浅析火电厂煤质检测的质量控制

周 娟

(国家能源集团泰州发电有限公司，江苏 泰州 225321)

煤质检测质量控制的核心问题为确保检测结果的准确性，而对检测过程控制进行有效性的检验为煤质实验室质量控制的根本。结合煤质检测质量控制相关研究[1-12]，建议煤质实验室应建立适合自身的质量管理体系并不断地持续改进，以保证检测结果的真实可靠。

随着科技的进步，煤质检测自动化程度不断提高，越来越多的试验室使用全自动工业分析仪进行煤的工业分析、微波(光波)水分测定仪进行煤中水分的测定等。相对于传统的用马弗炉、干燥箱及电子天秤进行的煤质分析，自动化仪器更加快速、便捷。与此同时，煤质检测人员越来越依赖于全自动仪器出具的检测数据，因而保证仪器的可靠性以及其所出具数据的准确性显得尤为重要。泰州电厂根据《检测和校准实验室能力的通用要求》第5.9条中的规定，建立适合试验室科学有效的质量管理体系以保证检测结果的准确性。

1 保持良好的检测环境

国标中对试验室的条件已进行细致而明确的规范，以确保化验仪器的正常运行及检测数据的准确可靠。需维持检测环境的温湿度在合理范围内，即湿度不能在短时间内波动较大。检测前及时记录天秤室的温度、湿度，以温度10 ℃～30 ℃、相对湿度<75%为宜。而量热仪该种精密仪器对检测环境的要求更为严苛。GB/T 213—2008指出，热量室应为单独房间，最好朝北，温度应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1 K，室温以在(15～30) ℃范围为宜(应装有空调)，标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差不应超过5 K，室内应无强烈的空气对流，试验过程中避免开启门窗。

2 采用有证标准物质进行内部质量控制

(1)采用有证标准物质或质控样进行单次的符合性评价。为保证检测结果准确，泰州电厂煤质检测人员进行内部质量控制，坚持每天使用标准煤样或质控煤样对全自动工业分析仪、量热仪、测硫仪以及元素分析仪进行校验并仔细记录。用于将测定值换算为干基结果的空气干燥基水分应与标准煤样各特性量值同时测定，如不能同时进行测定，两者测定也应在尽量短的、煤样水分未发生显著变化的期限内进行，即期限最多不超过 5 d。标煤各项指标的标准值应和分析煤样的范围接近或涵盖分析煤样的范围。发现样品超差或质量控制出现问题时应及时进行分析查找原因，未查找出原因前该台设备暂停使用，以确保试验室所有检测人员、仪器设备、检测环境基本可控或在控。以泰州电厂2018年8月17日至2018年9月6日使用的标准煤样GBW11109p对1号全自动工业分析仪的挥发分测定质量控制为例，统计见表1，其中GBW11109p的标准值Vd为(27.96±0.39)%。

表1 泰州电厂1号工分仪标准煤样Vd质量控制统计表

(2)绘制质量控制图分析质量控制数据的趋势。采用有证标准物质或质控样进行内部质量控制时，除了进行单次的符合性评价外，还应绘制质控图并运用数理统计方法分析质量控制数据的趋势。

根据假设检验的原理绘制质控图，其基本假设如下:测定结果在受控的条件下具有一定的精密度和准确度并符合正态分布。若用u代表无限多次测定的平均值，σ为无限多次测定结果的总体标准差，由数理统计证明，误差在±1σ内的结果占68.3%，误差在±2σ内的结果占95.5%，误差在±3σ内的结果占99.7%，出现特大误差的极少。在煤质检测中常选用显著性水平α=5%、置信概率P=95%作为统计推断的准则，即在全部的检测值与标准煤样的偏差中有95%不超过±2σ，如图1所示。

图1 质控图基本原理图

若某次检测值在上、下警戒限(±2σ)之间区域内，则检测过程处于可控状态，检测结果可靠；若某次检测值落在上、下控制限(±3σ)之外则表示测定过程“失控”， 应立即检查原因，予以纠正后重新检测分析煤样；若某次检测值超出上、下警戒限，但仍在上、下控制限之间的区域内，提示检测质量开始劣化，可能存在“失控”倾向，应进行初步检查并采取相应的纠正措施。

理想的曲线应以中心线为中心并在上、下警戒限之间上下波动。遇到7点连续上升或下降时(虽检测值在控制范围内)，表明检测有“失控”倾向，立即查明原因并予以纠正；连续7点落于中心线一侧或检验值有周期性变化，则表明存在系统误差,应立即中止实验。查明原因后制定纠正预防措施。

将泰州电厂2018年8月17日至2018年9月6日使用标准煤样GBW11109p对1号全自动工业分析仪挥发分(Vd)测定质量控制统计数据绘制成质控图，如图2所示。横坐标为检测日期，纵坐标为检验值与标准值U偏差 。绘制中心线、上下警戒限以及上下控制限:中心线为0，若以标准物质证书给定的不确定度为上下控制限(±3σ)，则该样品总体标准差σ为 0.13，上下警戒限(±2σ)为±0.26。由图2清晰可见，2018年8月18日至9月6日期间1号工分仪标准煤样GBW11109p 的Vd质量控制虽在控制限内，但发现其偏倚基本为极大偏倚，应立即中止试验并查明原因。经排查可知，挥发分坩埚少数有裂纹且坩埚盖严密性欠佳，此为导致测定值偏高的直接原因，应立即进行整改。

图2 泰州电厂1号全自动工分仪挥发份测定质控图

显而易见，质控图能直观地给出仪器在一定时期内的总体趋势，可及时反应仪器可能的变化，并在变化还未达到使检测结果偏离较大的程度时就能得到及时补正，具有很强的实用性。

3 相同或不同方法进行重复检测或校准

为保证检测结果的准确性，泰州电厂遵循《检测和校准实验室能力的通用要求》，采用相同或不同方法进行重复检测或校准，坚持每个化验项目须进行重复性测定，重复性测定合格的判定严格按GB/T 483《煤炭分析试验方法一般规定》执行。

GB/T 211—2017《煤中全水分的测定方法》中删除了原测定方法中的方法C(微波干燥法)，而将微波干燥法归入资料性附录。作为可替代方法，泰州电厂针对入厂煤及入炉煤的水分范围，每月至少取4组煤样(全水分分别为<10%、10%～20%、>20%～30%、>30%此4个区间)对微波(光波)水分测定仪的准确性进行校验。将该水分测定仪与《煤中全水分的测定方法》(GB/T 211—2017)中空气干燥法或通氮干燥法比对检测结果，差值不应超过国标规定的重复性临界值。

目前，某些偏离经典方法的高度自动化量热仪可在严酷环境下运行，其测定结果准确且测试时间较短，极大地提高了工作效率， 但其内筒材质并未按照GB/T 213—2008规定设计并构造，泰州电厂对于该种热量仪加大了标定频率，且每周将其与依据经典方法的热量仪进行仪器比对试验。

4 对存留样品进行再检测或再校准

泰州电厂坚持对入厂煤、入炉煤检测进行内部技术监督，以便及时发现问题并进行纠正。每月抽取备查的一般分析试验煤样或<3 mm存查煤样进行监督检测，当月抽检率不低于3%，且不低于15个煤样。检测值与原报告值进行干基对比分析，<0.2 mm存查煤样的差值不超过国标规定再现性临界值的1.0倍，<3 mm存查煤样的差值不超过国标规定再现性临界值的1.2倍。出具比对报告，对不合格项目进行分析，查找原因并及时整改。

5 参加实验室间的比对或能力验证计划

泰州电厂针对存留样品再检测或再校准制定了相关制度，在此方面取得了一些成效，有效地保证检测的精密度，但其不能识别实验室的系统误差。如何防止实验室的系统误差，除了使用标准煤样进行控制外，《校准和检验实验室能力的通用要求》中还提出通过实验室间的比对试验进行能力验证。实验室间比对按照预先规定的条件、由2个或多个实验室对相同的测试样品进行检测的组织、实施和评价，从而确定实验室能力、识别实验室诸如人员行为、方法或仪器的校准等方面存在的问题、实验室间设备差异和实验室人员技术差异，其为判断和监控实验室能力的有效手段 。泰州电厂积极参加能力验证，以此补充、纠正和完善厂矿实验室的质量控制，确保其保持在较高的检测水平。

6 分析样品不同特性结果的相关性

电煤质量检测主要包括煤的水分、灰分、挥发分、硫分、发热量和氢值等指标。各指标间的相互关系有一定规律可循。对于同一地区的煤，通常发热量(Qgr,d)随着灰分(Ad)的增高而降低，且其干燥无灰基高位发热量(Qgr,daf)也随着灰分的增高而有所降低。挥发分(Vdaf)随其灰分(Ad)的增高有一定的增高。全水分高的煤，将直接影响到收到基低位发热量的降低。煤质检测人员一定要掌握以上指标的相关性，以便判断检测值是否准确可靠。举例说明如下，泰州电厂按规定对分析样品A的3 mm存查煤样进行抽查，比对报告见表2。

表2 泰州电厂抽检样品A的4项指标检测情况

由表2可知，样品A的发热量(Qgr,d)超差0.48 MJ/kg，而灰分(Ad)偏差为负值(原检测结果偏低)，发热量(Qgr,d)超差和灰分(Ad)偏差均呈现较明显负相关。此现象合理，且当天的发热量质量控制仅产生1个很小的正偏倚，由此可分析判断，该煤样发热量(Qgr,d)超差的主要原因可能是样品制样过程存在一定的问题，但不排除化验过程和其它因素对样品超差产生叠加影响。经检查，全自动制样机交叉污染为导致样品缺乏代表性的直接原因，易被污染是全自动制样机目前使用的“短板”，全自动制样机不同程度地存有残留煤样，易造成对待制煤样的交叉污染。查明原因后，泰州电厂取得厂家支持和配合，依靠全厂技术力量并采取措施预防，解决了全自动制样机的交叉污染问题。

7 期间核查

试验室根据需要按内部技术文件在2次校准之间进行期间核查，以确认仪器稳定性及校准的有效性。电厂定期对所有检测仪器进行期间核查。

对全自动工业分析仪，每月依次选择低、中、高灰分和挥发分含量的有证标准物质,分别重复测定3次，取重复性限符合GB/T 483要求的3次测定值的平均值作为测定值进行核查。

对量热仪，每月用苯甲酸或标煤确定热容量标定的有效性。使用苯甲酸进行5次发热量测定，其平均值与标准热值之差不超过50 J/g。选择高、中、低3种不同数值的标煤进行确认以满足重复性限，即标煤的干基高位测定热值应在不确定度范围内。

库仑测硫仪测定期间，每10～15次测定后用硫含量范围涵盖拟测定范围的高、中、低3种不同数值的标准煤样对核查测硫仪的稳定性和标定的有效性，若标准煤样的测定值超出标准值的不确定度范围(控制限)，应重新使用一点或多点标定法标定仪器，并重新测定自上次检查以来的样品。

8 结 语

从事煤质检测工作的人员需具有严谨、规范、细致的操作，泰州电厂煤质检测人员依托质量控制体系在检测过程中及时排除可能影响到检测结果的因素，确保煤质检测质量。在今后的探索中，将对现有的质量管理体系不断地持续改进完善使其最佳化，以有效保证检测结果的真实可靠。