煤炭质量检测技术发展与应用展望

秦晓娟

国家能源集团鄂尔多斯市神东检测有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯 017209

煤炭不仅是工农业和人民生活不可缺少的主要燃料，而且还是冶金、化工、建材等部门的重要原料。煤炭各种煤质指标参数的检测是其综合利用的基础。随着近代科学技术的发展和新工艺、新方法的应用，煤炭的用途和综合利用价值将会越来越大，促使人类更进一步认识煤、改造煤和合理利用煤。检验检测的准确性、精密度、时效性以及公正性已受到社会和市场的广泛关注和重视，智能化系统方向的研发和推广亟待实现。

1 煤质检验的意义

煤质检验在煤炭生产和利用中起到十分重要的作用。煤炭组成和性质是煤炭加工、转化、利用装置和工艺过程设计的基础。煤质分析提供准确的基础数据，是评价煤炭质量、进行煤炭交易的依据，也是保证煤炭产品质量、提高原燃料利用效率、节能减排的重要手段。近年来，我国多地出现严重的雾霾天气，在一些以煤炭为主要燃料的地区，煤的灰分、挥发分、硫含量等煤质指标关系到大气污染的有效治理，这些指标也是环保、质监部门对煤炭生产、运输、利用等环节进行监督和管理的技术依据[1]。发热量是动力煤计价的主要指标之一。煤炭生产企业或运销机构在配煤装车过程中通常基于煤质指标进行下一步操作，若出现由于煤质化验滞后而导致盲装、煤质化验结果不准确等现象，则会造成严重的后果，即或是因动力煤品质不达标而引起法律纠纷，或由于发运的煤炭热值过高而造成煤企的经济损失。煤质关系着火力发电设备的安全高效运行和节能减排目标的实现。为了保证电厂锅炉正常、高效运行，对燃煤进行煤质分析、准确实时掌握煤质指标是至关重要的环节。煤的元素组成是锅炉热力计算和燃烧工况调整的依据之一。煤的发热量是计算煤耗和热效率、燃烧设备热平衡、确定煤混和配比等的关键参数。

2 煤炭质量检测技术发展分析

对煤炭进行质量检验在煤炭的生产和贸易中有着极为关键的作用，为此，要对其予以重视，在进行煤炭检测时，要注重方法。方法标准化能够使其更加现代化的进行生产，我国煤炭检测标准化发展历程可以分成三个阶段即，起步、发展、面向国际。第一，起步阶段，是从我国上个世纪60年代一直到70年代中期。我国对煤炭进行分析检测的标准最早是在1964年，当时是借鉴了苏联的做法，制定了和苏联煤炭检测相类似的18项标准。第二，发展阶段是从上个世纪70年代中期一直到90年代初期之前，在这个阶段中，我国自主进行摸索，制定了总共43项标准，这时候我国煤炭检测方法标准已经初具规模，形成了体系。第三，面向国际阶段是从我国上个世纪90年代初期一直到现在。随着世界政治、经济、文化一体化的发展，各行各业为了走向国际，都选择采用了国际标准，煤炭行业也是如此。煤炭检测方法标准化发展的极为迅速，不仅找到了自身的特色还和国际进行了接轨，并且在努力的寻找国际上尚未明确的标准，对其进行补充。早在上个世纪80年代，我国所成立的国家煤检中心加入到国际标准化组织固体燃料技术委员会之中，中国的专家就有了和世界接轨的机会，能够掌握国际标准化要求，从而依据国际标准来对我国的煤炭检测方法做出调整，使我国煤炭检测方法标准化能够进一步的发展，更加积极的进行相关工作[2]。

3 煤炭质量检测技术应用发展策略

3.1 煤炭检测标准体系建设

目前我国煤质分析检测国家和行业标准主要涉及：煤质分析基础和管理、采制样技术、煤质参数检测方法、检测仪器、计量和标准物质等，其中主要包括：第一，煤质分析基础和管理类11项，包括煤质分析一般规定、固体生物质和水煤浆通则、实验室评定、不确定度评定、可替代方法、质量控制与质量抽查和验收等。第二，采制样技术11项，涉及煤、工业型煤、水煤浆和固体生物质燃料的人工和机械化采样、制样等。第三，计量规程和规范4项，包括煤中全硫测定仪、量热仪氧弹安全性能、煤中碳氢测定仪和煤灰熔融性测定仪。第四，标准物质技术3项，包括黏结指数专用无烟煤、煤炭成分分析和物理特性测量标准物质研制导则和应用导则。第五，煤炭检测仪器类24项，包括采制样设备在内的煤质检测专用仪器技术条件20项，移动煤流机械化采样系统检查导则、氧弹量热仪性能验收导则和中子活化型煤炭在线分析仪等。第六，煤质参数检测方法88项，主要涉及到常规成分分析和物理特性分析43项、各种工艺性能参数检测22项、常量和微量成分分析23项。

3.2 检验技术的创新发展

为满足在线快速检测煤质指标的需求，基于物理分析方法开发了多种煤质检测技术，如利用红外原理、结合微波技术的煤质水分智能在线监测方法；利用图像识别技术，在研究掌握动力煤图像预处理、图像特征选择与提取的方法和原理的基础上，基于煤炭图像特征与煤质指标数据间关系开发的电煤图像煤质指标检测方法]。基于LIBS技术开发煤质在线分析装备成为近年来煤质检验的研究热点，对测得的原煤光谱特征经有效光谱筛选、光谱平均和合理内标，进行光谱预处理后再结合适宜的建模方法，可以计算得到准确度很高的灰分、挥发分和发热量等煤质指标[3]。LIBS技术由于响应快速、实时、非接触测量，不仅应用于气力输送煤粉成分快速检测等场景，也迅速代替传统飞灰测量方法被运用至燃煤电厂的运行管理。此外，将煤质在线检测系统与车载可移动式煤质分析仪器集成，从而组成移动式煤质分析技术及装备，有助于实现采样、制样、检测三大功能一体化集成。此种系统由采样、制样、检测、车载、系统集成等部分构成，其中检测技术利用LIBS对煤中碳、氢、硫、灰分实现无源检测的优势。利用远程智能数据分析系统实现制样、煤质分析、数据的远程监控、共享、传输并自动出具报告等，也是煤质检验技术发展的重要趋向。

3.3 使用先进的仪器设备

煤炭检测方法标准化要和专业的仪器设备进行联系，从而获得更加理想的成效，所以要注意使用先进的仪器设备，不断的提高自动化设备的使用水平。在煤炭分析试验分技术委员会进行换届选举工作时，其名称也发生了改变，成为了煤炭检测分技术委员会，证明了煤炭检测技术有着非常重要的作用，其技术包含了进行分析试验所使用的方法以及专业化的仪器设备。为此要想使对于煤炭进行分析检测的专业仪器设备更加的标准化，相关部门应该提升仪器的质量，使其更好的为工作提供服务，使工作能够更加高效的开展。将专业化的仪器设备质量标准化和煤炭检测方法标准化进行联系，可以更加迅速、高效的完成相关工作，使煤炭检测工作更加的机械化、自动化，提高煤炭检测工作的技术水平。

3.4 全覆盖监控管理与质量管控频率相互促进

经过长周期的实践，在使用全覆盖视频监控管理后能够保证煤炭检验的各个环节均受到视频设备监控，因全覆盖监控系统的实时性和回放功能，使得任一时间、地点进行中或已结束的煤炭检验任务的抽查不受地域、纸质记录以及当事人口述检验过程的干扰，直接点击需要抽查的任务编号即可进行煤炭检验全过程、无死角查看。同时随着视频抽查次数的增加，如图4所示检验过程中发生的风险点问题比例稳步减少，很明显全覆盖监控管理能够有效的发现检验过程中的风险点并沟通相关检验人员加以关注，避免其对检验结果产生影响，达到质量监督的目的。

3.5 常规煤质检验技术的标准化与管理

为适应煤炭加工利用规模和交易范围日益扩大、煤加工转化技术尤其是现代煤化工技术开发和应用的需求，煤质检验技术也处于不断进步和完善中。由于煤炭检测具有受国家或行业标准约束的特征，结合现代信息技术进步，对常规煤质检验技术目前形成了向标准化、自动化、快捷化、信息化、系统化方向发展的共识。此外，考虑到煤炭在我国经济社会发展的作用及煤炭利用对生态环境的影响，与生态环境影响、环境保护相关的煤炭特性指标测量方法的研究与开发，也是煤质检验技术发展不可忽视的任务和内容。煤质检验除了在检测技术方面的发展，煤质检验过程和结果的管理也不能忽视。煤炭检测结果的完整性、合法性、可追溯性是煤质检验不可或缺的构成部分，通过构建和完善实验室信息管理系统，可以优化煤质分析实验室的业务流程、规范内部管理程序、提高工作效率、强化煤质检测质量的监测手段，并实现煤质检测数据的共享。

4 结语

综上所述，伴随着我国科技水平的提升，煤炭检验方法标准化有了更高的要求。对煤炭进行质量检测并不是一个短期就能够完成的任务，需要很长时间的努力，为此，还需要强化煤炭检测技术的创新，引入新型检测设备，提高煤炭质量检测的整体水平。