关于影响煤炭化验热值因素的剖析

摘要：本文从不同的化验方法入手，选择正确的化验方法并付出实施，取得了良好的经济效果。

关键词：发热量试验方法

中图分类号：C35文献标识码： A

前言

煤在一定的温度下完全燃烧时所释放的最大反应热就叫做煤的发热量。工业燃烧设备中可能获得的最大理论热值是低位发热量。为真正体现以质计价，又由原来的按灰分计价改为现在的以发热量计价。而对化验室而言，接到的样品的各个参数的真值已经是固定了的，当然也包括发热量的真值。如何保证煤发热量的准确测定就至关重要了。下面就其各种影响因素做一下具体分析。

一、全水分对热值的影响

由试验方法引起的差值，GB211－96规定四种试验方法，其中A法通氮干燥法，C法微波干燥法，上述两种方法适合范围为烟煤、无烟煤和褐煤，而对B法空气干燥法及D法包括一步法和两步法，均不适合褐煤，对褐煤而言，只要是空气干燥法即或多或少地与其真值有出入，因全水分不影响分析煤样的弹筒热值，而只参与其到低位热值的计算，所以对一固定弹筒热值，因全水分的误差导致低位热值的误差。我们对元宝山大块的二组真实值做了人为改变其全水分后对热值影响的试验，结论是全水分偏低0.5％，则热值偏高约120j/g，由此可见，若采用方法不当或操作不严格执行国标，将直接影响到计价的低位热值。

二、空气干燥基水分Mad对热值的影响

GB212－91中有三种试验方法：A法通氮干燥法，B法甲苯蒸馏法，C法空气干燥法。其中A法、B法适用于所有煤种，C法适用于烟煤、无烟煤，在几种方法中，A法为仲裁方法，B法因其操作繁琐，一次只能测定一个样品，且其所用到的共沸剂甲苯、二甲苯易燃、有毒，并因其沸点较高，使年轻煤测定结果偏高，故一般不采用，尤其是褐煤；C法不适于褐煤，从这一点来看，如果是褐煤，则选择A法为最佳，其次是B法，但终究B法和C法都将对年轻的褐煤的固有水分值产生影响，另一方面在试验过程中是否严格遵守国标又是一个关键因素，例如，在烘箱中取出称量瓶后，在空气中放置的时间长短与结果有直接关系，环境湿度越大，则影响将越大，在《电力用煤采制化技术及其应用》一书中有“我国褐煤分析基高位发热量Qgr,ad的半经验公式：Qgr,ad=K2-70Mad-75Aad，式中K2是根据干燥无灰基挥发分而定，Mad是真正的空气干燥基水分”。因为试验方法和测定步骤等影响固有水分的误差，并不能影响Qgr,ad值，但这个失真的水分却参与Qgr,ad到Qnet,ar的计算，给Qnet,ar造成影响，所以，当Mad测定值大于Mad真实值时，Qnet,ar结果将偏高。下面是对一组真实测定结果元宝山地区风水沟矿混中块做了如下试验(原结果见第一组)：

Mar=31.56% Mar=31.56%

Mad=16.09% Mad=16.59%

Qb,ad=20.466MJ/kg Qb,ad=20.466MJ/kg

Qgr,ad=20.362MJ/kg Qgr,ad=20.362MJ/kg

Qnet,ar=15.360MJ/kg Qnet,ar=15.456MJ/kg

St,ad=0.84% St,ad=0.84%

Had=3.11% Had=3.11%

(第一组) (第二组)

假设水分出现偏高0.5%的误差变为16.59%(结果见第二组)，则热值偏高96j/g，对于水分大于10％的煤，同一化验室允许差国标规定为0.4%，而不同化验室未作规定，所以不同化验室不同方法造成1％的误差是极可能的，如上所述例子，Mad测定值变化1％，则影响Qnet,ar 194j/g。由此可见，测定Mad的方法不同、操作者不同、设备不同，稍有误差，将导致发热量偏差很大。

三、采用不同状态下的公式，导致Qnet,ar结果不同

恒容状态下：Qnet, ar=(Qgr,ad-206Had)×(100-Mar)/(100-Mad)－23Mar

恒压状态下：Qnet,ar=(Qgr,ad-212Had-0.8Oad)×(100-Mar)/(100-Mad)-24.5Mar

从这两个公式中明确看出Qnet,ar相差[(212-206)Had+0.8Oad]×(100-Mar)/(100-Mad)+(24.5-23)Mar，即(6Had+0.8Oad)×(100-Mar)/(100-Mad)+1.5Mar，即使忽略0.8Oad，按上述第二点中实际例子计算，还相差63j/g。可见，收到基低位发热量(Qnet,ar)在采用恒压状态下的公式要比采用恒容状态下的公式计算结果低。

四、煤中氢元素Had对热值的影响

从发热量计算公式来看，在空气干燥状态下，分析煤样氢值每变化1％，将导致空气干燥基低位发热量Qnet,ad降低206j/g，而对收到基低位发热量Qnet,ar将降低206×(100-Mar)/(100-Mad)。再看第二点中的例子，当Had=1%时，其低位热值将变化Qnet,ar=206×1×(100-31.56)/(100-16.09)=168j/g。如果Had测定值偏低，则热值计算结果偏高。在实际操作中，国标规定重复性Had＝0.15％，同样按上面的例子，若Had测定值距离真值为0.2%时，将影响低位发热量Qnet,ar值168×0.2=34(j/g)；若不同化验室之间，互相差值将更大，也就是说：不同设备、不同操作者、不同实验室测定值与其真值各有差异，差值越大，对低位发热量影响也就越大。

五、煤中元素硫(St,ad)对热值的影响

根据公式Qgr,ad=Qb,ad-(95St,ad+αQb,ad)可知：St,ad每变化1％时，影响空气干燥基高位发热量Qgr,ad 95j/g,国标规定当St,ad百分含量大于4％时，重复性为0.2%,就依据这一重复性允许差的最大值计算，即St,ad＝0.2%时，将引起空气干燥基高位发热量变化量为Qgr,ad＝95×0.2=19(j/g)。再用第二点中的例子来看，若St,ad增加0.2%，其收到基低位发热量Qnet,ar的值变为15.344MJ/kg，即其热值降低16j/g。同样如果是不同实验室、不同设备、不同操作者，即再现性一定加大，也就是将影响空气干燥基高位发热量Qgr,ad的值加大，同理，影响收到基低位发热量Qnet,ar也一定加大。总之硫分值偏高、热值偏低；相反，硫分值偏低、热值偏高。

六、结束语

综上所述，可以看出：选择正确的试验方法、认真操作，是减少化验误差的正确途径。相反如果不加分析、不加注意的话，以上五种因素每种因素都存在着概率，按排列组合来考虑，五种因素总有同时向一个方向偏差的时候，一旦这种情况出现，将导致收到基低位发热量很大偏差，这样将给计价带来不真实，体现不出以质计价。

参考文献

[1] 曹长武.电力用煤采制化技术及其应用.北京：中国电力出版社，1999.