浅谈煤质化验操作中存在的问题与误差控制

＊杨红红

（山西安标检验认证有限公司 山西 030031）

我国煤炭资源储量丰富，但是作为主要的热量供应能源，随着社会经济的不断发展，各个领域对于煤炭的需求量与日俱增，同时对于煤炭的质量也作出更高要求，而煤炭化验就是关系到煤炭质量的关键步骤。由于煤炭化验涉及到的操作步骤十分复杂，因此要求操作人员具备极高的专业素质，从而满足行业发展需求。煤炭化验过程中误差是影响化验结果的主要因素，因此要采取一定措施将化验过程中可能产生的误差控制在一个合理的范围内，为后续煤炭资源的生产利用提供保障。

1.煤质常规化验操作流程

（1）煤样的采集。对于煤质化验操作来说，煤样的采集是首要步骤，且煤样选取的质量直接关系到后续化验结果的有效性，因此煤样的采集工作十分重要，相关工作人员要给予足够重视。煤样采集工作的目的是通过对煤样的选取及分析，使结果能够客观代表普遍煤炭特性，从而便于后续煤炭生产相关工作的开展。煤样采集时，要严格遵守行业相关要求和规范，选取最具有代表性的煤样，切实保障后续煤质化验结果的准确性和适用性。与此同时，煤样选取过程中还可以科学合理地运用数理统计原理，用来规范煤样采集流程，以此对煤样选取的代表性提供进一步保障。

（2）煤样的制备。煤样的制备工作会受到很多外界因素影响，且需要借助科学的制备设备，完成对煤样的破碎、缩分、干燥等操作。在实际制备过程中，如果煤样含水较高，可能无法顺利通过破碎机和缩分机，需要先将其破碎小于13mm后再使用特定的九点法缩分，大概重量为2kg。值得注意的是，在使用九点法对煤样进行缩分时，一定要严格按照国家行业相关规定来完成。在煤样制样室内通常会有强烈的空气对流，有时候还会伴随着温度的提升，这些不可控制的外在自然环境对煤样的制样工作带来了较大的影响，使煤样结构性质不稳定。因此在制样过程中，操作人员需要严格把控制样流程，确保每个环节都准确无误符合标准，控制好制样室中的环境，如水源热源等，还要确保没有能引起空气强对流的现象发生，避免空气对流加快煤样水分蒸发，造成煤样出现水分损失等现象。煤样采集后装入密封性好的密闭容器中进行保存，如带有密封胶圈的采集桶、含有内胆的皮袋等等，以此来减少煤样制取过程中的全水分损失，进而得到最具有代表性的完整煤样。

（3）煤样的工业分析。煤样的工业分析是煤质常规化验工作的重要部分，通常指的是对煤样发热量、挥发分、灰分、含硫量、碳氢元素等进行全面综合的分析测定。通常在检测分析结束后还要进行重复操作，将多次操作的结果进行对比分析，以此判断检测结果的准确性。在煤样的工业分析过程中，工作人员要着重考虑如何减少煤样采集时间，避免在煤样采集过程中出现因存储间隔时间长，导致煤样发生全水分损失等问题。煤样分析过程要保证煤源符合标准，工作人员还要做好机械采样装置的维护工作，确保设备运行稳定，以及保障采样方案的合理性等等，这样才能有效减少煤样采制过程性质发生改变。

2.煤质化验操作具体内容

（1）检测发热量。煤炭的发热量可以被当作判断煤质优劣的衡量依据，因此检测发热量是煤质化验操作过程中重要的环节之一。在进行煤炭发热量检测时，要使用专业的仪器设备，同时要满足以下几个条件：

①煤炭发热量检测需要独立的实验室。煤质化验实验室环境如图1所示。

②要控制好实验室的温度，将室温控制在15～30℃之间，并将误差也控制在1℃之内，以免因环境温度变化过快对煤质化验过程造成不利影响。

③为了防止实验室内部出现空气对流现象，要尽量关闭门窗。

④将实验室的门窗位置布设在北面，避免阳关直射进实验室内。

⑤煤质化验过程中需要确保煤炭可以充分燃烧，因此要保证实验室内的氧气量充足。

⑥煤质化验过程中要严格遵守操作标准和操作规范，避免化验过程受到人为因素的影响。

（2）检测挥发分。挥发分指的是在合适的温度环境下，让煤样和空气隔绝，再进行加热后产生的气体的总量。挥发分也可以被当作判断煤质优劣的衡量依据，检测挥发分的具体过程是先将1g选中的煤样放进坩埚中，再将实验温度调至900℃，在这样的实验温度下加热7min，最后通过计算得出该煤样的挥发分。煤样检测出的挥发分含量越高，代表煤样的质量也越高，技术人员可以根据挥发分检测数据来判断不同质量煤炭的使用范围和具体用途[2]。

（3）检测水分。煤炭中含有一定量的水分，由表层水分和内在水分两部分组成，煤炭的内在水分也叫固有水分，是煤炭本身毛细管中存在的水分，而表层水分存在于煤炭表面，是有利水分。在通常情况下，煤样水分含量越高代表煤可燃性越低，发热量也随之降低，且运行成本也会越高。通常水分含量有一个合理的范围，在这个范围内煤炭的可燃性都不会受到较大程度影响，但是当煤炭含水量超过11%时，煤炭的可燃性极低，甚至无法维持设备的正常运行。由此看来，在煤质化验过程中，对于煤样水分的检测对于煤炭质量的保证具有重要意义。煤样分析设备如图2所示。

图2 煤样分析设备

（4）检测灰分。灰分指的是煤样在充分燃烧后留下残渣的量，除此之外，当实验环境温度达到815℃时，对煤样进行加热燃烧后残留的物质也在灰分的检测范围内。在煤炭的燃烧过程中，灰分会吸走部分热量，因此在煤质化验时检测出来的煤样灰分越高，就越会对运行设备造成不利影响。在煤质化验过程中通常会使用石棉板和灰皿在高温环境下进行灰分检测，检测过程应严格遵守操作标准和规定，确保灰分检测结果的准确性。

（5）检测含硫量。煤炭本身存在一定量的硫，可以投入使用的煤炭含硫量要在一个合理的范围内，一旦超出这个范围就极有可能影响设备的正常运转，且还会对设备仪器造成一定程度的腐蚀[3]。通常在进行煤样含硫量检测时，会采用高温燃烧的方法和艾氏重量法。在煤质化验过程中对于煤样含硫量的检测能够直接影响到煤炭的使用效率，是十分关键的煤炭化验步骤。

（6）检测碳氢元素。在煤质化验过程中，煤炭的碳氢元素含量也可以被当作判断煤质优劣的衡量依据，检测煤样中碳氢元素主要采用的是三节炉检测法。第一节电炉是煤样燃烧的场所，第二节电炉用来燃烧没有在氧化反应中发生反应的物质，第三节电炉主要起到补充燃烧的作用，用以保障煤样得以充分燃烧。需要特别注意的是，采用三节检测法进行煤样碳氢元素检测时，需要确保整个检测过程所处环境保持密闭。将煤样充分燃烧后，煤炭中的含有的所有碳氢元素都会转化成水和二氧化碳，只需要检测水和二氧化碳的含量就可以检测出煤样中的碳氢元素含量。此外，在反应完成后，要使用合理的吸收剂定量吸收水和二氧化碳，以此来确保检测结果的准确性。

3.煤质化验操作中存在的问题

（1）煤样选取中存在的问题。在煤样选取过程中普遍存在的问题是没有进行均匀布点采样，选取的煤样不够具有代表性，导致后续化验结果也没有什么参考效用。比如在进行煤炭采样时只选取煤层表面的煤，表层煤颗粒度大，下层的煤受到重力等因素影响颗粒度较小，煤炭颗粒度不均将导致化验结果和实际情况有偏差。还有一种情况是选取的煤样颗粒度不足或者煤样质量不达标，没有按照标准操作，导致化验结果有误，会直接影响到后续煤质化验过程。如图3所示为煤样选取过程。

图3 煤样选取

（2）煤样制作中存在的问题。在煤样制作过程中也存在很多问题，比如制作时出现煤样破碎、煤样混合不均匀等情况。大多数技术操作人员仅仅是按照操作步骤进行煤样制作，忽略了保护煤样原本的形态，然而不影响煤炭原有品貌也是煤样制作中需要注意的原则。煤样破损后煤样原本的结构和性质也很有可能会发生改变，这样一来制作结果将会和实际情况不符，结果将不具备准确性和代表性。除此之外，将煤样进行干燥时，没有控制好环境温度也会导致煤样破损，也会影响到后续制作结果的准确性。

（3）煤样化验分析中存在的问题。在煤样化验分析过程中也存在大量的问题，部分操作人员对于分析操作技术掌握不熟练，且不了解煤样结构和特征，导致分析过程不规范，不符合操作标准，导致分析结果受到人为因素影响和现实相比存在较大偏差[4]。

4.煤质化验操作中的误差控制

（1）化验环节的误差控制。煤质化验主要分为选取、制作和分析3个环节，首先在煤样选取时应该严格按照国家标准规定进行选取，避免发生不均匀取样问题，要在选取过程中做好煤炭性质数据统计表，选择最具有代表性的煤样。其次在煤样制作过程中应该将煤样按照性质类别的不同进行编号，选择出最具代表性的煤样后就可以按照标准步骤进行煤样制取。且煤样制作过程中需要进行破碎处理，要确保破碎一次完成，避免后续煤炭受到二次破碎后结构性质发生改变，影响到化验结果的准确性。最后，在煤样分析过程中，要提高操作分析人员的专业素养，企业应定期对工作人员进行专业技术培训[5]。整个煤质化验过程中操作人员都应该严格遵守行业标准和操作规范，从而彻底避免人为因素对化验结果带来的不利影响，防止结果出现误差。煤样制作分析过程如图4所示。

图4 煤样化验分析流程图

（2）检测发热量环节的误差控制。煤炭的发热量可以被当作判断煤质优劣的衡量依据，发热量检测是煤质化验操作过程中重要的环节之一，这个过程对于环境温度要求较高，需要保证检测环境温度在15～20℃之间，在这个环境温度下煤炭样品的结构会更稳定。众所周知，检测发热量的环节中会是使用到量热仪，量热仪在使用前需要保证环境温度在室温情况下保持稳定状态，在这种情况下完成发热量检测更省时省力，避免检测过程受到其他外界因素影响等导致结果出现误差。除此之外，发热量检测环节需要检测设备保持密封状态，防止出现设备泄漏现象，为后续化验结果的测定带来不利影响。

（3）检测硫含量环节的误差控制。若想实现对硫含量检测环节的误差控制，首先要利用催化剂将煤样进行分解，将煤样中的硫元素转化为硫氧化物的形态。结合化学相关知识可以得知，碘化钾中的碘粒子可以吸收二氧化硫，因此首先将碘化钾溶液电解处理，然后用来吸收分解后煤样中产生的硫氧化物。整个操作过程需要特别注意，重视空气流量计的调节，做好检查工作，并提前设定好搅拌设备的运行速度。电解碘化钾时，如果出现pH值小于1的情况，一定要及时更换电解液，避免因此导致结果出现误差，做好硫含量环节的误差控制[6]。

（4）检测挥发分环节的误差控制。若想实现对挥发分检测环节的误差控制，关键在于设备的检查工作。挥发分检测环节要应用到马弗炉、坩埚，因此首先要提前检查马弗炉是否能够正常运转，确保设备在最佳的工作状态，避免因设备本身原因造成的结果误差，检查过程也要严格遵守国家的标准和规范。其次，要通过对坩埚的裂口、畸形等情况进行排查，检查坩埚的稳定性，避免稳定性不高导致挥发分产量出现问题。最后，对焦渣进行科学判定，焦渣的判定结果可以直接影响到挥发分的产量，且也会影响到煤样的粘性等性质。

5.结束语

综上所述，煤质化验过程中存在很多问题，都可能导致化验结果出现偏差，影响生产煤的质量。但是误差是无法避免的，只能采取相应措施将误差控制在一个合理的范围内，尽可能地减小误差。在煤质化验过程中操作人员要严格遵守操作规范，避免人为因素造成的误差。同时加强煤质化验过程中的管理工作，建立专业的管理系统，使管理过程信息化、流程化。这样一来才能够有效提升化验结果的准确性，为火电厂的经济效益和正常运营提供一定保障。