武利強(qiáng)

內(nèi)蒙古自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070

1 煤炭質(zhì)量要求

1.1 煤炭氣化用途

經(jīng)過熱處理以氧氣、碳水化合物、氫氣、碳氧化合物等為介質(zhì)將煤炭進(jìn)行熱化學(xué)處理最終形成煤氣，用于多種用途。目前，我國(guó)主要有固定床氣化法以及沸騰層氣化法，前者要求原料煤含量大于75%，顆粒度要均勻，化學(xué)反應(yīng)性越弱越差；后者要求原料化學(xué)反應(yīng)性不低于65%，主要使用褐煤以及弱煤等[1]。

1.2 煤炭煉油用途

（1）加氫液化。將煤炭、相應(yīng)催化劑以及重油放在一起進(jìn)行混合，為了使得煤炭中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行破壞，對(duì)其施以高溫高壓，并且和氫氣進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為低分子液態(tài)或者氣態(tài)產(chǎn)物，再經(jīng)過進(jìn)一步加工就可以得到更多的副產(chǎn)品。這種方法主要使用的是褐煤以及長(zhǎng)焰煤，要求其絲炭含量不大于3%，灰分（Ag）含量不大于6%。（2）低溫干餾。在600 攝氏度左右的溫度下對(duì)煤炭進(jìn)行干餾，獲得低溫焦油，同時(shí)半焦以及低溫焦?fàn)t煤氣也可以獲得。這種方法主要原料是褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤以及不粘煤等，其要求熱穩(wěn)定性S+13 大于38%，顆粒直徑最好在20 毫米到80 毫米之間[2]。

2 制樣過程的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控

2.1 制樣過程風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)

（1）破碎程序。使用精密度達(dá)不到要求或有偏倚的設(shè)備進(jìn)行制樣，存在煤樣在制備過程產(chǎn)生偏倚或煤樣代表性降低風(fēng)險(xiǎn)；破碎煤樣前，沒有用同種煤樣沖洗破碎機(jī)或破碎機(jī)腔體、料斗清理不干凈，存在煤樣被污染風(fēng)險(xiǎn)；破碎過程中出現(xiàn)設(shè)備卡堵，清理出的煤樣直接扔棄，存在制樣精密度降低風(fēng)險(xiǎn)；破碎結(jié)束，出料斗中的煤樣清理不干凈，有剩料，存在煤樣代表性降低風(fēng)險(xiǎn)。（2）混合程序。采取堆錐法混合時(shí)，操作不規(guī)范，存在粒度偏倚或均勻性差風(fēng)險(xiǎn)；使用二分器混合時(shí)，操作不規(guī)范，存在煤樣出現(xiàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)；混合時(shí)將撒落的煤樣扔棄，沒有收集起來，存在煤樣代表性差的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 制樣過程風(fēng)險(xiǎn)源管控方法

（1）破碎程序。定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行核驗(yàn)，不合格，不準(zhǔn)使用；破碎煤樣前，設(shè)備使用待制樣品沖洗并將腔體、料斗清理干凈；出現(xiàn)設(shè)備卡堵，要將清理出的物料重新破碎；破碎結(jié)束，出料斗中的煤樣全部清理出來。（2）混合程序。使用堆錐法混合時(shí)，操作規(guī)范，倒堆2-3 次；采用二分器混合時(shí)，均勻來回?cái)[動(dòng)，撒落的煤樣應(yīng)全部收集起來，重新縮分。

3 煤質(zhì)分析技術(shù)概述

3.1 揮發(fā)分及灰分含量對(duì)吸附常數(shù)的影響

煤炭樣本中揮發(fā)分和灰分含量的不同會(huì)導(dǎo)致其吸附常數(shù)的差異，為了對(duì)揮發(fā)分和灰分對(duì)吸附常數(shù)的影響進(jìn)行分析，首先將煤炭揮發(fā)分和灰分設(shè)置為系統(tǒng)的自變量，將吸附常數(shù)S1，將其進(jìn)行線性回歸分析，其分析結(jié)果，如表1 所示。

表1 揮發(fā)分和灰分與吸附常數(shù)S1 模型分析結(jié)果

因此可得吸附常數(shù)S1 和煤炭煤揮發(fā)分、灰分的線性關(guān)系數(shù)學(xué)模型可表示為：

S1=63．636a1+39．001a2-16．332（1）

由式（1）分析可知，當(dāng)灰分a2 恒定的情況下，其吸附常數(shù)S1 將隨著揮發(fā)分a1 的增加而逐漸增大，成正相關(guān)的關(guān)系。

由分析可知，煤炭的灰分和揮發(fā)分作為煤炭品質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，其和煤炭的變質(zhì)程度有密切的關(guān)系，煤炭的質(zhì)變?cè)絿?yán)重其中所含的揮發(fā)分就越少，其對(duì)CH4 氣體的吸附性能快速增加。

3.2 水分化驗(yàn)分析

水分化驗(yàn)包括內(nèi)部水分以及外部水分兩種分析化驗(yàn)部分，其分析的最終結(jié)果對(duì)于煤炭的價(jià)值具有較大的影響，所以也是煤質(zhì)分類與化驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在水分化驗(yàn)過程中，一定要盡量避免環(huán)境中的水分對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，需要做好濕度的監(jiān)控，保持實(shí)驗(yàn)室的濕度處于相對(duì)恒定的狀態(tài)，也可以采用氮?dú)飧稍锏燃夹g(shù)進(jìn)行水分去除，適應(yīng)性更強(qiáng)。

4 制樣過程的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控

4.1 制樣過程風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)

（1）破碎程序。使用精密度達(dá)不到要求或有偏倚的設(shè)備進(jìn)行制樣，存在煤樣在制備過程產(chǎn)生偏倚或煤樣代表性降低風(fēng)險(xiǎn)；破碎煤樣前，存在煤樣被污染風(fēng)險(xiǎn)；破碎過程中出現(xiàn)設(shè)備卡堵，存在制樣精密度降低風(fēng)險(xiǎn)；破碎結(jié)束，有剩料，存在煤樣代表性降低風(fēng)險(xiǎn)。（2）混合程序。采取堆錐法混合時(shí)，操作不規(guī)范，存在粒度偏倚或均勻性差風(fēng)險(xiǎn)；使用二分器混合時(shí)，操作不規(guī)范，存在煤樣出現(xiàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)；混合時(shí)將撒落的煤樣扔棄，沒有收集起來，存在煤樣代表性差的風(fēng)險(xiǎn)[3]。（3）縮分程序。使用堆錐四分法縮分時(shí)，動(dòng)作不標(biāo)準(zhǔn)、倒堆次數(shù)不夠，存在煤樣偏倚或均勻性差風(fēng)險(xiǎn)；采用相鄰兩個(gè)扇形體制備下一階段樣品，存在煤樣粒度離析代表性降低風(fēng)險(xiǎn)；二分器縮分煤樣，始終取單側(cè)煤樣，存在煤樣偏倚風(fēng)險(xiǎn)。使用機(jī)械縮分時(shí)，沒有對(duì)縮分機(jī)進(jìn)行精密度核驗(yàn)、偏倚性實(shí)驗(yàn)或使用精密度達(dá)不到要求、有偏倚的縮分設(shè)備，存在精密度不足風(fēng)險(xiǎn)．

4.2 制樣過程風(fēng)險(xiǎn)源管控方法

（1）破碎程序。定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行核驗(yàn)，不合格，不準(zhǔn)使用；破碎煤樣前，設(shè)備使用待制樣品沖洗并將腔體、料斗清理干凈；出現(xiàn)設(shè)備卡堵，要將清理出的物料重新破碎；破碎結(jié)束，出料斗中的煤樣全部清理出來。（2）混合程序。使用堆錐法混合時(shí)，操作規(guī)范，倒堆2-3 次；采用二分器混合時(shí)，均勻來回?cái)[動(dòng)，撒落的煤樣應(yīng)全部收集起來，重新縮分。

5 結(jié)語

作為我國(guó)重要的能源類型，煤炭在我國(guó)的各個(gè)行業(yè)中都具有廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行煤質(zhì)分類與化驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用過程中，做好揮發(fā)分、灰分以及水分等重點(diǎn)環(huán)節(jié)的控制工作，確?；?yàn)的有效性，更好的指導(dǎo)煤炭合理使用，為我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。