提高煤炭灰分測定準確度的有效途徑

鄧麗芬

(山西焦煤集團西山煤電責任有限公司鎮城底選煤廠，山西古交030200)

0 引言

煤炭灰分是煤炭中所包含的可燃物在燃燒之后所形成的殘渣，通過檢定殘渣的數量與成分能夠對煤炭的質量進行分析［1］。如果煤炭灰分的比例較大，則說明煤炭中所包含的可燃物含量不高而且其自身的發熱量不高。當煤炭中的可燃物進行燃燒時會吸收環境中的熱量而灰分的形成過程中也會帶走一部分的熱量，這必然會對煤炭本身的燃燒熱量產生一定的影響，嚴重的可能會在燃燒時形成熄火等問題，這對于煤炭的利用率和生產工藝來說都會產生不利的影響。因此，通過有效的控制措施促進煤炭灰分測定準確度是十分必要的。

1 煤炭灰分檢測方法

1．1 緩慢灰化法

緩慢灰化法是當前煤炭灰分測定中普遍使用的方法，也稱為仲裁法，其主要的測定過程是稱取適量的煤樣，在箱式電阻爐中以一定速度加熱至815℃ ±10℃，通過緩慢加熱的方式對其進行灰化、灼燒至質量恒定，所得殘留物的質量占原煤樣質量的百分率即為灰分產率。利用緩慢灰化法對煤炭質量進行測定的過程中，采樣方法、加熱溫度等環節都會對測定結果產生不同程度的影響［2］。

1．2 快速灰化法

相比緩慢灰化法，快速灰化法簡單、快速，對于指導洗煤廠生產有著很好的指導性作用。但易忽略其操作的準確性，因為其對于測定的操作和進樣的速度等都有著更為嚴格的要求，如果其中某個環節出現紕漏，則可能會對測定結果產生較大的影響。隨著我國工業化進程的不斷加快，越來越多的先進儀器設備應用到煤炭質量檢測工作中，也有更多的先進方法被應用到煤炭灰分測定工作中［3］。

2 提高煤炭灰分測定準確度的途徑

2．1 煤炭樣本的選取

煤炭本身的質量具有一定的不均衡性，所以在進行煤炭樣本選取時，必須要充分考慮煤炭的平均質量，采樣人員要嚴格按照國標在同一個采樣位置進行多點采集，然后再進行匯總。同時，煤炭樣本的粒度必須要均勻才能提高測定結果的準確度，因此在嚴格按照規范的程序進行制備的過程中，要保證所有的煤炭樣本粒度能夠通過0．2 mm的篩子，這是制備過程中必不可少的環節。在進行樣本的運輸時，要避免對樣本造成破壞，同時也要注意避免外部環境因素對煤炭樣品的水分和溫度所產生的影響。

2．2 煤炭樣本的縮制

煤炭樣本的縮制主要是根據相關的縮制規程來規范的，對采集到的樣本進行破碎和縮分，這樣能夠有效地提高檢測結果的準確度。在進行縮制時可以利用人工進行縮制，也可以利用破碎機進行縮制，主要的縮制流程包括破碎、篩分、摻合以及縮分幾個環節，在沒有通過上一環節處理的情況下不能進入到下一個環節，以此來保證測定結果的準確性。

2．3 煤炭樣本的稱量

稱量是影響煤炭灰分檢測結果的一個關鍵因素，實驗中所使用的天平，其精度及其準確度必須經過國家專業部門的鑒定。在稱量前首先對所使用的天平和其他儀器進行檢查，確保儀器清潔，天平刻度歸零，才能保證稱量的準確性。其次，所需要稱量的樣品盡量保證攪拌均勻，使用“轉瓶法”混合煤樣，然后在不同的部位進行采集，同時也要在不同的深度層次上進行采集，避免僅從表面稱樣，這樣才能保證測定的結果具有代表性。在進行稱量時，一般需要將器皿進行灼燒然后再冷卻至室溫，保證整個稱量過程在恒定的室溫環境下進行［5］。所稱量煤樣應符合規范，不應過少或過多，過少會使其樣品代表性變差，過多又會使灰皿底邊平攤煤樣過厚，不易燒透，灰分測值偏高。煤樣要均勻、攤平在灰皿中，使其質量不超過0．15 g/cm2。稱樣時要避免煤樣灑在瓶子或灰皿外面，從瓶內取出的多余煤樣不得放回瓶內，稱樣結束后應立即將煤樣瓶蓋嚴，以防煤樣被污染。同時在稱量的過程中也要對天平門的開關次數進行控制，避免吸收過多的水分。最后在記數時，化驗員要細心操作，避免疏忽大意、錯誤操作、看錯、記錯造成的過失誤差。另外天平內要保持絕對的干燥狀態，要注意天平內的干燥劑是否失效及時更換，同時檢測人員在接觸煤樣時要保持手指干燥。稱取煤樣前應取出干燥劑，稱灰樣質量時應將干燥劑放入天平內。

2．4 溫度的控制

溫度因素包括室溫環境和加溫的速度。當室溫處在不同的溫度時，對于煤炭灰分的測定結果也會產生不同的影響。如果室溫較低，馬弗爐中的溫度和室溫會產生一定的溫度差，這時打開爐門，煤炭在燃燒時就能夠燃燒的更加充分并且在最短的時間揮發，這時測定的結果也會不同。加熱的溫度變化對于測定結果也有著一定的影響，如果在加熱的初期溫度上升過快，對于燃燒過程中硫化物的生成比例的影響也就越大。實驗證明升溫的速度過快，則獲得的灰分測定結果就越高，如果升溫緩慢，測定結果的準確性就越高，測定的灰分值越接近標準值。因此緩慢灰化法的應用相對較為廣泛。

2．5 灰化過程的控制

灰化過程的有效性也是影響灰分測定準確度的關鍵環節，對馬弗爐設備要求較高，特別是熱電偶的校正特別關鍵，測定溫度的正確與否直接關系到灰分結果的準確性，因此，要嚴格按照計量部門規定每半年鑒定一次不能忽視。

灰化的過程就是對煤炭樣本進行燃燒的過程。在灰化的過程中對于通氣條件要進行適當的控制，煤炭樣本燃燒所產生的二氧化硫、三氧化硫在高溫狀態下會產生化學反應，對灰分產率產生影響，因此，要進行通氣控制，馬弗爐上要裝有煙囪或者在馬弗爐門上留有通風眼，馬弗爐門口應預留15 mm小縫，如果升溫過快可以將爐門口預留縫隙再調大些，煤樣在30 min內由室溫逐漸加熱到500℃，使煤樣逐漸灰化、防止爆燃，在500℃時停留30 min，使有機硫和硫化鐵充分氧化并排除，然后再將爐溫升到815℃ ±10℃保持1 h，這樣才能確保碳酸鈣完全分解。

目前煤炭灰分鑒定實驗室中所使用的儀器大多是都是需要人工對灰化的時間和溫度進行控制，在計算機技術不斷發展的背景下，越來越多的計算機技術應用到控制器中，通過電腦程序對灰化的時間和溫度進行控制，能夠有效地減少人為操作造成的誤差，也能夠有效地降低人員工作強度。需要注意的是，即使是利用計算機技術對儀器的時間和溫度進行控制，也需要檢測人員進行必要的監測，才能保證測定結果的準確性［6］。檢測人員將稱量過的煤炭樣本放入馬弗爐時，必須放入馬弗爐的恒溫區內，如果不在恒溫區內會使測定的數據誤差大，所以檢測人員應對馬弗爐的恒溫區有所判斷，用標準煤樣檢驗馬弗爐的恒溫區，確保結果準確可靠。化驗過程中要輕開輕關爐門，減小外界空氣對爐膛的沖擊。

另外，當煤炭樣本燃燒完成后，要盡量減少其在空氣中暴露的時間，因為煤炭樣本燃燒后在空氣中停留過長時間會吸收空氣中的水分，對檢測結果產生影響，實踐證明，灰渣在空中放置時間越長，煤灰吸收空氣中水分越多，結果會偏高，導致準確度降低。因此，必須要減少煤炭樣本燃燒后的停留時間，一般在冷卻5 min左右之后，便可以放入到器皿中［7］。遇到陰雨潮濕天氣，可縮短冷卻時間。

3 結語

煤炭灰分測定準確度是影響煤炭質量檢測工作中重要的內容，利用緩慢灰化法進行測定是當前應用較為普遍的測定方法。為了保證測定結果的準確性，從采樣到制備的每個環節都必須要進行嚴格的控制，嚴格執行相關的操作規范，減少誤差的產生，提高煤炭灰分測定準確度，提高煤炭質量檢測的效率。

［1］漆洪，張波．提高煤炭灰分測定準確度的探討［J］．煤質技術，2011(7)．

［2］李麗莉．如何提高煤炭灰分測定的準確度［J］．科技創新導報，2010(2)．

［3］穆海軍．影響煤的灰分測定準確度的因素［J］．技術與市場，2013(11)．

［4］王堃．淺析如何提高煤樣灰分測定的準確度［J］．煤，2013(2)．

［5］劉治青．影響灰分測定準確度的因素［J］．山西煤炭，2006(6)．

［6］王淑春，馬福長，劉綿芝．如何提高灰分測定的準確度［J］．煤質技術，2011(1)．

［7］劉艷春．提高煤炭灰分檢測精度的技術探討［J］．煤質技術，2007(6)．