影响煤的挥发分测定结果的因素

张秀全 陈海林(中国检验认证集团河北有限公司唐山港分公司，河北 唐山 063611)

0 引言

挥发分的测定是煤分类的重要指标，是炉膛设计布置的依据。是燃烧、气化、液化等工艺设备及条件选择的依据。高挥发分煤，适于低温干馏和气化；中等挥发分煤，适于炼焦；配煤炼焦中，用其确定配煤比，将混煤挥发分控制到25%～31%。

1 试验方法[1]

1.1 仪器设备

(1)挥发分坩埚：配带严密的盖，坩埚总质量为15～20g。

(2)马弗炉：带有高温计和调温装置，能保持温度在900±10℃，并有足够的900±5℃的恒温区。

(3)坩埚架：用镍铬丝或其他耐热金属丝制成。

(4)干燥器：内装变色硅胶或粒装无水氯化钙。

(5)电子天平：感量0.1mg。

1.2 方法提要

称取一定量的一般分析试验煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在900±10℃下，隔绝空气加热7min以减少的质量占煤样质量的质量分数，减去该煤样的水分含量作为煤样的挥发分。

1.3 结果计算

式中：Vad为空气干燥基挥发分的质量分数(%)；m为称取的一般分析试验煤样的质量(g)；m1为煤样加热后减少的质量(g)；Mad为一般分析试验煤样水分的质量分数(%)。

1.4 精密度

重复性限以空干基为基准，再现性临界差以干基为基准。

重复性指在同一试验条件下(指同一设备、同一人员、相同的环境、相同的时间或两次试验时间间隔尽可能短)，测出的两个单次结果，一般取两次试验结果平均值，在限值内平均。若差值超过重复性限，进行第三次测定，如3次测定值的极差值小于或等于重复性限的1.2倍，取三次结果的算数平均值报出该项检测结果。否则进行第4次测定，如4次测定值的极差小于或等于重复性限的1.3倍，取四次结果的算数平均值报出该项检测结果。如极差大于重复性限的1.3倍，而其中3个测定值的极差小于或等于重复性限的1.2倍，则可取此3个测定值的算数平均值作为测定结果。如未达到，则应舍弃全部测定结果，检查仪器和操作，重新测定[2]。

再现性是指不同实验室针对同一样品做的比较或者在不同试验条件下进行的测定。

2 测定结果影响因素分析

2.1 马弗炉加热温度、时间和速度

马弗炉加热温度、时间和实验人员操作动作都会直接影响到实验测定结果的准确性，加热温度对挥发分测定结果影响尤为明显；要控制好马弗炉的加热温度，须在关闭炉门的状态下，定期对热电偶进行校正，对恒温区定期或不定期的进行测定，使得马弗炉的恒温区温度与指示温度一致。恒温区的位置应在两侧炉壁中间的1/3区域和炉门与后壁间靠近后壁的1/2区域。

实验时，坩埚放在坩埚架上放入马弗炉后，应使坩埚底部紧邻热电偶接点上方，保证所有坩埚都在恒温区中，否则坩埚离恒温区越远会导致挥发不充分，使测定结果偏低。

煤样放入及离开恒温区总加热时间严格控制为7min。加热时间太长，坩埚内压力下降，会使空气进入到坩埚内，从而引起坩埚内的实验煤样被空气氧化，使实验测定值高于煤样正常值[3]。

2.2 实验所用坩埚、坩埚架及坩埚冷却时间

使用符合国标要求的坩埚，总质量为15～20g,为了使挥发分结果测定准确，一般我们选用坩埚架上的坩埚质量尽量一致，大概17～18g左右比较合适[4]。其次，要配带严密的盖，如盖子盖不严，会使试样氧化导致检测结果偏高。新坩埚在使用前一定要经过灼烧达到质量恒重状态才可使用。

坩埚架要符合国标要求，耐高温、不掉皮。在每次实验时，坩埚架上应放满6个坩埚，如果试验样品不足，应用空坩埚补满坩埚架剩余位置，否则会使检测结果偏高。

坩埚从马弗炉中取出后，在空气中冷却时间不应过长，一般不应超过5min,移入干燥器内的时间也不宜过长，大概15～20min较为合适，以防焦渣吸水，使检测结果偏低[5]。

2.3 国产设备与进口设备相比较

由同一人员使用相同的国产开元设备与进口卡博莱特设备做了51组检测结果比对(如图1所示)，发现国产开元设备检测值较进口卡博莱特设备检测值偏低的有24组，偏高的有27组，结果差值都在国标规定的再现性范围内，由此可认为国产设备和进口设备对检测结果的影响不大。

图1 国产开元设备与进口卡博莱特设备检测结果比较

2.4 称重前的坩埚，分别放置于空气中与放置于干燥器内

由同一人员使用同一台马弗炉设备，相同的挥发分坩埚，称重前坩埚在空气中放置2天2夜，与干燥器中放置3个小时后，分别做了12组样品的检测，发现使用在空气中放置的坩埚检测结果普遍比干燥器中放置的坩埚检测结果偏高，但是差值仍在国标规定的重复性限范围内。检测结果见表1。

表1 使用前坩埚放置于空气中与干燥器中的试验结果对比

2.5 灼烧前盛有煤样的坩埚在空气中放置时间长短

同一人员使用同一设备、同一坩埚，将称量完的挥发分坩埚在空气中放置1小时后与立即放入马弗炉中两种条件下，分别做了12组试验，发现试验结果有的偏高，有的偏低，但是差值在重复性限允许范围内，可见灼烧前盛有煤样的坩埚坩埚在空气中放置1小时后再灼烧对结果的影响并不大。检测结果见表2。

表2 灼烧前坩埚放置于空气中不同时间进行的试验结果对比

2.6 坩埚支架的高度不同

选用进口设备卡博莱特马弗炉，使用国产开元马弗炉设备所用的高坩埚支架与正常使用的低坩埚支架分别对高中低三种标准物质进行了检测，结果均在不确定度允许范围内，且检测结果有高有低，不存在系统偏倚。检测结果见表3。

表3 使用坩埚架的高度不同进行的试验结果对比

3 结语

对GB/T 212—2008 《煤的工业分析方法》进行煤炭挥发分的测定结果的影响因素分析，在日常工作中应严格按照国标要求进行试验，应使用干燥器内达到恒重的挥发分坩埚，试验完毕后将灼烧好的空坩埚应及时放入干燥器以待继续使用。灼烧前盛有试验煤样的坩埚也不应在空气中放置太长时间，以保证检测结果的准确性。