煤炭質量檢測技術發展與應用展望

秦曉娟

國家能源集團鄂爾多斯市神東檢測有限責任公司 內蒙古鄂爾多斯 017209

煤炭不僅是工農業和人民生活不可缺少的主要燃料，而且還是冶金、化工、建材等部門的重要原料。煤炭各種煤質指標參數的檢測是其綜合利用的基礎。隨著近代科學技術的發展和新工藝、新方法的應用，煤炭的用途和綜合利用價值將會越來越大，促使人類更進一步認識煤、改造煤和合理利用煤。檢驗檢測的準確性、精密度、時效性以及公正性已受到社會和市場的廣泛關注和重視，智能化系統方向的研發和推廣亟待實現。

1 煤質檢驗的意義

煤質檢驗在煤炭生產和利用中起到十分重要的作用。煤炭組成和性質是煤炭加工、轉化、利用裝置和工藝過程設計的基礎。煤質分析提供準確的基礎數據，是評價煤炭質量、進行煤炭交易的依據，也是保證煤炭產品質量、提高原燃料利用效率、節能減排的重要手段。近年來，我國多地出現嚴重的霧霾天氣，在一些以煤炭為主要燃料的地區，煤的灰分、揮發分、硫含量等煤質指標關系到大氣污染的有效治理，這些指標也是環保、質監部門對煤炭生產、運輸、利用等環節進行監督和管理的技術依據[1]。發熱量是動力煤計價的主要指標之一。煤炭生產企業或運銷機構在配煤裝車過程中通常基于煤質指標進行下一步操作，若出現由于煤質化驗滯后而導致盲裝、煤質化驗結果不準確等現象，則會造成嚴重的后果，即或是因動力煤品質不達標而引起法律糾紛，或由于發運的煤炭熱值過高而造成煤企的經濟損失。煤質關系著火力發電設備的安全高效運行和節能減排目標的實現。為了保證電廠鍋爐正常、高效運行，對燃煤進行煤質分析、準確實時掌握煤質指標是至關重要的環節。煤的元素組成是鍋爐熱力計算和燃燒工況調整的依據之一。煤的發熱量是計算煤耗和熱效率、燃燒設備熱平衡、確定煤混和配比等的關鍵參數。

2 煤炭質量檢測技術發展分析

對煤炭進行質量檢驗在煤炭的生產和貿易中有著極為關鍵的作用，為此，要對其予以重視，在進行煤炭檢測時，要注重方法。方法標準化能夠使其更加現代化的進行生產，我國煤炭檢測標準化發展歷程可以分成三個階段即，起步、發展、面向國際。第一，起步階段，是從我國上個世紀60年代一直到70年代中期。我國對煤炭進行分析檢測的標準最早是在1964年，當時是借鑒了蘇聯的做法，制定了和蘇聯煤炭檢測相類似的18項標準。第二，發展階段是從上個世紀70年代中期一直到90年代初期之前，在這個階段中，我國自主進行摸索，制定了總共43項標準，這時候我國煤炭檢測方法標準已經初具規模，形成了體系。第三，面向國際階段是從我國上個世紀90年代初期一直到現在。隨著世界政治、經濟、文化一體化的發展，各行各業為了走向國際，都選擇采用了國際標準，煤炭行業也是如此。煤炭檢測方法標準化發展的極為迅速，不僅找到了自身的特色還和國際進行了接軌，并且在努力的尋找國際上尚未明確的標準，對其進行補充。早在上個世紀80年代，我國所成立的國家煤檢中心加入到國際標準化組織固體燃料技術委員會之中，中國的專家就有了和世界接軌的機會，能夠掌握國際標準化要求，從而依據國際標準來對我國的煤炭檢測方法做出調整，使我國煤炭檢測方法標準化能夠進一步的發展，更加積極的進行相關工作[2]。

3 煤炭質量檢測技術應用發展策略

3.1 煤炭檢測標準體系建設

目前我國煤質分析檢測國家和行業標準主要涉及：煤質分析基礎和管理、采制樣技術、煤質參數檢測方法、檢測儀器、計量和標準物質等，其中主要包括：第一，煤質分析基礎和管理類11項，包括煤質分析一般規定、固體生物質和水煤漿通則、實驗室評定、不確定度評定、可替代方法、質量控制與質量抽查和驗收等。第二，采制樣技術11項，涉及煤、工業型煤、水煤漿和固體生物質燃料的人工和機械化采樣、制樣等。第三，計量規程和規范4項，包括煤中全硫測定儀、量熱儀氧彈安全性能、煤中碳氫測定儀和煤灰熔融性測定儀。第四，標準物質技術3項，包括黏結指數專用無煙煤、煤炭成分分析和物理特性測量標準物質研制導則和應用導則。第五，煤炭檢測儀器類24項，包括采制樣設備在內的煤質檢測專用儀器技術條件20項，移動煤流機械化采樣系統檢查導則、氧彈量熱儀性能驗收導則和中子活化型煤炭在線分析儀等。第六，煤質參數檢測方法88項，主要涉及到常規成分分析和物理特性分析43項、各種工藝性能參數檢測22項、常量和微量成分分析23項。

3.2 檢驗技術的創新發展

為滿足在線快速檢測煤質指標的需求，基于物理分析方法開發了多種煤質檢測技術，如利用紅外原理、結合微波技術的煤質水分智能在線監測方法；利用圖像識別技術，在研究掌握動力煤圖像預處理、圖像特征選擇與提取的方法和原理的基礎上，基于煤炭圖像特征與煤質指標數據間關系開發的電煤圖像煤質指標檢測方法]。基于LIBS技術開發煤質在線分析裝備成為近年來煤質檢驗的研究熱點，對測得的原煤光譜特征經有效光譜篩選、光譜平均和合理內標，進行光譜預處理后再結合適宜的建模方法，可以計算得到準確度很高的灰分、揮發分和發熱量等煤質指標[3]。LIBS技術由于響應快速、實時、非接觸測量，不僅應用于氣力輸送煤粉成分快速檢測等場景，也迅速代替傳統飛灰測量方法被運用至燃煤電廠的運行管理。此外，將煤質在線檢測系統與車載可移動式煤質分析儀器集成，從而組成移動式煤質分析技術及裝備，有助于實現采樣、制樣、檢測三大功能一體化集成。此種系統由采樣、制樣、檢測、車載、系統集成等部分構成，其中檢測技術利用LIBS對煤中碳、氫、硫、灰分實現無源檢測的優勢。利用遠程智能數據分析系統實現制樣、煤質分析、數據的遠程監控、共享、傳輸并自動出具報告等，也是煤質檢驗技術發展的重要趨向。

3.3 使用先進的儀器設備

煤炭檢測方法標準化要和專業的儀器設備進行聯系，從而獲得更加理想的成效，所以要注意使用先進的儀器設備，不斷的提高自動化設備的使用水平。在煤炭分析試驗分技術委員會進行換屆選舉工作時，其名稱也發生了改變，成為了煤炭檢測分技術委員會，證明了煤炭檢測技術有著非常重要的作用，其技術包含了進行分析試驗所使用的方法以及專業化的儀器設備。為此要想使對于煤炭進行分析檢測的專業儀器設備更加的標準化，相關部門應該提升儀器的質量，使其更好的為工作提供服務，使工作能夠更加高效的開展。將專業化的儀器設備質量標準化和煤炭檢測方法標準化進行聯系，可以更加迅速、高效的完成相關工作，使煤炭檢測工作更加的機械化、自動化，提高煤炭檢測工作的技術水平。

3.4 全覆蓋監控管理與質量管控頻率相互促進

經過長周期的實踐，在使用全覆蓋視頻監控管理后能夠保證煤炭檢驗的各個環節均受到視頻設備監控，因全覆蓋監控系統的實時性和回放功能，使得任一時間、地點進行中或已結束的煤炭檢驗任務的抽查不受地域、紙質記錄以及當事人口述檢驗過程的干擾，直接點擊需要抽查的任務編號即可進行煤炭檢驗全過程、無死角查看。同時隨著視頻抽查次數的增加，如圖4所示檢驗過程中發生的風險點問題比例穩步減少，很明顯全覆蓋監控管理能夠有效的發現檢驗過程中的風險點并溝通相關檢驗人員加以關注，避免其對檢驗結果產生影響，達到質量監督的目的。

3.5 常規煤質檢驗技術的標準化與管理

為適應煤炭加工利用規模和交易范圍日益擴大、煤加工轉化技術尤其是現代煤化工技術開發和應用的需求，煤質檢驗技術也處于不斷進步和完善中。由于煤炭檢測具有受國家或行業標準約束的特征，結合現代信息技術進步，對常規煤質檢驗技術目前形成了向標準化、自動化、快捷化、信息化、系統化方向發展的共識。此外，考慮到煤炭在我國經濟社會發展的作用及煤炭利用對生態環境的影響，與生態環境影響、環境保護相關的煤炭特性指標測量方法的研究與開發，也是煤質檢驗技術發展不可忽視的任務和內容。煤質檢驗除了在檢測技術方面的發展，煤質檢驗過程和結果的管理也不能忽視。煤炭檢測結果的完整性、合法性、可追溯性是煤質檢驗不可或缺的構成部分，通過構建和完善實驗室信息管理系統，可以優化煤質分析實驗室的業務流程、規范內部管理程序、提高工作效率、強化煤質檢測質量的監測手段，并實現煤質檢測數據的共享。

4 結語

綜上所述，伴隨著我國科技水平的提升，煤炭檢驗方法標準化有了更高的要求。對煤炭進行質量檢測并不是一個短期就能夠完成的任務，需要很長時間的努力，為此，還需要強化煤炭檢測技術的創新，引入新型檢測設備，提高煤炭質量檢測的整體水平。