影響煤炭發(fā)熱量測(cè)定準(zhǔn)確度的因素

王 艷

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西 太原 030045)

引 言

在對(duì)煤質(zhì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析的過(guò)程中，對(duì)煤炭發(fā)熱量進(jìn)行測(cè)定是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)測(cè)定煤炭發(fā)熱量，能夠?qū)?dòng)力煤的質(zhì)量進(jìn)行有效的測(cè)量。隨著相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，更加精密的設(shè)備應(yīng)用到發(fā)熱量測(cè)定中，但對(duì)其操作性卻有一定的忽視，因此需要加強(qiáng)對(duì)發(fā)熱量測(cè)定準(zhǔn)確度的重視。

1 測(cè)定煤炭發(fā)熱量作用

計(jì)算燃燒設(shè)備熱工時(shí)，發(fā)熱量是基礎(chǔ)，同時(shí)煤炭發(fā)熱量在很多方面的計(jì)算中，也有相應(yīng)的應(yīng)用。

2 煤中發(fā)熱量測(cè)定原理

煤的發(fā)熱量在氧彈熱量計(jì)中進(jìn)行燃燒測(cè)定，一定量的試樣在氧彈熱量計(jì)中，在充過(guò)量的氧氣的氧彈內(nèi)完全燃燒，所產(chǎn)生的熱量使內(nèi)筒的水溫升高所產(chǎn)生的溫升來(lái)求得彈筒熱量。

3 影響煤中發(fā)熱量檢測(cè)的因素

有很多因素會(huì)影響測(cè)定煤炭發(fā)熱量的精度，具體的因素如環(huán)境因素、溫度因素、煤樣因素、計(jì)算校準(zhǔn)、材料因素、設(shè)備因素等。

3.1 制備煤樣

相關(guān)工作人員在收集到煤樣后，需要用烘箱對(duì)煤樣進(jìn)行干燥，從而保證干燥基的適應(yīng)性。在燃燒煤樣的過(guò)程中，熱量會(huì)被煤樣中多余的水分吸收，對(duì)不滿(mǎn)足的煤樣需要重新進(jìn)行相應(yīng)的干燥步驟。

煤樣受到重力因素的影響，會(huì)導(dǎo)致不均勻的密度以及粒度。因此在對(duì)煤樣進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中需要充分混合煤樣。不均勻的煤炭會(huì)不具有代表性，造成測(cè)定結(jié)果的不準(zhǔn)。因此需要對(duì)煤樣進(jìn)行充分的混合[1]。

3.2 煤中發(fā)熱量檢測(cè)中的誤差影響

在實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中都會(huì)存在各種誤差，有人為操作的誤差和儀器誤差，這些都會(huì)存在，但是精密儀器可以減小誤差，儀器精密度越高誤差會(huì)越小，從而使得實(shí)驗(yàn)更加精準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)中的誤差有兩種：系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。

3.2.1 儀器及環(huán)境誤差

誤差的原因包括：1) 方法誤差，也就是一定要按照國(guó)標(biāo)要求操作，不按照國(guó)標(biāo)要求自己操作產(chǎn)生的方法上的誤差。2) 儀器誤差，主要儀器的精密度決定，儀器越精密誤差越小，還有些儀器沒(méi)有進(jìn)行日常標(biāo)定和維護(hù)從而導(dǎo)致儀器精密度下降所導(dǎo)致的誤差。3) 標(biāo)定的基準(zhǔn)物質(zhì)和材料誤差，實(shí)驗(yàn)中所用的標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中含有雜質(zhì)而導(dǎo)致的誤差和做發(fā)熱量所用的點(diǎn)火絲和擦鏡紙等材料所產(chǎn)生的誤差。4) 環(huán)境誤差，環(huán)境沒(méi)有達(dá)到國(guó)標(biāo)要求的室溫和水溫要求的恒溫狀態(tài)，也沒(méi)有及時(shí)調(diào)節(jié)室溫與水溫的平衡，所導(dǎo)致的誤差。為了減少儀器誤差，可以定期檢查儀器的狀態(tài)，檢查儀器是否正常運(yùn)行，儀器內(nèi)外筒有無(wú)漏水現(xiàn)象，氧彈氣密性是否完好。實(shí)驗(yàn)人員要定期對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)，用空調(diào)控制室溫使得室溫保持恒定；實(shí)驗(yàn)人員要不斷培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)，減少人為誤差。

3.2.2 偶然不確定誤差

導(dǎo)致偶然誤差的原因是由于實(shí)驗(yàn)中偶然的微小誤差，例如實(shí)驗(yàn)時(shí)天氣溫度的突然變化，實(shí)驗(yàn)人員操作的人為微小誤差、采樣時(shí)沒(méi)有用多點(diǎn)采樣法采樣造成了煤樣的片面性。減小隨機(jī)誤差的方法要嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)中要求的用空調(diào)等手段控制隨時(shí)變化的天氣氣溫等偶然不確定的誤差和嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)中采樣法采樣，減小突變天氣氣溫和采樣片面所產(chǎn)生的偶然偶然誤差。

3.3 準(zhǔn)確稱(chēng)樣及影響因素

制樣時(shí)要嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)中要求的粒度準(zhǔn)確制備樣品然后過(guò)篩，使得樣品粒度均勻。在稱(chēng)樣品前，先擰緊瓶蓋，按住瓶蓋將瓶子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，使得瓶中的煤樣充分混勻，然后放下瓶子放置一會(huì)后打開(kāi)瓶蓋，用勺子順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)著從下至上旋轉(zhuǎn)攪拌使得二次充分混勻后進(jìn)行多點(diǎn)少量分幾次取樣，可以分3～4小勺取樣具有代表性，不會(huì)產(chǎn)生片面誤差。

實(shí)驗(yàn)中，稱(chēng)樣看著簡(jiǎn)單只是取一小勺煤樣，但是卻容易引起片面偶然誤差。天平使用完要經(jīng)常維護(hù)，天平在不使用時(shí)要放置干燥劑，微小的誤差就會(huì)使測(cè)值不準(zhǔn)確[2]。

3.4 干燥劑的維護(hù)和使用

干燥劑具有吸收水份的作用，防止樣品吸水。也為了防止天平零件受潮生銹，使測(cè)量值不準(zhǔn)確，天平不使用時(shí)要放入干燥劑，在稱(chēng)樣子前要取出干燥劑，放置在密閉的干燥器中，將灼燒后的煤灰樣品放入干燥器皿中防止煤灰吸水。隔段時(shí)間干燥劑變色了要放入烘箱烘干水份變成藍(lán)色才能繼續(xù)使用。

3.5 煤中發(fā)熱量影響因素

3.5.1 溫度變化的影響

水溫與室溫是影響測(cè)量值的主要因素。根據(jù)季節(jié)和天氣溫度的變化，將水溫和室溫控制在國(guó)標(biāo)要求范圍內(nèi)，根據(jù)室內(nèi)溫度對(duì)水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，室溫可以用空調(diào)控制在一個(gè)恒定的溫度，水溫與室溫有關(guān)但不依附于室溫，精密的恒溫式發(fā)熱量?jī)x可以自動(dòng)把水溫調(diào)節(jié)到一個(gè)恒定的溫度，外筒水溫不能與筒內(nèi)水溫相差過(guò)大，國(guó)標(biāo)要求，終點(diǎn)時(shí)內(nèi)筒溫度應(yīng)高出外筒溫度1 ℃左右：外筒溫度于室溫之差控制在1.5 ℃之內(nèi)。

3.5.2 氣密性的影響

實(shí)驗(yàn)前必須先檢查氧彈的氣密性，方法一，將氧彈注滿(mǎn)氧氣，將氧彈全部置于水中，水面淹沒(méi)氧彈全部，觀察蓋上，蓋下和充氣嘴是否有氣泡，可證明是否漏氣；方法二，將水滴在氧彈頭上，觀察是否有氣泡出現(xiàn),這種檢查方法具有片面性只能檢查出充氣嘴是否漏氣，蓋子周?chē)饪床怀鰜?lái)。檢查漏氣是為了防止氧彈會(huì)受到7 MPa～9 MPa的瞬間高壓，如果漏氣就會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)火失敗或者燃燒不完全，導(dǎo)致測(cè)值不準(zhǔn)確。氧彈的螺絲扣要滑扣或者滿(mǎn)兩年就需要做打壓檢測(cè)，確保氧彈的安全性，防止滑扣導(dǎo)致點(diǎn)火的瞬間壓力使氧彈飛出量熱桶炸傷人。

3.6 煤炭發(fā)熱量測(cè)定中的材料因素

不同氧氣中的成分也是不同的，因此不同分類(lèi)的氧氣也會(huì)影響煤炭發(fā)熱量測(cè)定的精準(zhǔn)度。同時(shí)，內(nèi)筒水也會(huì)對(duì)發(fā)熱量測(cè)定的準(zhǔn)確度造成一定的影響，水質(zhì)中出現(xiàn)的一些雜質(zhì)會(huì)影響最終測(cè)定的結(jié)果。因此在進(jìn)行實(shí)際測(cè)定時(shí)，相關(guān)的工作人員要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)堵塞的情況進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行及時(shí)的清理，從而能夠提升熱量的精準(zhǔn)性，促進(jìn)煤炭發(fā)熱量測(cè)定的準(zhǔn)確度。此外，點(diǎn)火絲也會(huì)影響具體測(cè)定的數(shù)值。對(duì)于點(diǎn)火絲的選擇，有具體的要求和規(guī)定，相關(guān)的工作人員需要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的選擇[3]。

3.7 測(cè)定煤炭發(fā)熱量中的操作因素

作為測(cè)定發(fā)熱量的重要環(huán)節(jié)，熱容量相當(dāng)于一把度量尺，實(shí)驗(yàn)人員需要正確標(biāo)定熱容量，從而提升發(fā)熱量測(cè)定的準(zhǔn)確性。在標(biāo)定熱容量時(shí)，一般需要5次重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)，相互間不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差，然后再計(jì)算相應(yīng)的熱容量。如果5次實(shí)驗(yàn)前后結(jié)果都相差較大，相關(guān)的工作人員就需要將數(shù)據(jù)舍棄，進(jìn)行重新的標(biāo)定工作。標(biāo)定熱容量的保存有效期是3個(gè)月，如果超過(guò)一定的期限，則需要再次標(biāo)定。在一些情況中，熱容量即使沒(méi)有到有效期，也需要進(jìn)行相應(yīng)的更換，比如，對(duì)熱量溫度計(jì)進(jìn)行更換的前提下，對(duì)熱量計(jì)大部件更換的前提下，測(cè)定發(fā)熱量與標(biāo)定的發(fā)熱量之間室溫環(huán)境或季節(jié)相差過(guò)大等條件下。對(duì)煤炭發(fā)熱量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，還需要注意煤炭是否燃燒充分。煤炭燃燒不充分，從而導(dǎo)致測(cè)定的不準(zhǔn)確。導(dǎo)致煤炭燃燒不充分的原因，主要包括以及下幾個(gè)方面：熱值低高灰、較少的充氧量，埋入地底過(guò)深的點(diǎn)火絲等，都會(huì)導(dǎo)致煤燃燒不完全。

3.8 測(cè)定發(fā)熱量中的計(jì)算校正因素

除上述影響測(cè)定發(fā)熱量準(zhǔn)確度的因素，由于較強(qiáng)的技術(shù)性和標(biāo)準(zhǔn)性，需要對(duì)其中一些測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的校正。

4 總結(jié)

綜上所述，煤炭發(fā)熱量測(cè)量精度一般有重要的意義。在進(jìn)行具體測(cè)定的過(guò)程中，相關(guān)的工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況，提升自身的操作水平，減小外界

環(huán)境的影響。