提高煤质分析准确性的方法研究

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  摘 要:煤质分析对煤炭开采质量与数量具有重要的影响,故检测人员在进行煤质分析时不仅要严格遵循标准要求进行测定,确保分析结果的准确性,还应配合勘察人员对煤层勘查结果的真实度进行分析,确保各类煤质高效利用。在实际应用中,各种因素会对煤的水分、灰分、硫、发热量的测定与确定产生影响,为提高煤质分析结果的准确性并将误差降至最低,操作人员应善于判断和分析化验结果的准确性,按照有关测量标准,探讨问题产生的原因,最终得到最有效、最准确的煤质分析控制方法。
  关键词:煤质分析;分析误差;减小误差
  引言
  即使有了新能源的出现,但是煤炭资源依旧是我国社会经济发展过程中不可替代的一种能源,并且在未来很长的时期内,都不会被完全取代。不过我们也应该意识到,在长时间的开发利用之后,不管是开发的程度或者是煤炭整体质量上都已经比上个世纪八九十年代的差了不少,因此提升煤炭资源的整体利用效率成为摆在眼前亟待解决的问题。针对煤质进行精确的分析,针对煤炭的实际需求实现因工制宜,能够在很大程度上提高煤炭资源的利用率,避免煤炭资源的浪费。所以我们一定要实施科学合理的对策确保煤质分析的精准程度,要针对煤质分析检测项目加以严谨探究,同时针对那些制约分析结果精准性的因素加以有效管控,持续减少在煤质分析工作中的失误,增强煤质分析的整体精准程度,保障整体生产环节工艺和产品质量满足标准,实现对自然能源的节约,维持生态环境平衡。
  1 煤质分析的主要内容
  1.1 工业分析
  在煤质的工业分析中,应从水分、灰分和挥发性等方面进行分析。在正常情况下,可以直接对水分、灰分、挥发性进行化验检测,并且可以使用加法和减法等方法对煤炭中的固定碳进行测定,通过测量煤的水分和灰分含量,可以确定煤质中有机物和可燃物的百分比。
  1.1.1水分
  在煤质中,水分占比较大,而煤质工业分析一般能够按照水分的状态将其细分为外在水分、内部水分以及化合水。水分是煤质中不可燃烧的部分,其对煤炭的加工生产质量具有较大的影响,故在实际应用过程中应对水分比例进行严格的控制。如果水分过大,则不利于煤炭的产出和焦炭产量,水分含量较少,则极易造成焦炉装煤操作环境恶化,影响煤炭生产产量与质量。
  1.1.2灰分
  在煤质中,灰分是一种大颗粒惰性组分,其硬度远远大于煤的硬度,但灰分并不是煤炭的固有成分,其能够通过一系列的分解反应与化合反应,最终产生残渣。灰分的成分和矿物质不同,这对煤的生产有直接影响。通常来说,肥煤和炼焦煤中的灰分含量较大,而气煤的灰分含量较低,故在实际应用中可将三种煤结合使用,进而提升煤的使用效率。
  1.1.3挥发分
  煤在特定环境下能够通过反应分解为由水、碳氢化合物等组成的挥发分,故在煤炭炼焦过程中可充分利用其挥发分来有效地提高焦炭、焦油、气体的转化率与质量,同时还有助于焦炭强度的提升。在焦化过程中,如果挥发分较低,则煤键的黏结性和可熔性可能较差,并且耐磨性可能降低。如果挥发分过高,则平均焦炭力会变小,使得焦炭的质量有所下降,故在进行炼焦时,应合理控制煤的挥发分,以提升煤炭资源的生产质量。
  1.2 元素分析
  如前所述,煤炭主要由硫、氢、氮、磷、碳和氧元素组成,但煤炭资源所处的环境不同使得其主要元素含量有所差异。例如,在我国北方区域煤质中,硫元素的含量一般较低,其碳化过程所需要的时间相对短一些,而在我国南方区域煤质中,由于其硫元素的含量较高,故其碳化过程所需要的时间较长。对于煤质中存在的硫元素,按照其能否燃烧分为无机硫和有机硫,其中,有机硫是指可燃硫,如硫化铁硫;无机硫为不可染硫,如硫酸盐硫。煤质中硫元素含量的多少会对钢铁制造加工的质量与产量产生影响,此外,在炼焦时,一般要求企业采取一定的脱硫措施对煤质硫元素含量进行控制,脱硫技术的使用是煤炭产业发展的关键环节,对煤质化工产业的发展具有深远的影响。
  1.3 工艺性质分析
  工艺性质分析主要是指对煤质黏结性的分析,测定黏结性通常可借助黏结指数法、胶质层指数法。煤质黏结性能一般取决于煤质胶质体的数量与质量,此外,在炼焦过程中,煤质黏结性会影响炼焦煤的强度,因此,在进行煤化工生产时应对煤质工艺性质进行分析,确保煤质化工生产的稳定性。
  2 煤质化验中所存在的误差分析
  2.1 煤样采取过程存在的误差
  在进行煤质化验时,最关键的部分是测试煤样的采取,该环节对煤质化验结果起决定性作用,其直接影响着煤质化验误差的大小,该环节也是最容易出错的,结合作者自身工作经验来看,许多煤质化验结果出现较大误差的原因是前期的煤炭样品采取过程中出现操作不规范引起的,因此在进行煤质化验样本采取过程中必须采取有代表性的样品,进而确保整个煤炭样品采取的科学、合理、有效,这样才能使得最终的煤质化验结果准确地反映整体煤炭质量。但在实践中,采样不合理、采樣操作不规范、过度采样、采样不足等问题往往影响到煤质化验的精确性。例如,一些煤炭样品采样过大、采样区域选取不当等都使得煤炭样品不具备代表性,不能满足实际需求,对这些煤炭样品进行煤质化验所得出的结果显然会出现较大误差,影响煤质化验准确性。
  2.2 制样过程存在的误差
  煤质样品的制备是煤质化验的重要组成部分。在整个煤炭样品制备过程中,如果操作人员未遵循规定流程或制备不规范等,都会导致煤炭样品制备误差,即制样误差。根据误差产生的原因,常把制样误差分为两类,即系统误差和随机误差。其中,系统误差主要是指操作人员在进行煤炭样品制备过程中所使用的化验仪器与设备存在先天性的不足,而造成煤质化验所得出的结果无规律性误差。此外,在煤炭样品制备过程中外部其它物质的混入、煤炭样品中水分或分灰的流失、化验检测方法使用不当、环境的变化、操作人员的感官错误等造成的煤质化验误差都属于系统误差。随机误差是指在进行煤炭样品制备过程中偶然出现的因素导致的煤质化验解果误差较大,随机误差的产生是不可避免的,该种形式误差产生的主要原因包括煤炭样品采集量过大,但只有其中很小一部分可以操作、检测化验人员在制备样品过程中的操作不当、未遵循制备样品的规定流程、操作人员记录错误的化验结果等。总体而言,随机误差的出现是可变的,且无法预知。   2.3 煤质分析过程存在的误差
  在得出煤质化验结果后操作人员需要对化验结果进行分析,可以说进行煤质结果分析是整个煤质化验过程的最后一环。通常在该环节出现化验结果误差较大、不符合实际的原因是人为因素。如操作人员专业素养不达标、责任心不强、结果分析马虎等都会导致煤质分析误差的产生。此外,在对煤质化验结果进行分析时,操作人员没有采用科学合理的分析方法也会造成煤质分析误差的产生。同时,煤炭企业缺乏严格的煤质化验管理制度同样会导致煤质分析误差的产生。
  3 煤质化验准确性的提升策略
  3.1 以国际相关规范标准为依据,严格进行采样及制样
  采取煤炭样品是指从一批待检测煤炭中选择一部分具有代表性的原煤样品,煤炭样品的制备过程包括煤样品的粉碎、混合、筛分、收缩。为了有效减少煤质化验过程中产生的误差,必须按照国家标准进行取样和样品制备。即在取样过程中把握取样点位置和取煤量,确保送到检测室的煤样具有一定的代表性,而在煤炭样品制备过程中,操作人员应充分掌握实际煤样产品收缩、破碎、混合、空气平衡等几个基本过程的操作流程与标准。另外,操作人员还需要对煤炭样品制备系统的质量与力度进行准确把控,若在样品制备过程中,发现煤炭样品的质量不满足实际要求,则可使用旋转瓶法,该方法可以提升样品制备的正确性。在使用该方法时应首先把存入煤炭样品容器的瓶盖盖严,然后使用右手食指紧按瓶盖,手掌握住瓶体,转动手腕,使瓶内的样品同时发生水平和垂直方向的翻动与混合,进而确保样品均匀混合,当瓶内样品混合均匀后让瓶子保持静止,没有煤粉灰在瓶内悬浮,则样品制备完成。
  3.2 仪器使用
  合理使用仪器也是确保煤质化验准确度的重要方法,具体的方式是做好日常的维护工作,通过提升仪器的技术水平与标准化水平来降低误差影响。除此之外,还需要在读数时根据技术标准进行阅读,通过建立完善的读数制度与流程,避免读数过程中出现随机误差。
  3.3 样品制备
  样品的制备环节的控制主要涉及到破碎、缩分等部分,为了提升制备的精准性,需要做好流程控制与规范化处理要求。一方面制样人员需要穿戴整齐,避免出现衣物、鞋子脏污,同时还需要避免随意丢弃物品;另外一方面,则需要保持实验室的清洁、干燥,避免自然风影响到样品的质量。
  3.4 标准化方法
  利用标准化的处理方法进行处理是确保系统稳定性的重要条件。一般来说需要参考国家推荐的行业技术标准,配合测试过程中实验室的实际条件来进行标准化实施,具体的工作执行流程则要根据专业实验室的要求来实施。
  3.5 数据记录
  数据的记录环节也存在误差影响的可能性,为了避免这些误差可以通过保存原始数据强化记录等方式来完善。除此之外,煤炭的检测过程中还需要做好干燥基的分析记录工作,特别对于一些一次性检验后不可重复的试验要做好过程记录。
  3.6 误差控制
  控制煤样检测误差是提升煤质分析结果精确性的另一关键。在进行煤质检测和分析时,实验室通常采用化学和物理方法,再利用特定检测技术对煤样品性质与质量进行测试。通常,煤质化验需要借助较多的仪器与设备,而仪器设备和需使用的化学试剂种类的繁多使得试验结果容易因设备精度不足、操作不规范以及外部环境影响而出现误差。有鉴于此,在进行煤质化验前,应确保化验所使用的仪器设备干净,另外,应校准仪器设备的精度,并根据实际化验特点对煤质分析的各个试验环节、步骤、检测方法、分析结果进行计划与安排,从根本上确保整个煤质化验过程精度较高,试验误差控制在合理的范围内。
  从笔者自身工作经验来看,分析误差的产生是影响煤质分析结果准确性的关键因素,因此在分析煤质检测结果之前,操作人员应首先进行质量管理培训和技术培训。要严格按照标准规定进行分析,禁止私下更改测试结果,尊重测试结果,确保结果的可靠性。为了提高操作员的技术水平,可以采用评估系统。获得煤质分析结果后,应制作一份包含实验室人员记录、名称、服务年限、性别、样品制备和抽样等的表格,并记录实际分析结果。
  3.7 检测方式
  在煤质分析过程中,除特殊规定外,应使用纯试剂进行分析。溶液配制应牢牢把握“精,细,严,松”四个方面,即应根据溶液的准确性和浓度配制溶液。准备好溶液后,选择适当的容器进行保存。对于那些在阳光下容易挥发和分解的试剂,应将它们放入棕色瓶中并在黑暗中储存。在含有溶液的瓶子上,应标明溶液的名称、浓度、配方设计师和制备日期。在进行煤质检测分析时,常用的设备为自动量热仪器,其具有较高的环保性。目前,煤质检测分析已经不再使用汞性温度计进行测定,自动量热仪器的使用有效地避免传统测定过程中出现的温度计破碎而造成汞泄露,进而污染检测样品的问题。同时,在进行碳氢试验时,通常需使用一定的催化剂,主要目的是避免在反应过程中重金属元素产生的残渣污染环境。另外,对煤种硫元素形态的确定主要是通过氧化还原反应,而催化剂的使用也有助于确定硫元素形态。总体而言,煤质分析的主要目的是了解煤样品的组分和性质,以提升煤炭的整体利用效率。因此,在煤质分析过程中,人们应结合煤样品特点,确定有效的检测手段,尽可能地防止反应过程中有毒、有害物质的泄露,以免造成环境污染。
  结束语
  煤质分析是一种精细化工作,采集煤样后,人们需要统一登记,并按照一定检验项目编制合理的检验计划,其间应确定煤样的测试项目和基本属性。在煤质分析过程中,对于煤样不足的问题,应有针对性地进行设计,确保所设计的化验检测项目能够有效地反映煤炭整体质量。煤质分析过程极易受到外部因素的影响,故在煤炭样品制备过程中应确保所使用的仪器设备干净无污染,在煤炭样品制备过程中,若使用的仪器不洁净则会影响煤质化验分析结果。故在煤质分析过程中,应在化验实验室内制定合理的操作规程与流程,確保煤质化验程序的科学性,同时,在煤质化验过程中应使用专业的设备将煤样混合均匀,粉碎、收缩、筛分和干燥,并按照步骤和要求进行煤质分析。
  参考文献
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  作者简介:
  宫海亮,男,1984年3月出生,毕业于北京化工大学,硕士研究生,工程师,国家能源投资集团有限责任公司生产指挥调度中心高级主管,长期从事生产运营综合管理工作。
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