雷 萍
新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所 新疆 乌鲁木齐 830000
摘要：煤质分析中最主要的就是元素分析和工业分析，工业分析主要是对灰分、水分、挥发分及固定碳进行分析，依据工业分析，对于煤的性质及特点可以很好地了解，并确定其使用价值。同时随着环保要求的提升，硫元素检测的需求也日益凸显。作为大宗商品，煤质化验指标的客观性是买卖双方极为关注的焦点，由此带来的争议时有发生。
关键词：煤质；在线分析；智能化
1检测质量控制方法
质量控制是为了监视质量形成过程，消除质量环节上引起不合格或不满意效果的因素，以达到质量要求而采用的各种质量作业技术和活动。作为检测结果有效性的重要手段，实验室检测质量控制的方法种类较多。全国认证认可标准化技术委员会于2020年7月实施的《检测和校准实验室能力的通用要求》（GB/T27025—2019）在资源要求和过程要求中规定了确保结果有效性的控制方法。煤炭检测实验室常用的质量控制方法主要有以下几种：使用有证标准物质、设备检定/校准、期间核查、方法比对、人员比对、盲样测试、留样再测、报告审核等内部质量控制方法，同时还有外部实验室间比对以及能力验证提供者组织的能力验证计划和测量审核等外部质量控制方法。
2煤炭质量检测分析技术的发展
2.1实验室人工煤质化验分析的方法
目前国内电力、煤炭、化工、钢铁等行业煤质化验工作均采用人工+仪器的方式进行指标检测，主要依靠人工操作仪器设备的方法完成，特别是检测工作量大的灰分、水分、全硫、发热量、挥发分等常规项目。这就带来以下问题：（1）对于大量煤样的检测，需要配置多名化验人员，劳动强度大。（2）难以避免人为因素对化验结果的影响。在煤炭检测中检测结果偏差较大是最为突出的问题，除了实验室检测仪器和人员操作差异，在煤炭产品采样、制样过程中由于操作不规范，取样不标准等也会造成结果偏差。（3）传统的煤炭质量检测方法，需要经过采样、制样、化验三道工序，检测结果得出时限约需3~4h，其时效性是完全无法满足配煤系统所需的实时、快速检测需求，无法对配煤工艺进行实时调整，不利于化验工作的信息化建设。煤质分析不够及时，不利于快速调整选煤过程参数，容易造成分选精度的降低和高价格产品产率的损失。
2.2在线煤质检测分析方法
2.2.1灰分
煤质灰分的化验结果，是判断煤炭有机质含量的重要依据，也是明确原煤燃烧热量散发值的重要指标。在煤质灰分的化验过程中，通常会用到石棉板、高温炉、分析天平等化验设备。在化验方法上，可以利用缓慢灰化法、快速灰化发、快速测定法等手段分析样品煤质在燃烧后残渣的灰分含量。
2.2.2煤的发热量的预测
目前针对煤发热量的确定采用最广泛的方法是计算弹筒量热仪测量反应物与生成物的焓差值。该方法具有操作流程简单、容易掌握的优点，但由于需借助弹筒量热仪，在实际操作中存在由人为因素引起的误差，并且具有局限性。笔者通过相关文献的查阅与整理，发现国内主流煤种指标普遍在此数值区间内：3.60%≤水分（质量分数）≤40.81%，3.11%≤灰分（质量分数）≤55.62%，5.35%≤挥发分（质量分数）≤37.90%，24.89%≤固定碳（质量分数）≤58.68%，12.71MJ/kg≤发热量≤26.53MJ/kg。提出一种支持向量回归法（SVR），改方法在对Majumder和Parikh的方程模型进行了重构的基础上，可以对煤的发热量进行数学预测。
利用重构后SVR模型对国内主流煤种的发热量具有较好的预测结果，经过进一步的计算发现，传统测试方法与SVR模型所测得的结果误差在5%以内。同时，65%以上煤的发热量绝对误差低于0.5MJ/kg；90%以上煤的发热量误差值在1MJ/kg以内。由此表明SVR模型对煤的发热量预测有较高的准曲性。
2.2.3其他组分的测定
煤的水分和挥发分的高低可以直接反映煤中无机物的含量，并对煤质产生影响。在对煤进行工业性试验分析的时候，为进一步减少误差、提高煤质检测的准确性，需要注意以下化解：1）提高检验人员在实验过程中的操作熟练度，避免由于人员经验不足而导致的检测结果失准。2）在对煤质进行水分检测之前，煤质检验人员需将电子天平清理干净、调准至水平在进行样本称重。例如：在对煤样水分进行测定时，当水分称量瓶、灰分埚、挥发分坩埚表面水分大于2%时，必须要恒重干燥，进行检查性干燥试验。3）在测定挥发性时，必须用马弗炉、烟囱及相关设备的密封性检查，并将煤炭样品放置在对角，原料煤及提质煤在检查过程中，虽然样品的整体处理不同，但在同一煤质上使用不同的检测方式，可能会导致结果不同，产生误差。
2.3智能煤质化验分析方法
新时期煤矿企业要实现自动化、数字化建设，必须加强自动化测试平台的使用，提高煤炭质检的准确性和可靠性，同时有效弥补手工作业检查的缺点，改善煤炭质测，提高生产效率。工业机器人技术、机器人应用技术、非目标机械自动化技术、煤炭行业标准化试验仪器配合，利用机器人及自动化机械直接或间接模拟化验人员化学实验操作过程，完成各种化验指标的自动化测定，并将测量结果直接进入信息管理系统。整个化验过程操作人员无需直接接触化验煤样，从根本上解决了人为因素对化验结果的影响。整个系统由智能煤样检测管理系统和化验工作站组成。工作站包括水硫工作站、灰挥工作站、量热工作站。各工作站的核心模块包括微量称重系统、拆装盖系统、机器人模块、分析仪器、煤样输送系统、辅助系统、RFID扫码系统、物料清洗系统、除尘系统及电气控制系统。智能煤样检测系统主要完成煤样的全硫、水分、灰分、挥发分、发热量及6mm全水样的全水分指标的自动化验及相关信息管理。系统采用物联网、工业机器人应用及非标自动化技术配合煤炭行业标准化验仪器，用机器人及自动化机械直接或者间接模拟化验人员的化验操作流程，从而完成各化验指标的自动化测量，测量结果直接进入智能煤样检测管理系统进行信息化管理。化验过程用到的坩埚、灰皿、称量瓶、燃烧舟、氧弹等实现站内自清洗并达到回收利用要求，无需人工参与，实现化验过程人料分离，彻底杜绝人为因素的干扰，保证化验结果的客观、及时、准确。同时可与企业的计划、供应、生产、结算等部门实现信息共享，借助大数据分析及辅助决策系统为企业生产经营提供可靠保障。
3结语
随着经济全球化的深入发展，大宗商品竞争更为残酷激烈；作为煤炭生产企业要树立“保煤质就是保市场”的强烈意识；同时随着大数据时代的到来，各煤炭企业相继提出智慧矿山的建设。文章对传统实验室煤质化验分析、煤质在线分析及智能煤质化验分析3种分析方法进行比较，认为智能化煤质化验分析将会是未来大数据时代主流煤质化验方法。
参考文献
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