山西矿区动力煤氢值经验公式的研究

徐丹丹

中国煤炭工业秦皇岛进出口有限公司 河北秦皇岛 066000

氢元素是煤的五大元素之一，在工业生产中，氢元素含量用来推算燃烧设备的理论燃烧温度以及计算锅炉燃烧中的热平衡；在气化工业中，根据他们氢元素含量用来计算煤炭气化时的物料平衡；在动力煤贸易中，氢元素含量用来计算用于计价的收到基低位发热量。目前，常用的氢元素含量测定方法有三节炉和二节炉法、电量——重量法、非色散红外吸收法。三节炉和二节炉法、重量——电量法，测定精确度高，但测定过程繁琐、费时；红外吸收法，操作方便快捷但设备成本和耗材费用较高。因此，在监督、估算、验收等精确度要求不高的情况下，可用计算氢值替代测定氢值，以减少经济、时间和人力成本。

1 实验概述

1.1 数据来源

对日常收到的山西矿区的动力煤煤样根据煤种进行随机抽检，保证所抽检的煤样全覆盖所能接触到的所有山西矿区动力煤煤种，每个煤种抽取4-6个煤样，总共抽检22个煤种，119个煤样。

1.2 执行标准

空干基水分、灰分和挥发分的测定执行标准GB/T212-2008《煤的工业分析方法》，发热量的测定执行GB/T213-2008《煤的发热量测定方法》，氢值测定执行GB/T30733-2014《煤中碳氢氮的测定仪器法》测定。

1.3 主要仪器设备

氢：LECO-628碳氢氮红外自动分析仪；

灰分：GW300C箱式电阻炉；

挥发分：5E-MF6000智能马弗炉；

一般分析水：BINDERFED-115水分干燥箱。

1.4 经验公式

目前，煤中氢元素含量计算公式很多，本文挑选出7个常用公式进行验证。计算公式如下：

1.5 方案实施

抽取煤样，执行上述标准进行水分、灰分、挥发分、发热量和氢值的测定，将灰分、挥发分和发热量根据GB/T483《煤炭分析实验方法一般规定》中的基态换算公式，换算成公式中需用的基态，代入公式中计算出经验氢值。用经验氢值减去实测值，得出差值。计算差值的平均值、标准差、算术平均值和95%置信区间，以衡量经验公式的适用性，采用t检验的方法分析经验氢值能否替代实测值[5]。

2 实验结果

表1 煤样实测数据

利用2.2所述方法对煤样的水分、灰分、挥发分、发热量和氢含量进行测定，部分测定结果见表1。经验氢值与实测氢值的差值，用dij表示，其中i表示经验公式代号，i=1，2，……7，j表示所抽取的煤样，j=1，2，……119，dij表示用第i公式计算出的第j号煤样的经验氢值与实测氢值的差值，部分差值统计表见表2。对差值进行统计分析，计算结果见表3。

表3 差值平方和与平均值统计表

表2 差值统计表

由表3可知，在7个公式中，公式4表现出了最优的适用性，计算出的差值平均值为-0.01，标准差为0.11，算术平均值为0.08。95%置信区间为-0.23至0.21，小于GB/T30733-2014《煤中碳氢氮的测定仪器法》所规定的再现性临界差0.40%。采用t检验法，分析公式4得到的氢值和实测氢值有无显著性差异，t检验结果为0.93，小于 t0.05，118=1.980，说明两种方法没有显著差异，可以用公式4计算出的经验氢值替代实测氢值。

3 结语