淺談煤炭質(zhì)量檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)

Summary：煤炭資源是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。近年來，隨著能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，我國政府及煤炭企業(yè)越來越重視煤炭的質(zhì)量。煤炭資源作為重要的支柱性傳統(tǒng)能源，一旦質(zhì)量出現(xiàn)問題，將會(huì)對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，煤炭企業(yè)要重視煤炭質(zhì)量管理。煤質(zhì)化驗(yàn)是十分重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到生產(chǎn)煤的質(zhì)量，是進(jìn)行煤炭資源合理開發(fā)利用的基礎(chǔ)。本文簡(jiǎn)述了煤質(zhì)檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)淺談煤炭質(zhì)量檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)進(jìn)行探究,認(rèn)為智能化煤質(zhì)化驗(yàn)分析將會(huì)是未來大數(shù)據(jù)時(shí)代主流煤質(zhì)化驗(yàn)方法。Keys：煤炭質(zhì)量；檢測(cè)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)引言近年來，世界對(duì)于能源危機(jī)的重視程度越來越高。煤炭資源作為我國工業(yè)、供電和供暖發(fā)展的重要能源，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。煤炭資源的應(yīng)用范圍比較廣泛，應(yīng)用方向不同，對(duì)煤炭產(chǎn)品的需求和要求也不同。隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，對(duì)煤炭供給質(zhì)量的要求也變得越來越高。從煤炭的形成及開采過程來看，其本身就是不均勻物質(zhì)，而且實(shí)際操作中，任何檢測(cè)項(xiàng)目都會(huì)產(chǎn)生誤差，所以如何控制誤差在合理范圍內(nèi)，使檢測(cè)結(jié)果具有可信度，是煤炭實(shí)驗(yàn)室做好質(zhì)量控制、規(guī)范檢測(cè)流程的主要任務(wù)。1煤質(zhì)化驗(yàn)概述1.1煤質(zhì)化驗(yàn)的特點(diǎn)由于不同領(lǐng)域?qū)γ禾康囊蟛煌诿禾繖z測(cè)中，需要對(duì)化驗(yàn)工作要求進(jìn)行明確，采取有效的方式進(jìn)行化驗(yàn)。煤質(zhì)化驗(yàn)是為了檢測(cè)煤炭的成分，用以判斷煤炭自身的質(zhì)量情況，將其有效應(yīng)用于生產(chǎn)中。同時(shí)，通過對(duì)煤炭的分析，還可深入了解煤炭自身特性，便于發(fā)現(xiàn)煤炭性質(zhì)變化。煤質(zhì)化驗(yàn)檢測(cè)采用的方法比較多，需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行改善，使化驗(yàn)的結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。1.2煤質(zhì)化驗(yàn)的意義煤炭有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及成分多變的特征，需要借助復(fù)雜的監(jiān)測(cè)判斷煤炭的質(zhì)量。煤炭檢測(cè)受到了多種因素影響，會(huì)使檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生誤差，這種情況下會(huì)對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生不利影響，無法提供可靠的依據(jù)。通過對(duì)煤質(zhì)的化驗(yàn)，可更好地了解煤炭的成分及其特點(diǎn)，使煤炭達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，得到更加有效的使用。同時(shí)，通過對(duì)煤質(zhì)的有效研究，可掌握煤炭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2煤質(zhì)檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀煤炭開采綜采面隨著智能化設(shè)備和科技系統(tǒng)的更新，需要從洗選能力著手，不斷地提高裝配長(zhǎng)的設(shè)備科技含量。在現(xiàn)實(shí)的煤質(zhì)檢驗(yàn)體系過程中，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)煤炭裝配車在進(jìn)行裝配時(shí)，并不能達(dá)到一般的標(biāo)準(zhǔn)，甚至可能會(huì)造成煤炭的資源性浪費(fèi)。對(duì)這種低效率的表現(xiàn)可以從以下三個(gè)方面來進(jìn)行具體的原因分析：（1）煤炭的質(zhì)檢中心由于機(jī)器質(zhì)檢時(shí)間過長(zhǎng)，操作人員沒有豐富的歷史經(jīng)驗(yàn)來為煤炭化驗(yàn)結(jié)果做出充足的保障，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際檢驗(yàn)數(shù)據(jù)之間存在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔，可能會(huì)在簡(jiǎn)短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生較大的參數(shù)信息變化。當(dāng)前，從官方的煤產(chǎn)地中進(jìn)行煤炭的洗選，煤炭質(zhì)量的選煤效率只能達(dá)到80%左右，而且煤炭的裝箱速率無法將車廂與車廂之間的間隙控制在最小范圍之內(nèi)。（2）煤炭開采工作人員需要對(duì)毛煤進(jìn)行清洗和篩選，然后根據(jù)其熱量的波動(dòng)和變化來控制后續(xù)的煤炭裝配速率。（3）現(xiàn)階段大部分的煤炭取樣工作都由膠帶機(jī)的采樣器來進(jìn)行整個(gè)流程，時(shí)間通常不會(huì)超過2h，但依然可能會(huì)造成質(zhì)檢系統(tǒng)可能無法對(duì)整個(gè)裝車體系形成一定的推動(dòng)作用。而在煤炭熱量范圍的最大化使用過程中，由于對(duì)煤炭熱量的開采和使用率較低，這就導(dǎo)致后期煤炭生產(chǎn)企業(yè)形成一定的經(jīng)濟(jì)利益損失。3煤炭質(zhì)量檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)3.1在線煤質(zhì)檢測(cè)分析方法目前國內(nèi)外采用或在研發(fā)的在線煤質(zhì)檢測(cè)技術(shù)主要有2類,第一類是采用γ雙能技術(shù)或煤中放射性物質(zhì)檢測(cè)技術(shù),只分析煤中灰分占比;第二類是通過光譜法分析煤中元素成分,再擬合出煤中灰分和熱值等指標(biāo)。第一類技術(shù)只能分析灰分,不能分析煤中硫的指標(biāo),對(duì)于較復(fù)雜的煤源,校準(zhǔn)難度較大。第二類技術(shù)適應(yīng)煤種廣,可分析煤中硫、灰分、熱值等指標(biāo),已成為在研技術(shù)的主要發(fā)展方向。煤質(zhì)在線元素分析方法基本方法都是光譜分析,因?yàn)榧ぐl(fā)光譜的方法不同,又分為中子活化技術(shù)(PGNAA)、高能脈沖激光光譜技術(shù)(LIBS)和X射線熒光光譜技術(shù)(XRF)。煤中水分測(cè)量廣泛采用微波投射法,測(cè)量精度和適用范圍均可滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。目前已工業(yè)化且廣泛應(yīng)用的在線分析技術(shù)主要包含瞬發(fā)射線中子活化分析法(PGNAA)和雙能量γ射線透射法,二者均為有放射源的核輻射檢測(cè)技術(shù)。中子活化技術(shù)的測(cè)量精度較高,在煤質(zhì)測(cè)量時(shí)可測(cè)得多種元素成分,但其因中子穿透力強(qiáng),對(duì)人類的危害較大,因此在使用時(shí)對(duì)屏蔽防護(hù)要求較高?；跓o放射源的煤質(zhì)在線檢測(cè)技術(shù)將成為發(fā)展方向,以多能X射線吸收法(MXRA)、X射線熒光法(XRF)和激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析法(LABS)為代表的無源或準(zhǔn)無源的在線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)興起,并有初步應(yīng)用,其精確性和安全性還有待驗(yàn)證。3.2智能煤質(zhì)化驗(yàn)分析方法2020年3月國家發(fā)改委、能源局等8部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確指出煤炭行業(yè)作為我國重要的傳統(tǒng)能源行業(yè),是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,其智能化建設(shè)直接關(guān)系我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)智能化的進(jìn)程。智能煤質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的研究是近年來業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的課題。在新時(shí)期,煤礦企業(yè)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化建設(shè),就要加強(qiáng)自動(dòng)化測(cè)試儀的使用,提高煤質(zhì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性,同時(shí)有效彌補(bǔ)手工檢測(cè)的缺點(diǎn),改善煤質(zhì)檢測(cè),提高生產(chǎn)效率。采用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)、非標(biāo)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)配合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)儀器,用機(jī)器人及自動(dòng)化機(jī)械直接或者間接模擬化驗(yàn)人員的化驗(yàn)操作流程,從而完成各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)的自動(dòng)化測(cè)量,測(cè)量結(jié)果直接進(jìn)入信息管理系統(tǒng)。整個(gè)化驗(yàn)過程操作人員無需直接接觸化驗(yàn)煤樣,從根本上解決了人為因素對(duì)化驗(yàn)結(jié)果的影響。整個(gè)系統(tǒng)由智能煤樣檢測(cè)管理系統(tǒng)和化驗(yàn)工作站組成。工作站包括水硫工作站、灰揮工作站、量熱工作站。各工作站的核心模塊包括微量稱重系統(tǒng)、拆裝蓋系統(tǒng)、機(jī)器人模塊、分析儀器、煤樣輸送系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、RFID掃碼系統(tǒng)、物料清洗系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)。智能煤樣檢測(cè)系統(tǒng)主要完成煤樣的全硫、水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量及6mm全水樣的全水分指標(biāo)的自動(dòng)化驗(yàn)及相關(guān)信息管理。系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用及非標(biāo)自動(dòng)化技術(shù)配合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)儀器,用機(jī)器人及自動(dòng)化機(jī)械直接或者間接模擬化驗(yàn)人員的化驗(yàn)操作流程,從而完成各化驗(yàn)指標(biāo)的自動(dòng)化測(cè)量,測(cè)量結(jié)果直接進(jìn)入智能煤樣檢測(cè)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息化管理?；?yàn)過程用到的坩堝、灰皿、稱量瓶、燃燒舟、氧彈等實(shí)現(xiàn)站內(nèi)自清洗并達(dá)到回收利用要求,無需人工參與,實(shí)現(xiàn)化驗(yàn)過程人料分離,徹底杜絕人為因素的干擾,保證化驗(yàn)結(jié)果的客觀、及時(shí)、準(zhǔn)確。同時(shí)可與企業(yè)的計(jì)劃、供應(yīng)、生產(chǎn)、結(jié)算等部門實(shí)現(xiàn)信息共享,借助大數(shù)據(jù)分析及輔助決策系統(tǒng)為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供可靠保障。結(jié)束語在煤炭開發(fā)背景下，煤炭質(zhì)量的提升受到了社會(huì)關(guān)注，為了加強(qiáng)管理，應(yīng)對(duì)化驗(yàn)的要求全面明確，規(guī)范化驗(yàn)過程，使煤炭資源的管理能夠滿足需求。智能化煤質(zhì)化驗(yàn)分析既可解決化驗(yàn)數(shù)據(jù)的客觀性、及時(shí)性、準(zhǔn)確性,同時(shí)也可大力提升煤質(zhì)化驗(yàn)工作的信息化、智能化水平,將會(huì)是未來大數(shù)據(jù)時(shí)代主流煤質(zhì)化驗(yàn)的方法。Reference[1]梁小娟.煤質(zhì)在