影響煤的揮發分測定結果的因素

張秀全 陳海林(中國檢驗認證集團河北有限公司唐山港分公司，河北 唐山 063611)

0 引言

揮發分的測定是煤分類的重要指標，是爐膛設計布置的依據。是燃燒、氣化、液化等工藝設備及條件選擇的依據。高揮發分煤，適于低溫干餾和氣化；中等揮發分煤，適于煉焦；配煤煉焦中，用其確定配煤比，將混煤揮發分控制到25%～31%。

1 試驗方法[1]

1.1 儀器設備

(1)揮發分坩堝：配帶嚴密的蓋，坩堝總質量為15～20g。

(2)馬弗爐：帶有高溫計和調溫裝置，能保持溫度在900±10℃，并有足夠的900±5℃的恒溫區。

(3)坩堝架：用鎳鉻絲或其他耐熱金屬絲制成。

(4)干燥器：內裝變色硅膠或粒裝無水氯化鈣。

(5)電子天平：感量0.1mg。

1.2 方法提要

稱取一定量的一般分析試驗煤樣，放在帶蓋的瓷坩堝中，在900±10℃下，隔絕空氣加熱7min以減少的質量占煤樣質量的質量分數，減去該煤樣的水分含量作為煤樣的揮發分。

1.3 結果計算

式中：Vad為空氣干燥基揮發分的質量分數(%)；m為稱取的一般分析試驗煤樣的質量(g)；m1為煤樣加熱后減少的質量(g)；Mad為一般分析試驗煤樣水分的質量分數(%)。

1.4 精密度

重復性限以空干基為基準，再現性臨界差以干基為基準。

重復性指在同一試驗條件下(指同一設備、同一人員、相同的環境、相同的時間或兩次試驗時間間隔盡可能短)，測出的兩個單次結果，一般取兩次試驗結果平均值，在限值內平均。若差值超過重復性限，進行第三次測定，如3次測定值的極差值小于或等于重復性限的1.2倍，取三次結果的算數平均值報出該項檢測結果。否則進行第4次測定，如4次測定值的極差小于或等于重復性限的1.3倍，取四次結果的算數平均值報出該項檢測結果。如極差大于重復性限的1.3倍，而其中3個測定值的極差小于或等于重復性限的1.2倍，則可取此3個測定值的算數平均值作為測定結果。如未達到，則應舍棄全部測定結果，檢查儀器和操作，重新測定[2]。

再現性是指不同實驗室針對同一樣品做的比較或者在不同試驗條件下進行的測定。

2 測定結果影響因素分析

2.1 馬弗爐加熱溫度、時間和速度

馬弗爐加熱溫度、時間和實驗人員操作動作都會直接影響到實驗測定結果的準確性，加熱溫度對揮發分測定結果影響尤為明顯；要控制好馬弗爐的加熱溫度，須在關閉爐門的狀態下，定期對熱電偶進行校正，對恒溫區定期或不定期的進行測定，使得馬弗爐的恒溫區溫度與指示溫度一致。恒溫區的位置應在兩側爐壁中間的1/3區域和爐門與后壁間靠近后壁的1/2區域。

實驗時，坩堝放在坩堝架上放入馬弗爐后，應使坩堝底部緊鄰熱電偶接點上方，保證所有坩堝都在恒溫區中，否則坩堝離恒溫區越遠會導致揮發不充分，使測定結果偏低。

煤樣放入及離開恒溫區總加熱時間嚴格控制為7min。加熱時間太長，坩堝內壓力下降，會使空氣進入到坩堝內，從而引起坩堝內的實驗煤樣被空氣氧化，使實驗測定值高于煤樣正常值[3]。

2.2 實驗所用坩堝、坩堝架及坩堝冷卻時間

使用符合國標要求的坩堝，總質量為15～20g,為了使揮發分結果測定準確，一般我們選用坩堝架上的坩堝質量盡量一致，大概17～18g左右比較合適[4]。其次，要配帶嚴密的蓋，如蓋子蓋不嚴，會使試樣氧化導致檢測結果偏高。新坩堝在使用前一定要經過灼燒達到質量恒重狀態才可使用。

坩堝架要符合國標要求，耐高溫、不掉皮。在每次實驗時，坩堝架上應放滿6個坩堝，如果試驗樣品不足，應用空坩堝補滿坩堝架剩余位置，否則會使檢測結果偏高。

坩堝從馬弗爐中取出后，在空氣中冷卻時間不應過長，一般不應超過5min,移入干燥器內的時間也不宜過長，大概15～20min較為合適，以防焦渣吸水，使檢測結果偏低[5]。

2.3 國產設備與進口設備相比較

由同一人員使用相同的國產開元設備與進口卡博萊特設備做了51組檢測結果比對(如圖1所示)，發現國產開元設備檢測值較進口卡博萊特設備檢測值偏低的有24組，偏高的有27組，結果差值都在國標規定的再現性范圍內，由此可認為國產設備和進口設備對檢測結果的影響不大。

圖1 國產開元設備與進口卡博萊特設備檢測結果比較

2.4 稱重前的坩堝，分別放置于空氣中與放置于干燥器內

由同一人員使用同一臺馬弗爐設備，相同的揮發分坩堝，稱重前坩堝在空氣中放置2天2夜，與干燥器中放置3個小時后，分別做了12組樣品的檢測，發現使用在空氣中放置的坩堝檢測結果普遍比干燥器中放置的坩堝檢測結果偏高，但是差值仍在國標規定的重復性限范圍內。檢測結果見表1。

表1 使用前坩堝放置于空氣中與干燥器中的試驗結果對比

2.5 灼燒前盛有煤樣的坩堝在空氣中放置時間長短

同一人員使用同一設備、同一坩堝，將稱量完的揮發分坩堝在空氣中放置1小時后與立即放入馬弗爐中兩種條件下，分別做了12組試驗，發現試驗結果有的偏高，有的偏低，但是差值在重復性限允許范圍內，可見灼燒前盛有煤樣的坩堝坩堝在空氣中放置1小時后再灼燒對結果的影響并不大。檢測結果見表2。

表2 灼燒前坩堝放置于空氣中不同時間進行的試驗結果對比

2.6 坩堝支架的高度不同

選用進口設備卡博萊特馬弗爐，使用國產開元馬弗爐設備所用的高坩堝支架與正常使用的低坩堝支架分別對高中低三種標準物質進行了檢測，結果均在不確定度允許范圍內，且檢測結果有高有低，不存在系統偏倚。檢測結果見表3。

表3 使用坩堝架的高度不同進行的試驗結果對比

3 結語

對GB/T 212—2008 《煤的工業分析方法》進行煤炭揮發分的測定結果的影響因素分析，在日常工作中應嚴格按照國標要求進行試驗，應使用干燥器內達到恒重的揮發分坩堝，試驗完畢后將灼燒好的空坩堝應及時放入干燥器以待繼續使用。灼燒前盛有試驗煤樣的坩堝也不應在空氣中放置太長時間，以保證檢測結果的準確性。