本发明涉及燃煤检测技术领域，尤其涉及一种原料燃煤的质量特性的检测方法。
背景技术
目前在电力、能源、建材、冶金等行业的生产过程中，往往需要通过采用燃煤的燃烧来提供热能。而为了确保燃煤的质量品质以满足稳定燃烧的需要，则要求在进行燃煤使用之前，对燃煤的质量特性进行检测。但现有通常仅仅是对单一的燃煤含水量的参数值进行测定，来判定燃煤的质量品质的高低，该测定方法往往容易受到干燥效果的不稳定性，而无法精确地测定燃煤的含水量，对燃煤的质量特性的判定存在较大的误差，无法全面、准确地判定燃煤的质量品质，最后导致因对燃煤的质量特性的判定误差而导致燃料成本大大增加的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种原料燃煤的质量特性的检测方法，其可精确地测定出燃煤实际的含水量和最小热值，以实现更全面、准确地判定燃煤的质量品质。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种原料燃煤的质量特性的检测方法，包括如下步骤：
步骤1，以煤堆为采样单元，在不同位置、不同分布点随机铲取≥10个满铲为子样，将其合成一个总样，并进行缩分、破碎后，混合获得粒度为<13mm的煤样；
步骤2，采用两步空气干燥法测定燃煤的全水分，首先将粒度为<13mm的煤样放入至不高于40℃的空气干燥箱中连续干燥，并根据煤样质量的变量来测定煤样的外在水分；再将测定外在水分后的煤样破碎至粒度为<3mm，放入预先加热到105～110℃的空气干燥箱中干燥，并根据煤样质量的变量来测定煤样的内在水分；最后根据煤样的外在水分和内在水分计算得到燃煤的全水分；
步骤3，测定燃煤的空气干燥基水分，将煤样破碎至粒度为<0.15mm，并先在50℃的烘箱中干燥0.5小时，再放入预先鼓风并加热到105～110℃的干燥箱中干燥，并根据煤样质量的变量来测定燃煤的空气干燥基水分；
步骤4，测定燃煤的空气干燥基低位热值，将粒度为<13mm的煤样置于氧压为2.8-3mpa的氧弹桶中，并由恒温式氧弹量热仪进行测量，根据氧弹的热值测定燃煤的空气干燥基低位热值；
步骤5，根据燃煤的全水分，空气干燥基水分和空气干燥基低位热值判定煤的质量是否符合企业要求的燃煤质量。
本发明通过设定不同粒度级配的煤样，并对煤样性能的检测工艺作进一步细分，即进一步设定了燃煤的全水分、空气干燥基水分和空气干燥基低位热值的测定的工艺参数，能够更精确地获得实际燃煤的含水量和最小热值。将上述燃煤的全水分、空气干燥基水分和空气干燥基低位热值是否均能达到煤的质量要求标准值，来作为燃煤的质量特性等级判定的依据以达到更全面、准确地判定燃煤的质量品质，操作简单方便，适用性好，该检测方法适用于褐煤、烟煤、无烟煤等质量特性的检测，能够更合理地调整燃煤量的需求，实现更稳定的用煤效果，防止燃料成本的上升，其中燃煤的全水分≤12％，空气干燥基水分≤18％，空气干燥基低位热值≥6200j/g。
相比现有对燃煤的质量特性的判定方法相比，本发明具有以下优点：
(1)通过采用了两步空气干燥法测定燃煤的全水分，首先采用粒度为<13mm的煤样在较低温度的环境下进行干燥来有效测定煤样的外在水分；然后再此基础上进一步破碎至粒度<3mm，并将该煤样在较高温度的空气干燥箱中干燥以测定煤样的内在水分，有效将外在水分和内在水分进行分开测定，同时分别设定了其适应不同测定内容的粒径、干燥温度等参数条件，从而有效避免了前者的测定对后者的影响，使燃煤的干燥效果更加稳定，从而利用干燥前后的质量变化值来得出含水量，其测定的精度更高，能够更精确、有效地判定出燃煤整体的含水量，有利于根据燃煤的整体含水量来有效判定燃煤的质量品质，避免因对燃煤的质量特性的判定误差而导致燃料成本的增加。
(2)在测定燃煤全水分的基础上，还通过采用粒度更细的煤样测定燃煤的空气干燥基水分，即将粒度<0.15mm的煤样，先在较低温度下干燥一定时间，使煤样形成初步干燥，然后再在较高温度的鼓风环境下进行干燥，其目的是因其粒径过小，防止直接高温干燥容易出现煤样出现毛刺而导致质量波动过大、精度降低的问题，确保稳定的干燥效果，使水分的测定结果更加稳定，测定的精度更高；利用干燥前后的质量变化值来测定燃煤的空气干燥基水分，使燃煤的空气干燥基水分的测定更加精确，更有效、精准地判定燃煤的质量特性。
(3)最后在一定氧压的氧弹桶中，对一定粒度的煤样通过恒温式氧弹量热仪进行测量，根据氧弹的热值测定出燃煤的空气干燥基低位热值，确保燃煤的最小热值达到要求，进一步精确地判定燃煤的质量特性，确保燃煤燃烧的效果，避免燃料成本增加。
进一步说明，步骤2中，所述根据煤样质量的变量测定煤样的外在水分，包括如下步骤：
(1)称取煤样并平摊至已经过预先干燥和称量过的浅盘中，称准至0.1g；
(2)将其放在不高于40℃的空气干燥箱中连续干燥到质量恒定，并使煤样在室内环境中重新达到湿度平衡；
(3)称量并记录恒定后的煤样质量；
(4)根据煤样质量测定煤样的外在水分为：mf＝m1/m*100；其中，mf指煤样的外在水分，单位为百分数％；m指称取的<13mm煤样的质量，单位为克g；m1指煤样干燥后的质量损失，单位为克g。在测定煤样的外在水分过程中，控制其煤样的称取精度为0.1g，并在不高于40℃的空气干燥箱中进行连续干燥，有利于煤样中水分的缓慢去除，避免毛刺的发色而影响质量测定的精度，并且在进行干燥完成后，使其与室内换着重新达到湿度平衡后，以减少燃煤的表面受到外部环境的影响而导致称量误差增大，使煤样的质量更加稳定，确保外在水分测定的精确度。其中，质量变化量不超过0.5g时为质量恒定，根据恒定的质量变化值来精确测定出煤样的外在水分。
进一步说明，步骤2中，所述根据煤样质量的变量来测定煤样的内在水分，包括如下步骤：
(1)将测定外在水分后的煤样破碎至粒度为<3mm，并称取该煤样并平摊至已经过预先干燥和称量过的称量瓶内，称准至0.001g；
(2)打开称量瓶盖，放入预先加热到105～110℃的空气干燥箱中干燥1.5～2h；
(3)从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，在空气中放置5～6min，
(4)再放入干燥器中，冷却至室温，称量并记录煤样质量；
(5)根据煤样质量测定煤样的内在水分为：minh＝m2/m3*100；其中，minh指煤样的外在水分，单位为百分数％；m2指称取的<3mm煤样的质量，单位为克g；m3指煤样干燥后的质量损失，单位为克g。在测定煤样的内在水分的过程中，控制其煤样的称取精度为0.001g，并在105～110℃的空气干燥箱中干燥一定时间，使超细煤样中水分的充分去除，并且在干燥完成后将其在空气中放置一定时间，再放入干燥器中进行冷却，从而使煤样的质量更加稳定，确保内在水分测定的精确度。
进一步说明，步骤2中，测定煤样的内在水分后，还包括检查性干燥步骤，当粒度为<3mm的煤样经过空气干燥后的内在水分≥2％时，则继续进行干燥，每次干燥时间为30min，直到连续两次干燥后煤样的质量减少不超过0.01g或出现质量增加；并选取两次干燥的煤样质量的平均值；若出现质量增加时，则选取前一次的煤样质量进行计算。在进行内在水分的测定过程中，当出现所测定的煤样的内在水分过高时，通过进行多次检查性干燥步骤，直至质量基本恒定时，即波动不超过0.01g时，再进行选值计算内在水分的含量，进一步提高煤样内在水分测定的精确度。
进一步说明，步骤2中，所述根据煤样的外在水分和内在水分计算得到燃煤的全水分为：mt＝mf+(100-mf)/100*minh，其中，mt指燃煤的全水分，mf指煤样的外在水分，minh指煤样的外在水分。
进一步说明，步骤3中，所述根据煤样质量的变量来测定燃煤的空气干燥基水分，包括如下步骤：
(1)将煤样破碎至粒度为<0.15mm，并放在铁盘中置于已加热到50℃的烘箱中干燥0.5小时；称取干燥后的煤样并平摊至已经预先干燥和称量过的称量瓶内，称准至0.0002g；
(2)打开称量瓶盖，放入预先鼓风并加热到105～110℃的干燥箱中，在持续鼓风的条件下干燥1h～1.5h；
(3)从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温，称量并记录煤样质量；
(4)根据煤样质量测定燃煤的空气干燥基水分为mad＝m1/m*100；其中，mad指燃煤的空气干燥基水分，单位为百分数％；m指称取的<0.15mm煤样的质量，单位为克g；m1指煤样干燥后的质量损失，单位为克g。通过采用超细的煤样测定燃煤的空气干燥基水分，控制其煤样的称取精度为0.0002g，并且通过预干燥的步骤，使煤样的表面形成初步干燥，再通过较高温度的鼓风环境下进行干燥，从而使煤样的质量更加稳定、测定精度更高，从而使燃煤的空气干燥基水分的测定更加精确，更有效、精准地判定燃煤的质量特性。
进一步说明，步骤3中，测定燃煤的空气干燥基水分后，还包括检查性干燥步骤，当粒度为<0.15mm的煤样经过干燥后的空气干燥基水分≥2％时，则继续进行干燥，每次干燥时间为30min，直到连续两次干燥后煤样的质量减少不超过0.0010g或出现质量增加；并选取两次干燥的煤样质量的平均值；若出现质量增加时，则选取前一次的煤样质量进行计算。在进行燃煤的空气干燥基水分测定过程中，当出现所测定的煤样的内在水分过高时，通过进行多次检查性干燥步骤，直至质量基本恒定时，即波动不超过0.0010g时，再进行选值计算内在水分的含量，进一步提高煤样的空气干燥基水分测定的精确度。
进一步说明，步骤4中，所述根据氧弹的热值测定燃煤的空气干燥基低位热值，包括如下步骤：
(1)打开恒温式氧弹量热仪的电源开关，预热30min，向氧弹桶中加入10ml蒸馏水；
(2)称取粒度为<13mm的煤样至镍坩锅中，精确至0.0001g，并将镍坩锅放置在氧弹芯的坩锅架上；
(3)在氧弹芯电极柱两边装好点火丝，并将点火丝中端弯曲理入煤样表层；
(4)将氧弹芯放入氧弹桶内后拧紧氧弹压套，并置于充氧仪上充入氧气，氧压为2.8-3mpa，充氧时间30～35s；
(5)将充完氧气的氧弹桶放入恒温式氧弹量热仪的内桶中并盖好桶盖，进入计算机的测试程序；
(6)记录氧弹桶的热值，并通过计算机程序将氧弹桶的热值转换成基低位热值。将对一定粒度的煤样放入至氧压为2.8-3mpa的氧弹桶中，通过恒温式氧弹量热仪对其进行测量，可精确地测定燃煤的空气干燥基低位热值，从而有利于准确地判定燃煤的质量特性，确保燃煤燃烧的效果，操作简单。
进一步说明，步骤2中，采用两步空气干燥法重复至少两次测定燃煤的全水分，当全水分结果为＜10％时，则其控制重复测定的差值为0.4％；当全水分结果为≥10％时，则控制重复测定的差值为0.5％。根据全水分的测定结果进一步控制其重复测定的差值，以保证对全水分的测定的精度。
进一步说明，步骤3中，重复至少两次测定燃煤的空气干燥基水分，当空气干燥基水分结果为＜5.00％时，则控制重复测定的差值为0.20％；当空气干燥基水分结果为5.00～10.00％时，则控制重复测定的差值为0.30％；当空气干燥基水分结果为＞10.00％时，则控制重复测定的差值为0.40％。根据空气干燥基水分的测定结果进一步控制其重复测定的差值，以保证对空气干燥基水分的测定的精度。
本发明的有益效果：通过设定一定粒度的煤样，并根据煤样进一步设定了燃煤的全水分、空气干燥基水分和空气干燥基低位热值的测定的工艺参数，将上述燃煤的全水分、空气干燥基水分和空气干燥基低位热值是否均能达到煤的质量要求标准值，来作为燃煤的质量特性等级判定的依据；从而更精确地测定实际燃煤的含水量和最小热值，达到更全面、准确地判定燃煤的质量特性，操作简单方便，适用性好，能够更合理地调整燃煤量的需求，实现更稳定的用煤效果，防止燃料成本的上升。
其中，(1)通过采用了两步空气干燥法测定燃煤的全水分，将外在水分和内在水分进行分开测定，同时分别设定了其适应不同测定内容的粒径、干燥温度等参数条件，使燃煤的干燥效果更加稳定，利用干燥前后的质量变化值来得出含水量，其测定的精度更高，可更精确、有效地判定出燃煤整体的含水量，有利于根据燃煤的整体含水量来有效判定燃煤的质量品质。
(2)在测定燃煤全水分的基础上，还通过采用粒度更细的煤样测定燃煤的空气干燥基水分，并先在较低温度下干燥一定时间，使煤样形成初步干燥，然后再在较高温度的鼓风环境下进行干燥，确保稳定的干燥效果，使水分的测定结果更加稳定，测定的精度更高，利用干燥前后的质量变化值来测定燃煤的空气干燥基水分，使燃煤的空气干燥基水分的测定更加精确，更有效、精准地判定燃煤的质量特性。
(3)在一定氧压的氧弹桶中，对一定粒度的煤样通过恒温式氧弹量热仪进行测量，根据氧弹的热值测定出燃煤的空气干燥基低位热值，确保燃煤的最小热值达到要求，从而精确地判定燃煤的质量特性，确保燃煤燃烧的效果，避免燃料成本增加。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种原料燃煤的质量特性的检测方法，包括如下步骤：
步骤1，以煤堆为采样单元，在不同位置、不同分布点随机铲取10个满铲为子样，将其合成一个总样，并进行缩分、破碎后，混合获得粒度为<13mm的煤样；
步骤2，采用两步空气干燥法测定燃煤的全水分；
(1)首先将粒度为<13mm的煤样放入至35℃的空气干燥箱中连续干燥，并根据煤样质量的变量来测定煤样的外在水分；再将测定外在水分后的煤样破碎至粒度为<3mm，放入预先加热到105℃的空气干燥箱中干燥，并根据煤样质量的变量来测定煤样的内在水分；最后根据煤样的外在水分和内在水分计算得到燃煤的全水分；
步骤3，测定燃煤的空气干燥基水分，将煤样破碎至粒度为<0.15mm，并先在50℃的烘箱中干燥0.5小时，再放入预先鼓风并加热到110℃的干燥箱中干燥，并根据煤样质量的变量来测定燃煤的空气干燥基水分；
步骤4，测定燃煤的空气干燥基低位热值，将粒度为<13mm的煤样置于氧压为2.8mpa的氧弹桶中，并由恒温式氧弹量热仪进行测量，根据氧弹的热值测定燃煤的空气干燥基低位热值；
步骤5，判定燃煤的全水分，空气干燥基水分和空气干燥基低位热值是否符合煤的质量要求标准。
实施例1-一种原料燃煤的质量特性的检测方法，包括如下步骤：
步骤1，以煤堆为采样单元，在不同位置、不同分布点随机铲取11个满铲为子样，将其合成一个总样，并进行缩分、破碎后，混合获得粒度为<13mm的煤样；
步骤2，采用两步空气干燥法测定燃煤的全水分：
a.外在水分的测定：
(1)称取500±10g煤样并平摊至已经过预先干燥和称量过的浅盘中，称准至0.1g；
(2)将其放在30℃的空气干燥箱中连续干燥到质量恒定，并使煤样在室内环境中重新达到湿度平衡；
(3)称量并记录恒定后的煤样质量，质量变化量不超过0.5g时为质量恒定；
(4)根据煤样质量测定煤样的外在水分为：mf＝m1/m*100；其中，mf指煤样的外在水分，单位为百分数％；m指称取的<13mm煤样的质量，单位为克g；m1指煤样干燥后的质量损失，单位为克g；
b.内在水分的测定：
(1)将测定外在水分后的煤样破碎至粒度为<3mm，并称取10±1g该煤样并平摊至已经过预先干燥和称量过的称量瓶内，称准至0.001g；
(2)打开称量瓶盖，放入预先加热到110℃的空气干燥箱中干燥1.5～2h；
(3)从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，在空气中放置5～6min，
(4)再放入干燥器中，冷却至室温，称量并记录煤样质量；
(5)根据煤样质量测定煤样的内在水分为：minh＝m2/m3*100；其中，minh指煤样的外在水分，单位为百分数％；m2指称取的<3mm煤样的质量，单位为克g；m3指煤样干燥后的质量损失，单位为克g；
当测得粒度为<3mm的煤样经过空气干燥后的内在水分≥2％时，则继续进行干燥，每次干燥时间为30min，直到连续两次干燥后煤样的质量减少不超过0.01g或出现质量增加；并选取两次干燥的煤样质量的平均值；若出现质量增加时，则选取前一次的煤样质量进行重新计算。
根据煤样的外在水分和内在水分计算得到燃煤的全水分为：mt＝mf+(100-mf)/100*minh，其中，mt指燃煤的全水分，mf指煤样的外在水分，minh指煤样的外在水分。
步骤3，测定燃煤的空气干燥基水分：
(1)将煤样破碎至粒度为<0.15mm，并放在铁盘中置于已加热到50℃的烘箱中干燥0.5小时；称取1±0.1g干燥后的煤样并平摊至已经预先干燥和称量过的称量瓶内，称准至0.0002g；
(2)打开称量瓶盖，放入预先鼓风并加热到105℃的干燥箱中，在持续鼓风的条件下干燥1h～1.5h；
(3)从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温，称量并记录煤样质量；
(4)根据煤样质量测定燃煤的空气干燥基水分为mad＝m1/m*100；其中，mad指燃煤的空气干燥基水分，单位为百分数％；m指称取的<0.15mm煤样的质量，单位为克g；m1指煤样干燥后的质量损失，单位为克g；
当测得粒度为<0.15mm的煤样经过干燥后的空气干燥基水分≥2％时，则继续进行干燥，每次干燥时间为30min，直到连续两次干燥后煤样的质量减少不超过0.0010g或出现质量增加；并选取两次干燥的煤样质量的平均值；若出现质量增加时，则选取前一次的煤样质量进行重新计算。
步骤4，测定燃煤的空气干燥基低位热值：
(1)打开恒温式氧弹量热仪的电源开关，预热30min，向氧弹桶中加入10ml蒸馏水；
(2)称取1g粒度为<13mm的煤样至镍坩锅中，精确至0.0001g，并将镍坩锅放置在氧弹芯的坩锅架上；
(3)在氧弹芯电极柱两边装好点火丝，并将点火丝中端弯曲理入煤样表层；
(4)将氧弹芯放入氧弹桶内后拧紧氧弹压套，并置于充氧仪上充入氧气，氧压为3mpa，充氧时间30～35s；
(5)将充完氧气的氧弹桶放入恒温式氧弹量热仪的内桶中并盖好桶盖，进入计算机的测试程序；
(6)记录氧弹桶的热值，并通过计算机程序将氧弹桶的热值转换成基低位热值。
步骤5，根据上述的燃煤的全水分，空气干燥基水分和空气干燥基低位热值判定煤的质量是否符合企业要求的燃煤质量。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。