煤化验室发热量测定的质量控制研究

摘要：作为当今中国最常见的可燃矿产，煤炭是18世纪以来人类使用的最重要的能源之一。如今，虽然煤炭在人们生活中的作用大不如前，但它仍然是我国生产生活必不可少的能源之一。煤炭的供应优化了人们的生活，因此其安全性也是中国能源使用的最关键指标。随着信息社会的发展，人们到处都离不开电。作为日常生活用煤的主要来源之一，燃煤发电在人民生活发展中发挥着重要作用。

关键词：煤发热量;发热量测定;质量控制；

煤中发热量是抽查和验收商品煤质量的主要指标之一，亦是考核评定煤炭价格的标准，煤中发热量的精确程度与可靠性同煤炭供需双方的既得利益、经济收益挂钩。以煤中发热量为主要研究对象，简要阐述影响煤中发热量测量质量的因素，分别从煤炭、实验自身、科研人员等角度出发，探讨如何优化煤化验室发热量测定质量。

一、有证煤标煤样或监控样

为提升测量结果的可信程度，技术人员在开始测样实验前，需要遵守实验的标准要求，随机抽取一个中等发热量的有证煤标煤样或监控样。如果在进行此类测试时发现煤样释放出不正常热量，就可以判定此次实验为问题实验，需要重新测量。针对此类情况，技术人员应当复盘分析整个实验过程，及时找出煤发热量实验的问题之处或有待提升的地方，并综合考虑解决措施，以优化实验结果，只有确保此次实验结果的发热量在条例法规要求的范围之内，才能继续完成实验或将煤炭投入实验。此外，技术人员还应当对煤炭进行抽样检查，随机抽取机器进行发热量实验检查或抽取煤样实验。如果在抽样检查时出现异常的测定结果，应立刻找出问题所在并采取解决措施，重新测定上次检查后的实验结果与被测量煤炭。

2.定期开展复检工作。对于已完成实验的煤炭，技术人员应当将其保存一定时间后再进行抽样检查。技术人员进行复查实验时，应当在技术条件允许的前提下，尽可能派遣不同于上次实验的科研人员与仪器设备，以确保实验结果的准确性或及时发现实验存在的问题。如果两次实验结果的差值超出了可允许差值的范围，应当立刻寻找出现差值的原因，并采取解决措施。

3.粒度控制。因煤炭自身不稳定的化学组成及不均匀的粒度，技术人员在进行煤发热量测试时需要科学控制样煤粒度。通常而言，我国样煤的标准粒度为0.2mm，因此技术人员为确保每一粒煤炭均能符合生产使用要求，应当以0.149mm为煤样粒度进行制样，尽可能降低实验误差。需要注意的是，如果部分煤样材质坚硬、力度较大、可磨性不高，技术人员应当运用玛瑙研钵研细。

二、从实验的角度提升实验测量质量

在煤发热实验中，温度与搅拌器运转时的速度因素会对最终实验结果产生影响，因此需要技术人员控制好煤发热量测验实验时各项变量。

1.温度。恒温式量热仪是我国现阶段进行煤发热量测试的常用仪器，受主观、客观因素影响，在进行测试时，其内筒与外筒温度会产生差异，内外筒在此温度差异影响下产生热量交换现象。在进行测试时，热交换的数值会直接影响煤发热量实验结果，量热仪不稳定的内外筒水温会进一步影响实验结果。正如上文所说，冷却校正值是煤炭发热量测评的关键数值之一，并对初期温升的实验数值与最终结果产生一定的影响，若想提升恒温式量热仪实验结果的可靠性，技术人员必须保证二者的温度恒定且均匀。

2.水量。在进行实验与测定时，恒温式量热仪的水量与水温也会在一定情况下影响实验结果。水自身较大的比热容致使仪器内部水量与水温不稳定，量热仪的热容量也会因水量与水温的变化而产生变化，导致实验结果出现误差。当技术人员选择运用恒温式量热仪进行煤样实验时，应当着重考虑仪器内部的水量与水温问题，可以运用称量法等多种方法适当增减用水，确保实验结果的一致性与稳定性。

3.注重搅拌器与搅拌速度。因不均匀搅拌煤样或搅拌器出现故障而导致实验结果出现偏差，是实际进行煤发热量测量实验时的高频问题。因此，技术人员在进行实验时，应当注重对此类问题或故障的处理与解决。若热容量或发热量在多次反复实验中起伏不定或差异较大，技术人员应当立刻检查搅拌装置，确认是否因为搅拌装置出现问题而使实验结果产生误差，如果是搅拌装置存在问题，需要技术人员立刻处理或更换搅拌装置，并对热容量重新进行标定或二次、多次实验。

4.注重对室温、水温的控制。在进行实验时，水温与室温是影响结果的关键因素，只有恒定的室温才能够确保发热量测试时的内外筒温度差异不大于1K，技术人员要根据实验情况与实验条件控制室内温度变化。同样，技术人员应在不影响实验结果的前提下，调节内外筒的温度差值，使测试结束后内外筒的温度差异不会大于1K，使测试结束时的内筒温度可以迅速下降，并完成后续实验。技术人员应当让内外筒的温度无限接近，将温差控制在1K之内。如果技术人员在进行发热量测试时进行多次且连续的测试，那么会导致内外筒的水温与第一次实验时的水温出现变化，室内温度也会随着实验次数的增多而上升，就必然会得到不准确的实验结果。技术人员在面对此类问题时，应当对室内气温变化与进行实验时的气温进行科学的调整，确保每次实验结束时的水温与室温均处于恒定的范围之内，降低实验误差，让实验结果能够拥有更多的参考性。实验测试应在门窗关闭的情况下进行，避免因室内空气、温度变化而影响结果。

5.注重对热容量的标定。在第四次工业革命的影响下，现阶段采用的量热系统均具有较高智慧化、自动化水平，而量热系统的热容量也会因为主客观条件的改变而产生一定变化。因此，技术人员必须在符合相关标准与要求的情况下进行量热实验，使标定的热容量在可允许工作的范围内，并依据实验情况与实验结果完成热容量的标定。一般情况下，苯甲酸是用来标定与反标定热容量的物质。技术人员在使用苯甲酸前，应当预先对其进行研细与脱水处理，之后再将其压饼，并放在一定的器皿中等待使用。若苯甲酸在进行预先处理时出现变色、脱色或其余非常物质，也需要进行一定的加工处理后再投入实验中，以免对实验结果产生影响。技术人员若使用自行研制的苯甲酸片进行实验，需要预先压实、压密苯甲酸片，确保其表面没有任何裂纹与碎屑等。在进行标定时，（1.0±0.3）g是苯甲酸可允许实验质量。1g苯甲酸实验、热容量标定实验时所散发的热量与温升基本相同，几乎没有误差。若苯甲酸在多次反复实验后测定的平均值与标准的实验数值之间没有较大温差，就可以认为此次实验是科学、有效、可靠的，反之则需要重新进行实验。通常要每三个月进行一次热容量标定，但若遇到特殊情况、突发状况或不可抗力因素，则需要重新评定量热仪的热容量，例如更换量热仪的主要部件、更换仪器内部的水量、移动量热仪的位置、仪器内部的水温存在较大温差时、苯甲酸超出标准范围值等。总之，在标定量热仪的热容量时，必须严格遵守相关条例法规与标准要求，选择符合条件与标准并检验合格的苯甲酸进行实验，降低误差。同样，如果在进行发热量实验时没有添加硝酸等物质形成热，也会导致实验结果出现误差，进而影响测量结果。

总之，煤发热量评定与实验存在一定难度，且受主客观条件的限制，会使实验结果产生差值。为解决此类问题，需要技术人员反复检查实验环境与装置设备，规范实验操作与定期标定仪器，将各种因素控制在可控范围之内，降低对实验结果的影响。

参考文献：

[1]赵红.基于商品煤化验数据的煤炭发热量估算.2020.

[2]孙浩宇.火电厂煤化验室发热量测定质量控制研究.2022.