不同基准下煤的挥发分产率的差异分析

王会英

（晋能集团有限公司，山西 太原 030031）

煤的挥发分产率作为煤的工业分析的一项重要指标，在煤炭加工利用方面有很大的参考作用[1]。但在实际工作中，由于某些化验员的专业知识有所欠缺或对某些概念不甚清楚，常常在填写数据报告时混淆不清，出现很多差错，给煤质化验指标的实际应用带来很大的问题，甚至会产生经济纠纷。本文通过测定计算晋能集团有限公司的11 个煤种在不同基准下的挥发分产率，并进一步计算相对标准偏差，分析不同基准下煤的挥发分产率的差异，以期引起化验人员的高度重视，促进煤的工业分析工作顺利、准确开展。

1 挥发分产率的概念及其测定的影响因素、意义

煤样在规定的条件下，隔绝空气加热，并进行水分校正后的挥发物质产率称为挥发分产率，简记符号为V。

据文献[2]报道，影响煤挥发分产率测定的因素有：①测定温度。温度须控制在（900±10）℃，装有煤样的坩埚放入马弗炉后，炉温应在3 min 内恢复到（900±10）℃。②加热时间。总加热时间包括温度恢复时间须严格控制为7 min。③坩埚。要使用符合GB/T 211-2007 规定的坩埚，坩埚质量为15～20 g，坩埚盖子必须配合严密； 要用耐热金属做的坩埚架，受热不能掉皮。

测定挥发分产率的作用[3]有：

1）表征煤的煤化程度。煤的挥发分产率随煤的煤化程度的加深而逐渐降低，根据煤的挥发分产率可初步判断煤的煤化程度，估计煤的种类。

2）确定煤的加工利用途径。煤化程度低、高挥发分产率的煤，适于作低温干馏原料，也可作为气化原料；挥发分产率适中、固定碳含量高的煤，粘结性较好，适于炼焦和作燃料。

3）估算煤的发热量。因挥发分和固定碳是煤中的可燃成分，煤的发热量就是靠这两者充分燃烧得到的，因而可根据挥发分产率利用经验公式来计算各种煤的发热量。

2 基准换算[4]

所谓“基准”，简称“基”，是指分析结果以什么状态下的煤样为基础而得出的。基准若不一致，同一分析项目的计算结果会有很大差异。

为了统一标准和使用方便，煤的工业分析、元素分析及其他煤质分析中，其分析结果都用简单的符号表示各个分析项目。在表示实验室分析结果时，一般采用空气干燥煤样，因而所得的直接结果为空气干燥基数据。但为了其他用途，这些分析数据往往需换算为其他的基准来表示，常用的基准有空气干燥基（ad）、干燥基（d）、收到基（ar）、干燥无灰基（daf）和干燥无矿物质基（dmmf）。

实际工作中，灰分产率为干燥基灰分产率，硫分为干燥基全硫，挥发分产率为干燥无灰基挥发分产率。因而一方面需把实验室的分析结果由空气干燥基换算为其他的基准，另一方面，分析项目的基准不同，分析结果也不同，从而使同类分析项目没有可比性。

3 数据分析与讨论

在实际工作中，有些基层化验人员和煤质管理人员对基的表示和换算了解得并不是很清楚，往往化验数据是什么就在检验报告上填写什么，很少关注基准的问题。这会给有关工作造成很大的影响。以下对晋能集团有限公司的煤样在不同基准下的换算结果进行分析讨论。

晋能集团有限公司所属煤矿涵盖了从长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2 中粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤到无烟煤共11 个煤种，煤种齐全，品种繁多，在数据报送中出现的问题也多。下面先以弱粘煤的基准表示为例进行说明，表1 为其2 个样品的工业分析和全硫测定结果，化验方法分别按GB/T 212-2008 和GB/T 214-2007 规定进行，并参考文献[5]以保证化验准确性。

表1 弱粘煤的工业分析和全硫测定结果

化验室直接测定出的数据是空气干燥基结果，而实际工作中灰分产率和硫分对应的是干燥基，挥发分产率对应的是干燥无灰基，这就需要进行基准的换算[6]。表1 中1#样灰分产率换算Ad=Aad×，结果为Ad=25.78%； 挥发分产率换算，结果为Vdaf=29.33%；硫分换算，结果为St,d=2.09%。从换算结果可以看出，空气干燥基换算为干燥基时，结果差距不是很大。主要是由于空气干燥状态下的煤中水分很少，所以对结果的影响并不大，这样对两个基准下的灰分产率、硫分的结果影响较小（Aad=25.32%，Ad=25.78%，仅相差0.46 个百分点；St,ad=2.05%，St,d=2.09%，仅相差0.04 个百分点）。然而，对干燥无灰基挥发分产率的影响较大（Vad=21.38%，Vdaf=29.33%，相差7.95 个百分点，相对标准偏差为27.10%）；尤其是在煤质较差的情况下，空气干燥基状态下的灰分产率越大，测定结果和换算结果的差距就越大。比如表1 中的2#样检验结果，测定数据为Mad=1.84%，Aad=44.10%，Vad=22.00%，基准换算后Vdaf=40.70%，这样空气干燥基和干燥无灰基状态下的挥发分产率相差18.70 个百分点，相对标准偏差高达45.94%。

由于挥发分产率在两个不同基准下的结果差距大，以下仅选择分析不同煤种在空气干燥基和干燥无灰基状态下的挥发分产率差异。晋能集团有限公司的11 个煤种不同样品的化验结果和差异计算结果见表2。

表2 11 个煤种不同样品的挥发分产率化验结果、计算结果和偏差结果

煤种一般分析试验煤样水分Mad/%检验项目干燥无灰基挥发分产率Vdaf/%空气干燥基灰分产率Aad/%空气干燥基挥发分产率Vad/%标准偏差(Vdaf-Vad)/%相对标准偏差[(Vdaf-Vad)/Vdaf]/%1/2 中粘煤5.5613.4230.3137.417.1018.98 4.4318.1628.5036.828.3222.60 1.5929.1728.1140.6012.4930.76气煤2.458.0433.5537.483.9310.49 2.8522.1428.8638.479.6124.98 3.1745.0920.8040.2019.4048.26肥煤0.539.8432.3736.113.7410.36 0.5827.4020.3228.217.8927.97 0.5743.0321.5238.1616.6443.61焦煤0.445.7714.5415.500.966.19 0.3923.0319.6525.666.0123.42 0.5240.6712.8021.778.9741.20瘦煤0.629.6013.2414.751.5110.24 0.9318.9212.9616.173.2119.85 1.8430.4916.3124.107.7932.32 0.749.4412.3613.761.4010.17 0.6523.8512.2616.243.9824.51 0.4435.4213.0820.397.3135.85 0.2815.8811.5613.792.2316.17贫煤0.4920.429.9712.612.6420.94 0.2452.8011.6424.7913.1553.05 0.2111.917.929.011.0912.10无烟煤0.5321.4110.8713.933.0621.97 0.3240.019.6516.176.5240.32贫瘦煤

煤的空气干燥基水分（即内在水分）随煤的煤化程度加深而呈规律性变化，从烟煤到年轻无烟煤，内在水分逐渐减小[4]。表2 中从肥煤到贫煤、无烟煤基本上Mad＜1%；不粘煤、弱粘煤、1/2 中粘煤基本上Mad＜3%；长焰煤、气煤稍高点，基本上Mad＜5%。所以相对来说，空气干燥基水分对干燥无灰基挥发分产率与空气干燥基挥发分产率之间的相对标准偏差影响较小，而空气干燥基灰分产率的影响就比较大。

当前可供开采的煤炭资源存在埋藏深、机械化开采程度高的特点，导致原煤中矸石含量高，原煤的灰分产率大。分析晋能集团有限公司目前72 座生产矿井煤的质量指标，原煤灰分产率均在20%以上，高的可达40%以上。这样往往导致干燥无灰基挥发分产率与空气干燥基挥发分产率之间的相对标准偏差都很大。所以，相对来说，更应重视空气干燥基灰分产率对不同基准表示的挥发分产率的影响，如表2 中空气干燥基灰分产率引起的干燥无灰基挥发分产率与空气干燥基挥发分产率之间的相对标准偏差甚至可高达50%以上。对表2 中的空气干燥基灰分产率和相对标准偏差进行线性拟合，结果见图1。

图1 空气干燥基灰分产率与相对标准偏差的关系

4 结语

干燥无灰基挥发分与空气干燥基挥发分之间的相对标准偏差受空气干燥基水分和空气干燥基灰分共同影响，因而干燥无灰基挥发分与空气干燥基挥发分之间的差异往往很大。尤其是当煤中空气干燥基水分或空气干燥基灰分较高时，其中又以空气干燥基灰分的影响更应高度关注，其引起的相对标准偏差甚至可高达50%以上。因此，化验员在数据报出时，必须标明各检验项目的基准，否则同一检验项目经常会差距巨大，没有可比性。

1）煤的干燥无灰基挥发分产率与空气干燥基挥发分产率之间的相对标准偏差受空气干燥基水分和空气干燥基灰分产率共同影响，因而煤的干燥无灰基挥发分产率与空气干燥基挥发分产率之间的差异往往很大。

2）煤中空气干燥基水分与空气干燥基灰分产率相比，更应关注空气干燥基灰分产率对相对偏差的影响。

3）无论是煤化程度低的烟煤还是煤化程度高的贫煤、无烟煤，空气干燥基灰分产率越大，干燥无灰基挥发分产率与空气干燥基挥发分产率之间的相对标准偏差也越大。遇上原煤空气干燥基灰分产率大于40%时，挥发分产率的相对标准偏差甚至可高达50%以上。

4）化验员在填写数据报告时，必须标明各检验项目的基准，否则同一检验项目会差距巨大，并且相互间没有可比性。