煤炭發熱量測試常見問題的分析及解決方法

陳永光 蒲東海 陳世陽 馮訓成 龍菊

摘要：

發熱量是煤炭作為燃料利用一個重要的煤質特性指標，在發熱量項目測試中經常會遇到諸多異常的情況，如：氧彈漏氣、點火失敗、測試結果的準確性和精密度差等，給煤炭分析人員帶來了極大的困擾。本人從事煤質檢測多年，總結了煤炭發熱量測試過程中常見的問題和處理對策，與大家共同交流、分享。

關鍵詞：

發熱量;漏氣;點火失敗;準確性;精密度

中圖分類號：

TQ533

文獻標識碼：

A

文章編號：

1672-9129（2020）15-0180-02

前言：對于以煤炭作為生存根本的火電企業，煤炭占了發電成本的70%以上，而其特性指標—發熱量不僅是計價、結算重要指標，同時對煤炭的儲存和配煤摻燒都有重要的指導作用。因此規范發熱量試驗流程，確保試驗結果的準確性就顯得尤為的重要。但是測試過程中經常會出現各式各樣的問題，針對問題如何開展原因分析并提出解決辦法是持續做好本項工作的關鍵。

1氧彈漏氣的原因分析和解決方法

1.1氧彈漏氣的原因。雖然氧彈定期有進行不低于20.0MPa的水壓試驗，但是由于發熱量試驗的特殊性和反應生成產物的腐蝕等原因，氧彈或多或少都會發生不嚴密的現象，若不及時消除，輕則會導致試樣燃燒不完全、測試結果偏低、點火失敗，重則可能使氧彈帽崩離或整個氧彈崩出熱量計傷害操作者，而造成事故[1]。

從事多年的發熱量試驗總結，氧彈漏氣主要發生在氧彈進出口閥和針形閥，究其主要原因都是各部件連接部分橡皮圈彈性不好、部件磨損、人為拆卸不當造成的接觸不嚴密所致[1]。

1.2解決方法。

（1）由于橡皮圈使用時間過長，橡皮圈老化而造成橡皮圈失去彈性時，應更換新的橡皮圈。

（2）氧彈放置在較干燥的環境一段時間后，由于橡皮圈過于干燥而造成橡皮圈失去彈性時，應在做試驗前，往橡皮圈上澆點純凈水，使它適度的溶脹，然后用氧彈布將其擦干即可[1]。

（3）橡皮圈上有雜質造成漏氣時，應將橡皮圈沖洗干凈，重新擰緊即可。

（4）長時間試驗，含硫氣體腐蝕部件以及人為拆卸不當造成部件變形磨損而導致氧彈漏氣時，應更換新的部件或返回原產，待水壓試驗合格后才能使用[2]。

2發熱量測試點火失敗的原因分析和解決方法

2.1點火失敗的原因。發熱量試驗包括初期、主期、末期三個階段，其中一個關鍵點就是初期結束程序開始點火，當通過屏幕觀察主期溫升曲線斜率較大時，說明點火已成功，否則都得查明點火失敗的原因并重新進行發熱量測試。但不是每一次都很順利，有時儀器提示點火失敗，整個試驗就要重新開始，同時查找點火不成功的原因。現就結合多年的工作經驗，對點火失敗的原因進行簡單的分析，總的來說主要是三個方面的原因：點火線路不通、點火線路短路和其他原因。

（1）點火線路短路主要有以下兩個方面的原因：

①隔熱屏與坩堝架有短路現象。

②點火絲接觸坩堝。

（2）點火線路不通主要有以下四個方面的原因：

①點火電極或坩堝架表面氧化生銹，使接觸電阻增大;

②點火絲未裝好。

③點火控制器到點火電極之間出了問題，可能點火電極在桶蓋夾層中斷路、短路或點火板損壞。

④點火電極與氧彈接觸不良。

（3）其他原因。

①攪拌電機燒壞或攪拌電機軸與攪拌固定螺絲松動了，引起電機轉而攪拌桿不轉，固定攪拌葉片的螺絲松動而攪拌桿轉而葉片不轉。

②感溫探頭故障（探頭線接反）。

③點火絲與煤樣距離太遠，或試樣被打濕。

④煤樣的揮發分含量較低且煤粉的顆粒較大。

⑤未充氧或充氧壓力不足。

2.2解決方法：

（1）重新固定攪拌葉片、重新安裝攪拌桿系統及更換攪拌電極、以及重新矯正攪拌葉片。

（2）重新連接探頭線

（3）重新連接點火絲，使點火絲與煤樣的距離適當。

（4）重新連接點火絲，使點火絲與坩堝保持一定的距離。

（5）重新進行充氧，使充氧壓力滿足要求。

（6）重新裝配隔熱屏和坩堝架。

（7）用細砂紙打磨點火電極柱和坩堝架，必要時更換點火電極桿和坩堝架。

（8）重新連接點火絲，使點火絲與電極柱有良好的接觸。

（9）將桶蓋打開，用一根點火絲捆在兩點火電極上，運用程序硬件調試中點擊點火按鈕，點火絲不熔斷則更換新的點火繼電器。

（10）重新調整或更換點火電極。

（11）對于揮發分較低的煤樣應在坩堝底部墊一層石棉絨或是用擦鏡紙進行包裹且加大充氧壓力，同時保證煤粉樣全部通過0.2mm的標準篩。

（12）對已打濕的煤樣重新稱取。

3測試結果準確性及精密度差的分析和解決辦法

3.1發熱量測試結果準確性和精密度差的原因。發熱量測試對電力安全和經濟運行均具有重要的意義，不僅表現在作為煤炭質量驗收、核算發電成本的重要依據以及設計鍋爐機組的重要參數，也是計算發供電煤耗經濟指標的依據之一，因此如何保證發熱量測試結果的準確性和精密度就顯得尤為的重要。以下是多年進行煤炭發熱量測試，遇到的問題及原因分析：

（1）早晨進行苯甲酸標準物質發熱量測試，第一個結果偏低較多，主要是儀器停置一個晚上，內外夾層有空氣溫度較低，測試時內筒的熱量有損失。

（2）用苯甲酸進行發熱量測試時，測試結果一直偏大，且有逐漸增大的趨勢，主要的原因是氧彈內的上下隔墊腐蝕較嚴重，有熱量釋放。

（3）測試發熱量過程中，重復性較差，偏差較大，可能的原因是稱量不準（天平數據波動較大）或操作有誤（連接點火絲時將煤樣彈出）、內外夾層中有水、測試環境條件不符合國家標準。

（4）測試變質程度高的標準煤樣時，結果老是偏低，主要是因為變質程度高的煤樣揮發份較低，容易燃燒不完全。

（5）測試煤樣時，發熱量重復測定的結果總是高高低低，相差很遠，主要的原因是攪拌器故障或是攪拌的速度不均勻，造成內筒水溫各區域不均衡[1]。

（6）發熱量測試結果的精密度不好，可能的原因是熱容量發生變化、未按對應的氧彈選擇正確的熱容量或是氧彈有漏氣造成試驗燃燒不充分。

（7）煤粉樣粒度大小不均，稱量前混合方式不對造成粒度離析，致使測試結果的重復性較差。

（8）沖洗氧彈的清水溫度與室溫相差較多，造成氧彈試驗過程中與內筒水有額外的熱交換，引起發熱量測定值偏高或者偏低。

（9）每次清洗后的氧彈未擦干，內壁和外壁殘留較多水，引起發熱量測定值偏低。

（10）分析試樣從制樣間送至實驗室，因為兩個房間濕度不一樣，試樣平衡時間過短，空干基水分變化較大，造成干基發熱量偏差。

（11）熱量計的進水閥和放水閥故障，造成內筒水量不恒定，過多或過少，引起發熱量偏高或偏低。

3.2解決方法。

（1）早晨先將儀器打開程序進行預熱，并進行一次廢樣測試，使內外夾層的空氣溫度達到平衡，減少與內筒進行熱交換。

（2）將氧彈按規程進行拆卸，對已腐蝕的隔墊進行更換，重新裝好氧彈即可。

（3）將電子天平打開預熱至少一個小時，操作細致使點火絲與煤樣表面保持適當的距離，清除內外夾層中的水在進行試驗，發熱量測試的環境要符合標準控制要求，避免環境條件急劇變化。

（4）對于變質程度高的煤樣，應稱取少量的煤樣并用擦鏡紙進行包裹，同時將氧氣的壓力提高至3.2MPa，然后在進行試驗[2]。

（5）將攪拌器的接線重新布置上緊，重新固定攪拌葉片、重新安裝攪拌桿系統及更換攪拌電極、以及重新矯正攪拌葉片。

（6）重新進行熱容量的標定，按試驗氧彈選擇正確的熱容量進行試驗，消除氧彈漏氣故障。

（7）煤樣制成0.2mm后，應全部通過0.2mm標準篩，測試過程應嚴格按照國家標準的程序進行。

（8）熱量室放置一個專用清水桶，每天提前儲存定量并與室溫平衡的水，用于清洗氧彈。

（9）增強操作的規范性，確保每次發熱量測試氧彈內、外表面沒有自由水。

（10）每天早晨從制樣間送至試驗準備間的一般分析試驗煤樣，應打開瓶蓋，讓煤樣充分平衡，同時項目測試之間保持瓶蓋蓋緊。

（11）每次發熱量測試完畢，仔細觀察內筒中的水是否放干凈，或者發熱量曲線突升，就應該檢查一下熱量計的進水閥和放水閥。

4結語

煤炭是火電企業賴以生存的口糧，口糧的優劣直接關系企業的安全和利益，作為煤炭品質的第一道把關者，唯有嚴格執行操作標準，增強工作責任心，不斷的發現、分析和解決問題，積累豐富的經驗，才能確保企業安全、經濟運行。

參考文獻：

[1]煤質分析應用技術指南（第2版），李英華;主編.—北京：中國標準出版社，2009.

[2]燃料分析技術問答（第三版），方文沐;杜惠敏;李天榮編著.—北京：中國電力出版社，2005.

作者簡介：陳永光（1985-），男，工程師，主要從事電廠化學技術管理、環保監督管理和燃料技術監督相關工作。