、环境、煤粒度及人工操作等因素的干扰，因此，在煤质进行相关测试和化验分析的过程中需要对影响因素加强管理，及时地排除对各种干扰因素地控制，不断地改进相关测试和化验分析的技术手段和工艺流程，切实准确地把握煤炭成分和性质，深入煤质结构掌握煤的演变规律和各种性能，以期达到对煤炭资源的合理、科学、有效地利用。

2 影响煤质分析准确性的因素

2.1 水分测定因素

水分是煤质检验分析中的一个基本指标，也是对煤碳进行定质定价的一个关键考核指标。在对煤样进行水分测定的过程中，主要的核心就是最大限度地保留煤质原有水分含量，不能因为外界环境而使其水分减少或增加。有这样几个要求：制样迅速、准确；保存在干燥、阴凉、密闭性能好的容器内；分析检测过程迅速。尤其是水分测定的称量步骤，外界环境湿气较大时，为了避免煤样吸收外界环境中水分，需将煤样从干燥箱中取出后立即放入干燥器中冷却到室温进行称量。外界环境温度较高时，需要对煤样进行长时间的冷却，避免在天平测定的环境中产生热升浮作用，使得测定值比实际值偏大[1]。

2.2 灰分测定因素

灰分测定就是煤炭经过充分燃烧后产生的残渣量，灰分的主要来源是无机和有机矿物质，灰分的含量直接影响着煤的密度与发热量等性质，一般来说，灰分在煤炭燃烧过程中是不产生热量的。灰分测定对设备有较高的要求，在使用前必须对所有仪器进行有效性检查，且对所有仪器每六个月定期进行设备检定。包括热电偶、坩埚、马沸炉等仪器；尽可能降低SO3反应；严格按照施工流程和步骤进行，检测过程利用灰皿和石棉板；同样，测定环境温度对灰分干扰影响也较大，避免灰分吸收空气中的水分，使实验结果失真。

2.3 硫测定因素

煤炭中包含一定的含硫物质，在经过充分燃烧后会遗留下SO2和H2S等污染物质，不仅对大气环境造成污染，也会对燃煤锅炉有较大的腐蚀作用，使得锅炉结焦。常用的煤质硫测定方法使用较多的是库伦滴定法，为了使煤碳充分燃烧，防止溴、碘等元素没有充分挥发和扩散产生遗留，造成煤质分析中硫分偏低，这就要求对空气流量进行准确把握，根据以往经验，经常将空气流量控制在1 000 mL/min。如果空气流量过高，SO2受空气影响会析出电解池，造成测定硫分含量偏低。另一个需要考虑的因素就是搅拌速度，一般将搅拌速度设定在500 r/min，速度过快的搅拌会对电解池造成一定的损坏，实际试验中，也可根据煤质特性对搅拌速度进行调节[2-3]。

2.4 发热量影响因素

煤质判断的重要衡量指标就是煤炭的发热量，发热量的测定需要保证温度恒定，上下温差变化幅度不超过1 K，需要用专业的检测设备进行检测，在进行检测工作时，需注意以下几个要点：发热量测定实验室必须独立，不能受其他实验的温度干扰；实验室内温度恒定，维持在15 ℃～30 ℃；实验过程中无外界气流干扰，需紧密门窗；配备氧气瓶，保证煤炭燃烧充分；发热量以焦耳为单位在检测仪上显示[4]。

3 煤基活性炭的制备及准确性控制技术

3.1 煤质分析方法及流程

实验选用西山煤电西曲煤矿和潞安能源常村烟煤作为煤样，首先对煤样进行工业分析，只要有挥发分、灰分和水分的测量，结果如表1所示。

表1 煤质工业分析测定表

煤质分析过程主要有以下几个步骤：首先，利用破煤机对煤块进行破碎研磨，将研磨后的煤粉在200目的筛子上进行过筛，利用干燥机对煤粉进行干燥，过筛完毕后进行称量，保证超过90%的煤粉达到实验所需粒径；利用高分子聚合物和煤焦油作为与煤粉混合的黏合剂，混合比例为6∶4，然后使用真空捏合机将混合后的混合物进行捏合操作，再利用液压挤条机对捏合煤粉进行挤压形成光滑的湿炭条；将湿碳条置于风化机下进行风干形成干炭条，按照8 mm的标准借助割煤机对干炭条进行切割形成炭化原料，将炭化原料置于炭化炉内，并设置好温度，以1.25 mL/min的速度进行炭化，经过炭化后的煤样筛分后即可获得活性炭成品。将两处煤样的吸附特性参数与孔结构检验结果列表，如表2所示。

表2 煤炭吸附特性与孔结构检验结果

根据表2所示煤样孔结构，可得到随着燃烧程度的加深其他成分的变化比例，可得到煤样的等温吸附曲线和孔径分布微分曲线，如图1所示。

图1 活性炭氮气吸附等温线

3.2 煤质分析准确性控制技术

根据上述影响煤质分析准确性因素，结合煤样工业分析实验结果，可以从系统误差、干燥误差、偶然误差、分析误差几个方面来对控制技术做进一步分析。

1) 系统控制技术。

引起系统误差的因素是多方面的，首先是分析仪器。对分析仪器在使用前应进行校验，而且要对分析仪器进行定期检查和维修，防止设备老化或者反应不灵敏，比如天平应整洁，无杂物，容量分析中的移液管刻度校准；其次是化学试剂的使用，蒸馏水不能混有杂质，量筒清洁，标准溶液的含量参数等；最后就是操作方法的误差，不同的操作方法引起的误差也不同，尽量使用误差小的操作方法，在操作过程中应严格按照操作步骤进行[5]。

2) 干燥误差控制方法。

对于一些含水量较高的煤质，在制备煤样时应在短时间内完成，制样时要待煤样被自然风风干燥完毕，水分蒸发到煤样含水量符合测定标准时方可制样。为了避免局部温差对煤样的水分影响，在制样完毕进行测试时应尽量采用同步测定的方法，保证煤样受到外界环境的干扰最小化。

3) 偶然误差控制技术。

偶然误差具有不可预测性与随机性，与系统误差相比，不确定性更强。造成偶然误差的主要因素有人为因素和偶然因素，比如操作人员不细心、称量时天平不校零造成称量误差，对操作步骤不熟练，测量煤中氮含量时，用标准酸溶液滴定时间把握不准确，没有用标准酸滴定都有可能造成偶然误差[6]。为了降低偶然误差，可以增加试验次数取平均值来提高操作的精准度。

4) 分析误差控制措施。

煤质检过程的最后一个环节就是实验分析，这一步骤直接决定了煤样分析结果的好坏与煤样质量。因此必须对操作人员进行严格的审核把关，要求持证上岗，做好质检抽查工作，严格按照国家标准制定好操作规范与操作流程，对信任员工做好三级教育，并对质检人员的质检信息和员工信息做好整理和记录，便于后期出现较大误差时责任到人，经常召开操作规范会议，培养员工责任意识与实事求是的精神。

4 结语

煤质分析过程中有很多不确定因素造成煤质分析的偏差。全体质检人员要不断提升自己的操作流程与操作技巧，严格遵守企业规定的操作制度，做到实事求是地记录和分析实验结果。各质检单位要时常进行技术比武，对煤质化验流程和方法不断地进行探讨、调整和创新，确保得到最优化的煤质分析方法，为煤炭的利用与健康发展做好保障。