煤質分析儀器在氣化用煤技術中的應用

賈桃桃

（山西潞安化工集團煤基清潔能源有限公司，山西 長治 046200）

0 引言

煤炭資源是占據關鍵地位的戰略資源類型，對于煤炭資源而言，按照其實際發生的碳化程度高低水平，通?？梢詫⑵鋭澐殖赡嗵?、褐煤、煙煤、無煙煤以及亞煤等復雜多樣的表現類型。在上述的多種類型中泥炭資源的碳化程度最低，無煙煤資源物質的碳化程度最高。從化學物質組成結構角度分析，煤炭資源主要由有機物和無機物共同組成，有機物成分主要由碳元素、氫元素、氧元素、氮元素、硫元素等共同組成；無機物主要指的是礦物質成分和水，而碳元素、氧元素、氫元素、氮元素以及硫元素物質成分含量水平，是評價確定煤炭資源物質優劣的關鍵因素。

1 全自動工業分析儀的操作分析

針對煤炭開展工業分析，應當嚴格執行規范化技術操作規程，做好各類應用設備配置，達到標準化水平[1]。

從宏觀角度來看，全自動工業分析儀設備基本操作相對簡單，其實際具備的自動化程度較高，能夠一次性自動化完成對煤炭資源中水、灰分物質、揮發分物質以及固定碳物質的機械化測量。通過自動化測量的開展，能夠在較大程度上剔除因人為因素而可能出現的誤差，客觀上不僅能縮短技術分析環節的總體時間，還能有效改善數據測量結果的準確度，提高測試環節的開展效率，測量過程中實際獲取的數據直接決定著煤炭物資樣本是否適合在煤化工氣化爐設備內部加以使用。

在運用氣化水煤漿方法生產制造甲醇過程中，針對煤質中水分含量和灰分含量的控制要求較高，如果煤質中的水分含量過高，通常會導致磨煤機設備出口位置的溫度下降，致使制粉環節開展困難，間接造成輸煤設備因下煤環節不夠通暢而出現堵煤問題，同時還會給相關設備帶來沖刷和磨損等不良情況，顯著增加日常檢修和維護的費用，還會使氣化水煤漿表觀黏度持續增大，導致高濃度優質煤漿的獲取難度提升[2]。

從技術原理分析，氣化水煤漿實際濃度水平，會對氣化性能帶來較大影響，在水煤漿濃度處在相對較低水平時，通常會導致水煤漿氣化比煤耗偏高、比氧耗偏高、氣化效率偏低、有效氣產量偏低情況，其實際產煤數量會呈現出持續下降趨勢，在此情況作用下，會顯著破壞水煤漿氣化裝置的運行使用過程總體穩定性，甚至出現嚴重的能源和資源浪費。兩種煤炭樣品的工業分析結果，如表1 所示。

表1 兩種煤炭樣品的工業分析結果

2 智能馬弗爐的操作分析

智能馬弗爐設備按照國家標準文件《煤的工業分析方法》GB/T 212—2008 的相關制度要求，將快灰物質、慢灰物質、揮發分物質的升溫、控溫、檢測環節等均編寫引入到設備運行控制程序中，在運用智能儀表設備時，其主要優點在于控制環節便捷程度高，溫度升高過程推進速度快，便于自動控制，智能化程度高，操作簡單等[3]。

通常情形下，在煤炭樣品被燒制處理成煤灰物質時，應選擇使用慢速灰化方法，將煤炭樣品先在馬弗爐設備內部加熱處理到500 ℃，維持恒溫狀態30 min，之后將溫度參數項目提升到850 ℃，再維持恒溫狀態30 min，最后降溫處理到室溫狀態。

3 灰熔融性測試儀的使用分析

灰熔融性測試儀設備的主要作用是對煤灰的熔融特性展開精確測量，其主要涉及的參數包括變形溫度參數（DT 參數項目）、軟化溫度參數（ST 參數項目）、半球溫度參數（HT 參數項目）和流動溫度參數（FT 參數項目）[4-5]。

灰熔融性測試儀設備運行過程的最顯著特點，在于不僅能夠在弱還原性環境下完成灰熔點的測量，還能在還原性環境下完成灰熔點的測量，設定具體的升溫速率參數開展加熱處理，針對上述四種溫度參數，根據灰錐在加熱過程中的不同表現形狀，完成辨別與判斷。某種煤炭樣品的灰熔點指標數據測算結果分布表，如表2 所示。

表2 某種煤炭樣品的灰熔點指標數據測算結果分布表

4 全自動紅外測硫儀分析

全自動紅外測硫儀設備能精確測定煤炭中的硫元素含量，其操作步驟簡單，測試開展速度較快，便捷程度高，客觀上提升了儀器設備運行使用過程的可靠性[6]。

在煤炭中硫元素含量較高情況下，通常會對輸煤設備和磨煤機帶來嚴重的腐蝕破壞，增加檢修環節的經濟成本，降低煤炭資源的總體利用效率。

煤炭資源包含的硫元素成分，其燃燒過程中產生的二氧化硫，不但會對破壞自然生態環境系統的平衡狀態，還會對鍋爐設備的管道組件產生腐蝕破壞，且伴隨著硫元素物質含量的提升，甚至會使鍋爐設備發生嚴重結渣問題。

5 XRF 熒光光譜儀的作用

XRF 高頻熔樣機設備，是開展煤灰成分分析活動過程中，發揮前處理功能的關鍵設備。

在熔融方法運用下，要將煤灰檢測樣品（針對已經完成燒制環節的煤灰開展深入處理，使其呈現出粉末狀），與偏酸性的堿性熔劑物質四硼酸鋰（67%+33%）混合熔劑以適當數量比例放置到坩堝中，在固定的溫度下開展熔融處理，此過程需要設定好程序，在10 min內完全熔好樣品，冷卻熔融就得到玻璃狀試樣[7-8]。

在上述操作方法過程中，能夠徹減弱熒光分析環節中的礦物物質成分，以及顆粒效應的影響，降低基體影響，較大程度提升熒光分析結果的準確性。某種煤炭樣品的灰成分物質構成數據測算結果分布表，如表3 所示。

表3 某種煤炭樣品的灰成分物質構成數據測算結果分布表

6 高溫黏度計操作分析

高溫黏度計設備的作用，在于對煤灰樣品和熔渣樣品的黏溫特性開展規范化測量[9]。

高溫黏度計設備的主要原理，是通過浸入被測液體內部的轉子組件的持續旋轉過程形成的扭矩，開展黏度值的測量，扭矩與浸入樣品內部的轉子組件遭遇黏性拖拉形成的阻力成比例，因而其與黏度也成比例。高溫黏度計設備主要被運用于煤炭行業對煤灰熔融黏度測定有高要求的分析環節，是氣化技術發展過程中占據重要地位的指標檢測環節[10]。

在高溫環境下，利用轉子組件測量確定熔樣的黏度特性，利用計算機設備呈現的黏度參數項目數據信息，對熔體的流動表現情況開展分析，需要儀器設備對溫度參數項目的精確化控制，以及對黏度參數項目的精確化測量。根據黏溫曲線的特點，研究熔融煤灰渣物質的基本類型，可將其具體劃分成玻璃渣、結晶渣和塑性渣三種類型。煤灰物質在組成成分方面存在顯著差異，高溫煤灰物質對應的黏溫特性曲線存在顯著差異，通常情況下，晶體渣物質臨界溫度對應的黏度小于25 Pa·s，塑性渣物質在臨界溫度對應的黏度介于25～50 Pa·s 之間。

7 結語

深入分析現有研究成果可知，在煤質分析過程中，可供選擇運用的儀器設備具備多樣性，主要關注的指標項目，涉及水分含量、灰分含量、揮發分含量、灰熔點測量指標、灰成分含量，以及黏溫特性曲線等指標。將煤質分析儀器設備深入運用到煤炭氣化過程中，能發揮很好的效果。