淺談煤質化驗指標的重要性及提升化驗準確性的措施

蘭向瓊

（國家能源集團烏海能源有限責任公司，內蒙古 烏海 016045）

引言

傳統的煤質分析一般采用實驗室分析，實驗室分析法雖具有很高的分析精度，但由于從取樣到出結果，需要經過破碎、縮分、制樣、化驗等一系列步驟，不能及時得到煤質分析結果。同時，只取部分樣品作為煤質檢測數據，存在采制樣誤差，化驗數據很難代表所有煤流的指標結果。因此，傳統的煤質分析方法存在滯后性、代表性差、成本高的缺陷，以致生產時，無法根據實時煤質信息進行實時工藝調整和配置。

一、煤質化驗指標的重要性

（一）發熱量檢測

煤質化驗中的一個重要指標就是煤炭發熱量，通常根據發熱量指標對煤質進行分析和分類，煤炭發熱量不僅為煤炭燃燒方式、燃燒設備提供選擇依據，也為計算煤炭樣品的耗煤量、熱效率、熱平衡提供數據來源，并為動力煤炭定價提供重要的數據指標依據，通過煤質化驗可以保證動力煤炭發熱量能夠達到鍋爐穩定燃燒要求。煤質化驗中通常采用彈筒來檢測發熱量指標，將單位質量的煤炭樣品放置在15-30℃的環境中，測量其充分燃燒后所釋放的熱量。

（二）揮發分檢測

在煤炭化驗過程中，揮發分技術應用主要作用是實現對煤炭質量與類型準確判斷。這一技術的應用就是要求在煤炭樣本和空氣隔離的狀態下，按照規定溫度進行加熱，收集到煤炭中產生氣體總量。通常來說，煤炭揮發分數值越高，煤炭易燃水平越好。因此，企業生產對煤炭進行選擇時，揮發分是較為重要的考慮因素，揮發分過高將會對生產造成較大影響。

（三）儀器標定

標定分為靜態標定和動態標定。設備出廠前應對儀器進行靜態標定，導出適合于分析樣品煤類特征的工作曲線表達式，為此后的樣品測定提供數據處理模型。通常，測定煤樣內不同的成分要采用不同參數及模型。儀器在現場首次使用之前，需要再次進行靜態標定，驗證設備的運輸途中是否有曲線漂移，完成之后進行動態標定，用以適應現場不同的測量條件，建立和保證正確的標定曲線對保證在線分析儀準確測量很重要。

二、煤質檢測存在的問題

（一）檢測問題

不同煤炭開采區域和煤層的煤炭質量有著明顯區別，使得礦井出煤數量和質量不一樣，毛煤的熱值也不一樣，每班檢測的樣品熱值會產生±500cal/g 的波動。由于選煤廠洗選能力超出原設計能力，運輸車間煤炭化驗結果不及時，運銷車間無法第一時間掌握產品存儲和檢測結果，存在著盲目裝車的問題，對后續的配煤裝車造成影響。選煤廠的洗選作業和裝車采用自動采樣機在帶式輸送機中采樣，然后送化驗室進行常規煤質化驗，需要 1～ 2 h 后才能形成檢測報告，檢測結果存在一定的滯后性。上述原因使得運輸車間煤炭配出熱值檢測準確度不夠，存在較為嚴重的熱值浪費問題，給選煤廠帶來較大的經濟損失。

（二）隨機誤差

偶然誤差是一種出現概率較小的誤差類型，導致這種誤差出現的原因主要是偶然事件導致的概率性誤差，由于導致偶然隨機誤差的原因不可預測，因此此類誤差是化驗過程中無法避免的誤差現象。通常情況下，隨機誤差引起的化驗結果影響比系統誤差的影響小，常見的導致隨機誤差的原因主要包括環境因素、物理因素、人為因素等。由于這些因素是在不斷變化的過程中，因此可能引發的隨機誤差不可預測。雖然隨機誤差無法避免，但是可以通過反復多次進行試驗的方式來盡量地減少此類誤差，從而提高煤炭化驗的精確度。

（三）煤樣工業分析問題

煤樣工業分析主要存在以下三個方面問題：一是分析方法選擇不正確。用于煤樣工業分析的方法多種多樣，且各有不同的適用范圍，對分析方法適用范圍判斷不當而選擇錯誤分析方法導致化驗結果錯誤；二是由于人為原因，如分析人員操作不當，知識全面性不足，未能實現標準化分析；三是由于設備儀器精密性不足，或者是在測量計數方面存在誤差而導致煤質化驗不準確。

（四）分析誤差

煤炭樣品經過檢測化驗后，需要對原始的檢測數據按照煤質化驗標準進行處理分析，最終提取有價值的數據信息，數據處理分析對煤質化驗結果意義重大。分析誤差主要來自于煤質化驗數據分析階段，如數據分析人員由于操作軟件不規范，數據分析責任意識不強，未嚴格按照數據處理要求進行化驗分析，同時外部環境如溫度、濕度等變化也會造成煤質化驗結果出現分析誤差。

（五）煤質化驗誤差

在開展煤質化驗的過程中，涉及較多的環節，且有較高的技術要求，同時煤炭質量分布又存在不均勻的情況，很容易使得煤質化驗工作出現偏差的情況。結合煤質化驗的流程，可以將誤差分為采樣、樣本制備以及化驗誤差。上文提及，導致誤差的主要因素來源為樣本制備誤差以及采樣誤差，其他因素如儀器、化驗方法導致的誤差。煤炭為混合體，涉及不均勻的有機物、無機物，且不同煤炭存在不同的結構以及個體屬性，因此煤炭采樣的質量只能表示近似情況。出現采樣誤差的原因主要是由于工作人員操作規范性差，或是選擇不合理的采樣方法。對于不合理的采樣方法因素，主要是不均勻的采樣分布、不均勻的采樣密度導致的，由于該因素的存在，實際質量與采樣質量之間有較大的偏差，化驗得出的結果缺少代表性。采樣的工作人員出現誤差主要是自身缺少相應的培訓學習，或是未按照相關的要求開展化驗工作，使得誤差出現。對于野外采集的煤炭樣本，不能對樣本進行直接化驗工作，需要首先進行處理、深加工工作，對樣本中的雜物有效消除，并進行過篩、烘干工作。在這一過程中，如果操作人員出現不當操作，很容易導致誤差出現，對化驗結果的精準度造成影響。在樣本制備階段，如果出現操作不當的情況，也同樣導致誤差的出現。

三、煤質化驗中減少誤差的途徑和方法

（一）取樣誤差控制

煤質化驗中，采樣是基礎，由于無法實現對全部煤炭進行測定，則需通過合理抽樣，選擇最具代表性樣本進行化驗，同時需要確保采樣子樣數目和子樣質量對應，確保化驗準確性。此外，還應加大對人為因素的控制力度，確保采樣流程科學、合理、符合標準要求。

（二）安裝檢測位置的選擇與確定

為更好發揮快速工業分析儀的檢測性能，需要確定合理的安裝檢測位置。①安裝在末煤膠帶中部采樣機給料膠帶，對煤炭樣品進行破碎、縮分處理后利用該儀器進行質量檢測，結果顯示靜態和動態測試的檢測數據誤差較大，因而該采樣位置不可取；② 安裝在裝車膠帶端部采樣機，對煤炭樣品進行破碎處理并在二次采樣后進行質量檢測，檢測報告顯示靜態和動態測試的檢測數據誤差較大，此位置設置也不合理。對誤差產生原因進行分析，確定是煤炭樣品采集頻率不高，采樣周期大而引起的。把快速檢測設置安裝在裝車膠帶采樣機棄樣端，檢測發現靜態和動態測試的數據誤差很小，該安裝部位可以滿足煤炭合格率檢測。

（三）做好儀器設備維護及人員培訓

目前，國內主要的煤質化驗是由專業的試驗室完成的，由于不同的實驗室所具備的試驗設備精密度不同，在進行煤質化驗過程中可能出現由于設備的原因導致的系統誤差出現，這對于煤質的化驗結果造成了影響。另外，人員的檢驗方式對于煤質化驗的結果同樣也會形成一定的影響。煤質化驗過程中，流程比較多而且復雜，需要具備較高的技術標準，因此對操作人員的技術水平要求較高。一些煤質化驗實驗室不具備這些條件，對于煤質的化驗結果形成了一定的誤差。為了盡量減少這些影響，一方面需要試驗室搭建現代化的高精度化驗設備，另一方面需要對人員進行技術培訓，提高檢驗人員的操作水平，熟練掌握化驗流程以及設備操作方式，提升整體化驗精確度。這對于提高實驗室的整體化驗水平具有保障作用，同時也是促進行業發展的必備條件。

（四）優化采樣方法

在煤炭樣品采集環節，為確保樣品化驗數據的準確性，需要針對性質差異較大的煤炭樣品，適當增加煤炭樣品數量，可通過摻和樣品的方式實現樣品均質化，而對于大粒度的煤炭樣品需要再縮分處理得到最終的樣品。值得注意的是，樣品破碎縮分前后都要及時清洗儀器，防止煤炭樣品不純影響化驗結果的準確性。對于無法確保樣品均勻性的大噸位煤炭，應多次采集不同位置的煤炭樣品并匯總成總樣，再進行煤質化驗。

（五）對煤質化驗方法選取的合理性提升

在對煤質化驗方法選取的過程中，需要明確制樣方法、化驗方法的科學性、合理性，從而對化驗流程有效簡化，同時也可以借助科學的方法有效指導化驗流程，對誤差有效避免。在選取采樣方法的過程中，需要借助國家相關的標準和要求，靜止煤采樣以及流動煤采樣是主要的采樣方法，在選擇采樣方法的過程中，也同時需要考慮其他方面規定和要求，如采樣中子樣的數目、采樣點、子樣最小質量等方面。對合理的采樣方法有效應用，能夠對整體煤炭的質量有效描述。為了對煤炭中不均勻性問題有效解決，對于存在較大差異的煤礦，要注意均勻劃分煤堆，明確采樣單元以及總樣。

結束語

煤質化驗室是確保煤炭資源質量的重要保障環節。而在煤質化驗過程中極易由于各方面原因導致煤質化驗出現不準確問題。化驗人員必須嚴格遵守煤質化驗控制指標，加強化驗技術管理，明確操作步驟，對化驗過程中可能出現的問題采取有效預防措施，確保煤質化驗結果的高度準確，更好地為煤炭資源開采與應用提供有效參考依據。