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煤的發(fā)熱量測(cè)定與誤差

發(fā)布時(shí)間: 2019-07-17 瀏覽次數(shù): 3052次

煤的發(fā)熱量測(cè)定是煤質(zhì)分析的一個(gè)重要項(xiàng)目，一個(gè)燃煤的工藝過(guò)程的熱平衡、耗煤量、熱效率等的計(jì)算，都是以所用的煤的發(fā)熱量為依據(jù)的。在煤質(zhì)研究中，因?yàn)榘l(fā)熱量隨煤的變質(zhì)程度較規(guī)律的變化，根據(jù)發(fā)熱量可以粗略推測(cè)與變質(zhì)程度有關(guān)的一些煤質(zhì)特征，比如粘結(jié)性、結(jié)焦性等。有些煤炭分類法中，用發(fā)熱量作為規(guī)劃分煤炭類型的指標(biāo)，如國(guó)際分類法中對(duì)揮發(fā)分大于33%的煤以及對(duì)褐煤的進(jìn)一步劃分等。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加快，作為結(jié)算主要依據(jù)的發(fā)熱量測(cè)試結(jié)果成了供需雙方關(guān)注的主要焦點(diǎn)。同時(shí)，煤質(zhì)檢測(cè)單位也面臨著越來(lái)越多的盲樣考核、抽查，來(lái)自各方面的壓力越來(lái)越大，緩解這種壓力的辦法是有效消除檢測(cè)中存在誤差，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

以下實(shí)驗(yàn)以鶴壁華諾ZDHW系列高精度微機(jī)全自動(dòng)量熱儀為例，隨著發(fā)熱量測(cè)定儀器自動(dòng)化程度的提高，檢測(cè)人員的工作得到相對(duì)簡(jiǎn)化。但由于實(shí)際工作中樣品的多樣性及條件的變化因素，且不論是何種型號(hào)的量熱儀，如果在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有采取正確的方法進(jìn)行操作，就難于獲得準(zhǔn)確和精密的測(cè)定結(jié)果試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，直接影響煤炭質(zhì)量評(píng)定。

1 煤的發(fā)熱量測(cè)定前工作準(zhǔn)備

1.1 儀器設(shè)備的安裝調(diào)試

煤的發(fā)熱量測(cè)定是一種技術(shù)性較強(qiáng)的工作，檢測(cè)人員技術(shù)水平、儀器設(shè)備、使用狀態(tài)等都有可能影響測(cè)試結(jié)果，一臺(tái)新的儀器安裝后應(yīng)由專業(yè)人員對(duì)儀器進(jìn)行計(jì)量檢定和煤樣檢測(cè)試驗(yàn)，首先使用同一煤樣進(jìn)行多次測(cè)試，檢驗(yàn)其精密度是否合格，精密度合格后，再用標(biāo)準(zhǔn)煤樣進(jìn)行準(zhǔn)確度檢驗(yàn)，并要求測(cè)試結(jié)果都必須在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)值的不確定度范圍內(nèi)，然后再選用高、中、低揮發(fā)分值和發(fā)熱量值的煤樣分別測(cè)試，以排除儀器帶來(lái)系統(tǒng)誤差，將儀器調(diào)整到佳狀態(tài)方可使用。

1.2環(huán)境控制和熱容量標(biāo)定

1.2.1鑒于環(huán)境條件對(duì)煤的發(fā)熱量測(cè)定準(zhǔn)確性影響較大，所以要求檢測(cè)室應(yīng)作為發(fā)熱量測(cè)定專用室，室內(nèi)不得進(jìn)行其它試驗(yàn)工作。室內(nèi)應(yīng)配備窗簾，避免陽(yáng)光直射，每次測(cè)定溫度變化不超過(guò)1℃為宜，冬夏室溫差以不超過(guò)15-30℃為宜。因此，盡量配備空調(diào)設(shè)備，測(cè)定煤炭發(fā)熱量時(shí)，室內(nèi)應(yīng)避免強(qiáng)力通風(fēng)及熱源輻射，總之，為了減少環(huán)境條件對(duì)發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果的影響。發(fā)熱量檢測(cè)室應(yīng)盡可能地保持室溫的相對(duì)恒定，在室溫尚未恒定的時(shí)候不得進(jìn)行發(fā)熱量的測(cè)定。

1.2.2 徹底清理氧彈，蒸餾水沖洗，用專用毛巾擦干凈，將坩堝灼燒后置于干燥器中冷卻至室溫。選擇使用苯甲酸時(shí)，應(yīng)選用經(jīng)計(jì)量部門(mén)檢定合格的基準(zhǔn)量熱物，并保證苯甲酸干燥且表面無(wú)污染，且重量在1g左右。氧彈壓力控制在（2.8-3.0）Mpa后保證足夠的充氧時(shí)間，且不得少于15s，當(dāng)氧氣瓶中壓力降到5.0 MPa以下時(shí)，充氧時(shí)間應(yīng)酌量延長(zhǎng)，壓力降到4.0MPa以下時(shí)，應(yīng)更換氧氣。要確保點(diǎn)火絲綁好后與接線柱接觸良好，點(diǎn)火絲緊貼苯甲酸表面放置。氧彈充氧完成后要檢測(cè)氧彈是否漏氣。氧彈放入內(nèi)桶前要用專用毛巾擦干凈，防止桌面上的點(diǎn)火絲等雜物帶入內(nèi)桶，造成內(nèi)桶出水口阻塞，放入氧彈后，輕輕蓋上內(nèi)桶蓋子，進(jìn)入試驗(yàn)。連續(xù)5次苯甲酸測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)不大于0.20%，若超過(guò)，再補(bǔ)做1次，取符合要求的5次結(jié)果的平均值，作為該儀器的熱容量。若任何5次的結(jié)果都不符合要求，要舍棄全部結(jié)果，重新標(biāo)定。標(biāo)定結(jié)束后，用標(biāo)準(zhǔn)煤樣或苯甲酸進(jìn)行反標(biāo)定，如果用標(biāo)準(zhǔn)煤樣測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之差都在不確定度范圍內(nèi)，則視為合格。如果用苯甲酸，則進(jìn)行5次熱值測(cè)試，其測(cè)試平均值與標(biāo)準(zhǔn)熱值之差不超過(guò)50J/g即為合格。

2 煤的發(fā)熱量測(cè)定

2.1煤樣的采取和制備嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其對(duì)測(cè)定準(zhǔn)確性起到?jīng)Q定性作用，這里不做主要介紹。

2.2稱樣作為檢測(cè)作業(yè)中基礎(chǔ)但較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，主要包括天平的使用、煤樣的混合、樣量的控制等步驟，很容易出現(xiàn)失誤。其中，煤樣樣品的混合極為重要，分析沒(méi)有是由粒度組成和化學(xué)成份組成都不是很均勻的混合物。煤樣在移動(dòng)和儲(chǔ)存過(guò)程中，由于受重力作用而產(chǎn)生煤樣離析，粒徑大的煤樣易集中在下部和四周，粒徑小的在上部和中間，導(dǎo)致煤樣粒徑和品質(zhì)的不均勻。分析人員在稱量煤樣前，應(yīng)將瓶中的煤樣充分混合均勻，依照國(guó)標(biāo)規(guī)定，瓶中的裝煤樣量不得超過(guò)容量總體積的3/4。為了能使煤樣混合均勻，不能用攪拌的方法，用煤樣勺在瓶中攪拌的方法無(wú)法解決粒徑離析，這只能降低所稱煤樣的代表性，影響測(cè)定結(jié)果，正確的做法是，采用“轉(zhuǎn)瓶法”混合煤樣，即將煤樣瓶蓋嚴(yán)，以食指按住瓶蓋，其余手指握住瓶身，轉(zhuǎn)動(dòng)手腕。通過(guò)手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)，使煤樣在水平和豎直方向同時(shí)都能翻轉(zhuǎn)混合，能夠充分達(dá)到混均的目的。然后，再靜置到無(wú)煤粉飛揚(yáng)為止，打開(kāi)瓶蓋，稱樣。

2.3發(fā)熱量測(cè)定，儀器恒溫后，將氧彈放入量熱儀內(nèi)桶中，蓋上蓋，輸入樣重、水分等相關(guān)參數(shù)后，儀器自動(dòng)開(kāi)始試驗(yàn)并給出結(jié)果。在這個(gè)過(guò)程中，注意檢查氧彈氣密性及保持室溫恒定，氧彈至少每?jī)赡曜鲆淮嗡畨簻y(cè)試，定期給儀器補(bǔ)充蒸餾水。

測(cè)定結(jié)果和真實(shí)值之間的差值叫做誤差，根據(jù)其性質(zhì)不同，可以將誤差分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩大類。系統(tǒng)誤差是由某種固定原因形成的，使系統(tǒng)測(cè)定結(jié)果偏高或偏低的誤差。當(dāng)重復(fù)化驗(yàn)時(shí)，它會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，而且總是比真實(shí)值偏高或偏低。系統(tǒng)誤差的大小、正負(fù)在理論上是可以測(cè)定的，所以系統(tǒng)誤差又稱為可測(cè)誤差。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因主要有化驗(yàn)方法不夠完善所引起的、使用未經(jīng)校準(zhǔn)的儀器所產(chǎn)生的誤差、試驗(yàn)中所用的試劑（包括水）中含有雜質(zhì)引起的誤差、檢測(cè)人員感覺(jué)器官的差異、反應(yīng)的敏捷程度和固有的不規(guī)范習(xí)慣所致和環(huán)境恒定的不利因素所致。而隨機(jī)誤差也稱偶然誤差，它是由一些隨機(jī)的、偶然的原因造成的，是可變的，有時(shí)大、有時(shí)小，所以，又將其稱為不確定誤差。隨機(jī)誤差是無(wú)法避免的，隨機(jī)誤差是由影響測(cè)試結(jié)果的許多不可控制或未加控制因素的微小波動(dòng)所引起的。如測(cè)試時(shí)的溫度、測(cè)試儀器本身、試樣的偏析、檢測(cè)人員的判斷及操作上的微小差異等。隨機(jī)誤差可以看作是大量的隨機(jī)因素造成的誤差疊加，為建設(shè)隨機(jī)，除嚴(yán)格控制檢測(cè)條件，嚴(yán)格按照檢測(cè)的操作規(guī)程進(jìn)行操作外，還可以利用隨機(jī)誤差的抵償性這一特點(diǎn)，即用增加測(cè)試次數(shù)的辦法減小隨機(jī)誤差。

在檢測(cè)工作中總會(huì)產(chǎn)生誤差，因?yàn)橛行┮蛩厥侨怂鶡o(wú)法控制的，但是通過(guò)改善檢測(cè)條件及規(guī)范操作可以使這些誤差減小。