山西礦區動力煤氫值經驗公式的研究

徐丹丹

中國煤炭工業秦皇島進出口有限公司 河北秦皇島 066000

氫元素是煤的五大元素之一，在工業生產中，氫元素含量用來推算燃燒設備的理論燃燒溫度以及計算鍋爐燃燒中的熱平衡；在氣化工業中，根據他們氫元素含量用來計算煤炭氣化時的物料平衡；在動力煤貿易中，氫元素含量用來計算用于計價的收到基低位發熱量。目前，常用的氫元素含量測定方法有三節爐和二節爐法、電量——重量法、非色散紅外吸收法。三節爐和二節爐法、重量——電量法，測定精確度高，但測定過程繁瑣、費時；紅外吸收法，操作方便快捷但設備成本和耗材費用較高。因此，在監督、估算、驗收等精確度要求不高的情況下，可用計算氫值替代測定氫值，以減少經濟、時間和人力成本。

1 實驗概述

1.1 數據來源

對日常收到的山西礦區的動力煤煤樣根據煤種進行隨機抽檢，保證所抽檢的煤樣全覆蓋所能接觸到的所有山西礦區動力煤煤種，每個煤種抽取4-6個煤樣，總共抽檢22個煤種，119個煤樣。

1.2 執行標準

空干基水分、灰分和揮發分的測定執行標準GB/T212-2008《煤的工業分析方法》，發熱量的測定執行GB/T213-2008《煤的發熱量測定方法》，氫值測定執行GB/T30733-2014《煤中碳氫氮的測定儀器法》測定。

1.3 主要儀器設備

氫：LECO-628碳氫氮紅外自動分析儀；

灰分：GW300C箱式電阻爐；

揮發分：5E-MF6000智能馬弗爐；

一般分析水：BINDERFED-115水分干燥箱。

1.4 經驗公式

目前，煤中氫元素含量計算公式很多，本文挑選出7個常用公式進行驗證。計算公式如下：

1.5 方案實施

抽取煤樣，執行上述標準進行水分、灰分、揮發分、發熱量和氫值的測定，將灰分、揮發分和發熱量根據GB/T483《煤炭分析實驗方法一般規定》中的基態換算公式，換算成公式中需用的基態，代入公式中計算出經驗氫值。用經驗氫值減去實測值，得出差值。計算差值的平均值、標準差、算術平均值和95%置信區間，以衡量經驗公式的適用性，采用t檢驗的方法分析經驗氫值能否替代實測值[5]。

2 實驗結果

表1 煤樣實測數據

利用2.2所述方法對煤樣的水分、灰分、揮發分、發熱量和氫含量進行測定，部分測定結果見表1。經驗氫值與實測氫值的差值，用dij表示，其中i表示經驗公式代號，i=1，2，……7，j表示所抽取的煤樣，j=1，2，……119，dij表示用第i公式計算出的第j號煤樣的經驗氫值與實測氫值的差值，部分差值統計表見表2。對差值進行統計分析，計算結果見表3。

表3 差值平方和與平均值統計表

表2 差值統計表

由表3可知，在7個公式中，公式4表現出了最優的適用性，計算出的差值平均值為-0.01，標準差為0.11，算術平均值為0.08。95%置信區間為-0.23至0.21，小于GB/T30733-2014《煤中碳氫氮的測定儀器法》所規定的再現性臨界差0.40%。采用t檢驗法，分析公式4得到的氫值和實測氫值有無顯著性差異，t檢驗結果為0.93，小于 t0.05，118=1.980，說明兩種方法沒有顯著差異，可以用公式4計算出的經驗氫值替代實測氫值。

3 結語