煤质化验技术在火电厂的应用及常见问题探讨

张仲兵；陈法刚

（三河发电有限责任公司，三河065201）

0 引言

我国人口数量正处于不断增加的状态，人们对于电能的需求也在逐步提升，火电厂为了可以满足人们对于电能的需求也必须要增加电能产量，而发电效率则会受到煤炭质量的影响。为了提高火电厂运行的安全性以及产量稳定性，必须要对煤炭的质量实施有效化验，分析煤炭中的各项成分是否符合标准和规定，为火电厂发电工作的开展提供高质量煤炭。在煤炭化验过程中会使用到各种类型的化验技术，然而由于火电厂化验人员工作能力不足，无法合理应用煤质化验技术，进而影响了煤炭质量化验效果。面对这些问题火电厂必须立即采取有效干预措施，否则会对后续火电厂的发展和运营产生不良影响。

1 煤炭质量化验技术在火电厂中的实际应用

在火电厂的日常运行过程中煤质化验技术有着较为广泛的应用，能够对煤炭实施有效化验，分析煤炭中的各种成分，具体应用如图1 所示。煤炭是火电厂发电时所需要使用的重要燃料，目前人们用电需求量不断增加，发电过程中使用的煤炭量也有所提升，必须要合理选择煤炭才能够有效提升火电厂生产效率、控制发电成本投入，为火电厂的可持续发展提供重要的助力。

1.1 对煤炭发热量实施检测

发热量能够对煤炭的质量实施有效衡量，因此需要对煤炭的发热量实施有效检测才能够对煤炭质量进行直接评估，发热量检测时需要满足多个化验条件，否则会影响到化验技术的应用效果。第一，当对煤炭发热量进行化验检测时需要设计独立的化验实验室，不能和其他化验工作共同进行，这不仅能够防止化验结果受到外界因素的影响，还能够提升化验安全性。第二，在检测化验过程中需要控制实验室温度，每次测定室温变化不超过1 摄氏度，温度应当保持在15℃到30℃，这一温度能够为化验提供有效的温度条件，在化验过程中也需要注意温度是否出现剧烈变化。第三，在发热量化验过程中应当将化验室内的门和窗户关紧，如果在化验室内部存在空气对流，极其容易引起安全事故的出现。第四，应当尽量避免阳光直射入实验室内部，尽量在实验室的北面设计门和窗户，能够避免阳光所产生的热量影响到煤炭发热量检测结果。第五，氧弹内部必须要拥有充足的氧气，确保煤炭在化验过程中能够完全燃烧，否则会使化验结果出现低于正常值的现象。

1.2 对挥发分实施检测

挥发分在化验和检测过程中需要将煤样和空气隔离，隔离完毕后对其进行加热，收集加热后所产生的气体总量以及液体总量数据，由此来获得煤炭挥发分。在进行该项检验工作时首先需要选择一定量的样品煤炭，通常选择量均为一克，将煤样放进到坩埚的内部，盖上坩埚盖，坩埚的加热温度需要控制在（900±10）℃，在这种环境下进行7 分钟加热处理，加热完毕后计算产生的液体总量和气体总量。如果液体总量和气体总量较高，则代表煤炭挥发分较高，质量也较高，通过这一数据还能够对后期煤炭的应用提供一定的指导作用。

1.3 煤炭中水分含量实施检测

在进行水分含量检测时需要对煤炭的内在水分以及煤炭表层水分进行检测，这样能够确保水分含量检测的准确性。内在水分多数存在于煤炭的内部，通常也被叫做固有水分，表层水分存在煤炭的表面或者煤炭的各个细缝中。煤炭中水分含量越高，那么代表煤炭的可燃性越低，所能产生的热量也较低。一般来讲，将11%作为煤炭水分含量的标准，如果水分含量超出这一标准则会严重影响煤炭本身的可燃性，如果大量使用这类煤炭甚至会影响到设备的正常工作和运转。并且煤炭中的水分会增加煤炭的重量，在运输过程中也需要投入更多的运输成本，对于火电厂成本投入的控制会起到不利影响。

图1 煤质化验技术在火电厂中的应用

1.4 对煤炭灰分实施检测

灰分是指当煤炭完全燃烧之后所产生的残渣，完全燃烧是指在煤炭内部所包括的所有可燃物燃烧完毕后，因此在化验过程中需要注重煤炭是否完全燃烧。灰分同时还包括当处于815℃的环境下，煤炭在接受加热处理后仍然存在部分无法完全分解的物质。灰分一般来讲并不会产生热量，且灰分还具有吸收热量的作用，因此根据灰分这一特点来看，如果煤炭中含有大量的灰分，则会严重影响煤炭发热量，也有可能会影响到锅炉装置的正常使用。在进行灰分化验的过程中，需要使用到灰皿以及石棉板两种材料，同时需要保证化验温度，注重化验步骤的进行和开展，以此确保能够得到准确的灰分化验结果。

1.5 对煤炭含硫量实施检测

煤炭在燃烧时会产生其他气体，包括二氧化硫、硫化氢等，这些物质流入空气中之后会给空气质量造成严重影响，如果没有对其进行有效处理会使得空气污染加剧，无法落实国家所提出的节能环保以及可持续发展政策。煤炭中所含有的硫分越高，那么会更加容易对火电厂发电设备造成腐蚀作用，严重时还会让锅炉出现结焦的现象，严重降低了锅炉的工作效率、缩短了设备的使用寿命。因此当对煤炭质量实施化验时应当通过高温燃烧的方式来检测煤炭中的含硫量，或者也可以选择艾氏重量法进行检测，也能够取得较好的化验效果[1]。

1.6 对煤炭碳氢元素含量实施检测

在目前的煤炭质量化验时，也需要重视对其中碳氢元素的化验，碳氢含量是否过高也会影响到煤炭的质量。在检测煤炭碳氢元素的过程中需要应用到的是三节炉检测法，利用三节电炉来确保煤炭能够完全燃烧。第一节电炉的应用目的在于将样品煤炭进行燃烧；当煤炭燃烧后会产生氧化反应，第二节电炉的应用目的在于促使没有产生氧化反应的物质进行燃烧；第二节电炉的应用目的在于补充上述两个燃烧过程，为煤炭的完全燃烧提供重要支持。在应用三节炉检测法时，必须要保证检测空间的密闭性。

2 煤炭质量化验技术在应用过程中存在的问题

2.1 煤炭样品采取时存在问题

第一，采样布点存在问题。当选择煤炭样品的过程中，经常出现采样布点不均匀的问题，布点不均匀会使最终选择的样品不具备代表性，不能够对煤炭的质量进行有效分析，会影响到化验工作的开展效率。第二，采样数目存在问题。采取煤炭样本的数量是影响化验结果代表性以及准确性的关键因素，在进行样本数目采取时，如果没有按照有关标准进行会对最终的化验结果造成一定影响。第三，采样质量存在问题。虽然煤炭样品的采样目的在于评估煤炭的整体质量，但是在进行取样过程中也需要重视采样质量，否则会使化验结果出现片面性的问题。第四，煤炭样品单元制作存在问题。在进行单元制作的过程之中需要结合多种因素实施分析和考虑，然而多数工作人员均没有意识到这些外界因素，进而使得所采取的单元和煤炭质量化验标准出现不一致的问题。

2.2 煤炭样品制作过程中存在问题

在进行煤炭样品制作时需要对煤炭实施多个环节的处理，包括破碎处理、混合处理、缩分处理以及干燥处理等，如果其中一个环节的处理方式出现错误，均会影响到最终煤炭样品的制作效果。以破碎处理环节为例，当对煤炭样品进行破碎时，应当选择合理的破碎方法，如果破碎方法不当，会使煤炭样品出现完全破碎或者未达到破碎要求的问题，或者会影响到煤炭破碎后的颗粒度，进而导致煤炭中的水分流失。在对煤炭样品进行混合时没有保证均匀的状态、煤炭样品留用类型不合理以及干燥温度不合理均是煤炭样品制作过程中存在的常见问题。

2.3 对煤炭样品实施工业分析时存在问题

2.3.1 工业分析方法选择不正确

工业分析方法是处理化验结果的重要方式，能够对样品实施有效分析，进而获得更加准确的化验结果。然而目前在选择工业分析方法时经常会存在往往不合理的问题，这是由于工业分析方法类型过多，且不同方法拥有不同的适用范围，分析人员无法结合实际工作需求合理选择工业分析方法。在这种情况下，如果应用不合理的工业分析方法会对煤炭样品化验质量带来直接的不良影响。工业分析方法对于煤炭质量化验来讲是重要的工具，工具选择不合理则会严重影响到后续工作的开展，无法选择出高质量的煤炭。

2.3.2 煤炭样品化验和分析人员专业性不强

首先，在煤炭样品化验工作过程中，工作人员缺少专业的化验意识会影响到化验结果，在这种情况下会使所收集到的化验数据存在不准确的问题。煤炭样品化验人员工作专业性不高会直接影响到分析人员后续工作的开展，然而在分析人员队伍中也存在着工作质量低、专业性不强的问题。除去分析人员无法合理选择分析方法后还存在分析操作不熟练、分析失误过多等多种问题，在分析时无法及时寻找到自身出现的问题，并且即使寻找到问题，也无法采取有效措施进行干预和解决。这就使得最终的分析结果出现问题，对后续火电厂发电时煤炭的选择造成影响。

2.4 煤炭质量化验指标控制不到位

在进行煤炭质量化验过程中，必须要对多项指标实施有效控制，才能够为化验提供更好的化验环境，进而提升化验结果准确率。首先需要对时间控制指标进行管理，在做挥发分化验时，需要确保煤炭样品在高温炉内燃烧7 分钟；灰分化验时，煤样要在815℃下保持1 小时，然而在实际的燃烧时间控制时，经常会出现燃烧时间过短的现象，煤炭样品燃烧不充分，无法及时获取煤炭样品质量有效数据。其次，需要控制煤炭质量的含硫量指标。当含硫量过高时，及时通知输煤值班员掺配低硫煤，否则当煤炭在燃烧过程中释放大量的含硫气体，会给锅炉造成一定的损伤，也会给外界空气造成影响。最后，需要对温度指标进行控制。当实施煤炭质量化验时，挥发分实验应当将煤样放置在900℃的环境下，部分时候温度无法达到900℃，或者温度过高[2]。

3 解决煤炭质量化验技术在应用过程中存在问题的有效措施

3.1 加强化验人员和分析人员的培训

煤炭质量化验技术主要是由化验人员所进行操作的，因此人为因素是导致化验结果不准确和质量下降的关键因素，必须要加强对化验人员进行培训，提升化验人员的综合能力，以此来加强煤炭质量化验技术的应用效果。目前火电厂现有化验人员和分析人员工作素质较低，并且该类人员普遍年龄较大、学历水平比较低，不具备新型的知识结构以及专业能力，缺乏一定的责任意识，在化验工作过程中极其容易出现操作失误的问题。针对目前存在的人员工作问题，有关部门需要积极开展培训活动，对化验人员讲解正确的操作方法以及操作要点，强化化验人员对煤炭质量化验的认知水平，确保煤炭质量化验每一个操作环节的准确性。对于化验结果分析人员讲解目前新出现的分析方法，提升分析人员的分析能力。专业技能的提高能够为煤炭质量化验提供重要的质量保障，同时也能够改善现有火电厂工作人员结构队伍，对于电厂未来发展也有着重要的促进作用。除此之外，还需要对化验人员和分析人员实施责任意识渗透，以完善的责任制度以及考核机制，强化化验人员和分析人员对自身工作重要性的认知，促使其能够形成主动开展质量控制的意识。按照考核结果对化验人员和分析人员实施一定的奖励，可以让工作人员自身产生积极性，进而促使化验人员和分析人员主动提升自己的专业技能。

3.2 对煤炭采样工作质量和制样工作质量实施质量控制

由于煤炭自身的性质较为特殊因此要对煤质化验过程中的具体程序也具有复杂性，这就要求在实际化验过程中，需要严格依照标准要求来进行采样和制样并对其中具体细节进行严格控制确保操作的规范性减少误差发生的可能。具体采样时要确保采取的样品要具有代表性利用标准的采样工具，保证煤炭取样的均匀性所采取的子样也要与规定要求相符。在制作过程中要严格按照制样流程和工序进行规范操作这样利用少量样品即能够将煤炭性能的真实情况更好的反映出来。

3.3 使用合理的化验方法

在进行化验的过程中必须要合理的使用各种方法，比如当控制干燥误差出现时，应当按照煤炭样品的实际情况选择干燥手段，以此来提升干燥效果。例如可以将较大的煤炭样品放置在钢板上方，使其能够完成自然风干，如果对于煤炭样品存在特殊需求，应当利用烘干的手段完成干燥处理。在进行干燥处理时，务必要保证外界因素不会影响到煤炭的原有性能。

3.4 完善煤炭化验信息化管理系统

随着我国信息技术的快速发展，火电厂也应当不断引进各种信息化管理系统，在火电厂中营造信息化管理体系，以计算机为核心，提高各项工作的管理效率。火电厂发展规模的不断扩大，在进行煤炭化验时所需要检测的样品数量有所增加，如果仍然使用人工的方式实施化验和分析工作，无疑会增加化验人员和分析人员的工作压力。在此基础上需要建立信息化管理系统，将化验所得数据上传到数据库中，利用大数据技术对其进行分析和处理，以此来确保能够在短时间内完成信息分析，得出更加精准有效的化验结果。目前随着智能技术、传感技术水平的不断提升，部分火电厂中需运输煤炭的车辆根据有关提示即可完成煤炭自动采样以及自动合成，并对其实施智能化检验[3]。

4 结束语

火电厂是我国电力系统中必不可少的机构组织之一，承担着重要的发电责任，要想为人们更好、更稳定的供应电能就必须要合理的选择煤炭。煤炭质量化验技术在火电厂的日常工作中占有重要地位，作为有关管理人员必须要认识到这一技术的重要性，在进行煤炭质量化验时按照有关标准和质量控制指标进行操作，确保化验环节的规范化程度。同时也需要定期对自身的化验情况进行检讨和分析，从中得出技术应用存在的问题，进而及时制定有效的干预计划和干预方案，来减少化验误差的出现几率。为了能够对化验数据实施更加合理的分析，火电厂需要不断引进各种信息管理手段和技术，构建信息化煤炭质量化验流程，进而提升煤炭质量化验结果分析效率，提升化验结果准确性。