浅谈煤质化验指标的重要性及提升化验准确性的措施

兰向琼

（国家能源集团乌海能源有限责任公司，内蒙古 乌海 016045）

引言

传统的煤质分析一般采用实验室分析，实验室分析法虽具有很高的分析精度，但由于从取样到出结果，需要经过破碎、缩分、制样、化验等一系列步骤，不能及时得到煤质分析结果。同时，只取部分样品作为煤质检测数据，存在采制样误差，化验数据很难代表所有煤流的指标结果。因此，传统的煤质分析方法存在滞后性、代表性差、成本高的缺陷，以致生产时，无法根据实时煤质信息进行实时工艺调整和配置。

一、煤质化验指标的重要性

（一）发热量检测

煤质化验中的一个重要指标就是煤炭发热量，通常根据发热量指标对煤质进行分析和分类，煤炭发热量不仅为煤炭燃烧方式、燃烧设备提供选择依据，也为计算煤炭样品的耗煤量、热效率、热平衡提供数据来源，并为动力煤炭定价提供重要的数据指标依据，通过煤质化验可以保证动力煤炭发热量能够达到锅炉稳定燃烧要求。煤质化验中通常采用弹筒来检测发热量指标，将单位质量的煤炭样品放置在15-30℃的环境中，测量其充分燃烧后所释放的热量。

（二）挥发分检测

在煤炭化验过程中，挥发分技术应用主要作用是实现对煤炭质量与类型准确判断。这一技术的应用就是要求在煤炭样本和空气隔离的状态下，按照规定温度进行加热，收集到煤炭中产生气体总量。通常来说，煤炭挥发分数值越高，煤炭易燃水平越好。因此，企业生产对煤炭进行选择时，挥发分是较为重要的考虑因素，挥发分过高将会对生产造成较大影响。

（三）仪器标定

标定分为静态标定和动态标定。设备出厂前应对仪器进行静态标定，导出适合于分析样品煤类特征的工作曲线表达式，为此后的样品测定提供数据处理模型。通常，测定煤样内不同的成分要采用不同参数及模型。仪器在现场首次使用之前，需要再次进行静态标定，验证设备的运输途中是否有曲线漂移，完成之后进行动态标定，用以适应现场不同的测量条件，建立和保证正确的标定曲线对保证在线分析仪准确测量很重要。

二、煤质检测存在的问题

（一）检测问题

不同煤炭开采区域和煤层的煤炭质量有着明显区别，使得矿井出煤数量和质量不一样，毛煤的热值也不一样，每班检测的样品热值会产生±500cal/g 的波动。由于选煤厂洗选能力超出原设计能力，运输车间煤炭化验结果不及时，运销车间无法第一时间掌握产品存储和检测结果，存在着盲目装车的问题，对后续的配煤装车造成影响。选煤厂的洗选作业和装车采用自动采样机在带式输送机中采样，然后送化验室进行常规煤质化验，需要 1～ 2 h 后才能形成检测报告，检测结果存在一定的滞后性。上述原因使得运输车间煤炭配出热值检测准确度不够，存在较为严重的热值浪费问题，给选煤厂带来较大的经济损失。

（二）随机误差

偶然误差是一种出现概率较小的误差类型，导致这种误差出现的原因主要是偶然事件导致的概率性误差，由于导致偶然随机误差的原因不可预测，因此此类误差是化验过程中无法避免的误差现象。通常情况下，随机误差引起的化验结果影响比系统误差的影响小，常见的导致随机误差的原因主要包括环境因素、物理因素、人为因素等。由于这些因素是在不断变化的过程中，因此可能引发的随机误差不可预测。虽然随机误差无法避免，但是可以通过反复多次进行试验的方式来尽量地减少此类误差，从而提高煤炭化验的精确度。

（三）煤样工业分析问题

煤样工业分析主要存在以下三个方面问题：一是分析方法选择不正确。用于煤样工业分析的方法多种多样，且各有不同的适用范围，对分析方法适用范围判断不当而选择错误分析方法导致化验结果错误；二是由于人为原因，如分析人员操作不当，知识全面性不足，未能实现标准化分析；三是由于设备仪器精密性不足，或者是在测量计数方面存在误差而导致煤质化验不准确。

（四）分析误差

煤炭样品经过检测化验后，需要对原始的检测数据按照煤质化验标准进行处理分析，最终提取有价值的数据信息，数据处理分析对煤质化验结果意义重大。分析误差主要来自于煤质化验数据分析阶段，如数据分析人员由于操作软件不规范，数据分析责任意识不强，未严格按照数据处理要求进行化验分析，同时外部环境如温度、湿度等变化也会造成煤质化验结果出现分析误差。

（五）煤质化验误差

在开展煤质化验的过程中，涉及较多的环节，且有较高的技术要求，同时煤炭质量分布又存在不均匀的情况，很容易使得煤质化验工作出现偏差的情况。结合煤质化验的流程，可以将误差分为采样、样本制备以及化验误差。上文提及，导致误差的主要因素来源为样本制备误差以及采样误差，其他因素如仪器、化验方法导致的误差。煤炭为混合体，涉及不均匀的有机物、无机物，且不同煤炭存在不同的结构以及个体属性，因此煤炭采样的质量只能表示近似情况。出现采样误差的原因主要是由于工作人员操作规范性差，或是选择不合理的采样方法。对于不合理的采样方法因素，主要是不均匀的采样分布、不均匀的采样密度导致的，由于该因素的存在，实际质量与采样质量之间有较大的偏差，化验得出的结果缺少代表性。采样的工作人员出现误差主要是自身缺少相应的培训学习，或是未按照相关的要求开展化验工作，使得误差出现。对于野外采集的煤炭样本，不能对样本进行直接化验工作，需要首先进行处理、深加工工作，对样本中的杂物有效消除，并进行过筛、烘干工作。在这一过程中，如果操作人员出现不当操作，很容易导致误差出现，对化验结果的精准度造成影响。在样本制备阶段，如果出现操作不当的情况，也同样导致误差的出现。

三、煤质化验中减少误差的途径和方法

（一）取样误差控制

煤质化验中，采样是基础，由于无法实现对全部煤炭进行测定，则需通过合理抽样，选择最具代表性样本进行化验，同时需要确保采样子样数目和子样质量对应，确保化验准确性。此外，还应加大对人为因素的控制力度，确保采样流程科学、合理、符合标准要求。

（二）安装检测位置的选择与确定

为更好发挥快速工业分析仪的检测性能，需要确定合理的安装检测位置。①安装在末煤胶带中部采样机给料胶带，对煤炭样品进行破碎、缩分处理后利用该仪器进行质量检测，结果显示静态和动态测试的检测数据误差较大，因而该采样位置不可取；② 安装在装车胶带端部采样机，对煤炭样品进行破碎处理并在二次采样后进行质量检测，检测报告显示静态和动态测试的检测数据误差较大，此位置设置也不合理。对误差产生原因进行分析，确定是煤炭样品采集频率不高，采样周期大而引起的。把快速检测设置安装在装车胶带采样机弃样端，检测发现静态和动态测试的数据误差很小，该安装部位可以满足煤炭合格率检测。

（三）做好仪器设备维护及人员培训

目前，国内主要的煤质化验是由专业的试验室完成的，由于不同的实验室所具备的试验设备精密度不同，在进行煤质化验过程中可能出现由于设备的原因导致的系统误差出现，这对于煤质的化验结果造成了影响。另外，人员的检验方式对于煤质化验的结果同样也会形成一定的影响。煤质化验过程中，流程比较多而且复杂，需要具备较高的技术标准，因此对操作人员的技术水平要求较高。一些煤质化验实验室不具备这些条件，对于煤质的化验结果形成了一定的误差。为了尽量减少这些影响，一方面需要试验室搭建现代化的高精度化验设备，另一方面需要对人员进行技术培训，提高检验人员的操作水平，熟练掌握化验流程以及设备操作方式，提升整体化验精确度。这对于提高实验室的整体化验水平具有保障作用，同时也是促进行业发展的必备条件。

（四）优化采样方法

在煤炭样品采集环节，为确保样品化验数据的准确性，需要针对性质差异较大的煤炭样品，适当增加煤炭样品数量，可通过掺和样品的方式实现样品均质化，而对于大粒度的煤炭样品需要再缩分处理得到最终的样品。值得注意的是，样品破碎缩分前后都要及时清洗仪器，防止煤炭样品不纯影响化验结果的准确性。对于无法确保样品均匀性的大吨位煤炭，应多次采集不同位置的煤炭样品并汇总成总样，再进行煤质化验。

（五）对煤质化验方法选取的合理性提升

在对煤质化验方法选取的过程中，需要明确制样方法、化验方法的科学性、合理性，从而对化验流程有效简化，同时也可以借助科学的方法有效指导化验流程，对误差有效避免。在选取采样方法的过程中，需要借助国家相关的标准和要求，静止煤采样以及流动煤采样是主要的采样方法，在选择采样方法的过程中，也同时需要考虑其他方面规定和要求，如采样中子样的数目、采样点、子样最小质量等方面。对合理的采样方法有效应用，能够对整体煤炭的质量有效描述。为了对煤炭中不均匀性问题有效解决，对于存在较大差异的煤矿，要注意均匀划分煤堆，明确采样单元以及总样。

结束语

煤质化验室是确保煤炭资源质量的重要保障环节。而在煤质化验过程中极易由于各方面原因导致煤质化验出现不准确问题。化验人员必须严格遵守煤质化验控制指标，加强化验技术管理，明确操作步骤，对化验过程中可能出现的问题采取有效预防措施，确保煤质化验结果的高度准确，更好地为煤炭资源开采与应用提供有效参考依据。