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[摘 要]煤中挥发分的到底直接影响着煤的燃烧情况，所以挥发分的测定是煤炭检测中的一项重要内容。如果煤的挥发分较低，则不容易被点燃，其燃烧过程也不稳定；相反，挥发分越高的煤就越容易点燃，其燃烧火焰大且燃烧过程稳定。所以，对于煤的挥发分检测对于测定出煤的品质具有十分重要的作用。通过实现煤中主要构成元素的含量分析，得出煤质的总体评价，对指导锅炉燃烧具有十分重要的意义。基于此，文章对煤工业分析中挥发分的测定方法进行研究，并提出相应的改进方法。
[关键词]煤挥发分；测定；方法改进
中图分类号：TQ533 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0008-01
引言
挥发分测定是煤工业分析中的重要检测方法，影响煤的挥发分测定的因素比较多，例如加热温度、加热的时间以及加热的速度；还有材质、数量以及总质量和式样等。煤中的挥发分主要是由水分、碳氢等氧化物组成的。煤中吸附的水和矿物质以及二氧化碳等均不在挥发分之列。所谓揮发分是指煤样在规定的条件下，通过隔绝的空气进行加热，等待水分校正后的挥发物产率。在对煤工业分析中的挥发分进行测定时，需要称取一定量的干燥煤样，进行隔绝空气加热。以减少的质量在煤样中所占的百分数，并减掉该煤样中的水分作为挥发分产率。
1 影响挥发分测定的因素
1.1 煤化程度
煤的煤化程度对于煤挥发分产率的影响较大，随着煤的没化程度的加深，煤的挥发分产率会逐渐降低，其原因在于煤化程度越高，煤的结构也越稳定，其挥发分就越低。其中，挥发分含量最高的是褐煤，其含量通常可以在40%以上；挥发分含量最低的是无烟煤，基本在10%以下。煤分子中化学活性高的脂肪侧链、由含氧官能团断裂后生成的小分子化合物以及在高溫条件下煤有机质高分子缩聚时生成的氢气构成了煤的挥发分。随着煤化程度的加深，煤分子上的活泼脂肪侧链和含氧基团含量均下降；高煤化程度煤分子的缩聚度高，热解时进一步缩聚的反应少，由此产生的氢气量也少。所以，煤的挥发分含量会与没化程度成反比，挥发分会随煤化程度的提高而下降。
1.2 煤岩组成
壳质组挥发分产率最高，其次是镜质组，惰质组最低。这是因为壳质组化学组成中抗热分解能力低的链状化合物占有较大比例，而惰质组的分子主要以抗热分解能力强的缩合芳香结构为主，镜质组居于二者之间。由于各个具有不同的挥发分，所以煤的挥发分随显微组成的变化而变化，并且非常敏感。
1.3 升温速度
当升温速度过慢时，挥发分测定结果偏低；并且，用热坩埚架测定的结果明显高于室温下坩埚架测定的结果。
1.4 测定条件的影响
加热时间、加热温度以及加热速度是影响挥发分测定结果的主要因素。同时，所用设备的大小，设备仪器的材料、形状、重量、尺寸以及容器的支架都会对测定结果造成影响。因此，挥发分测定是一个规范性很强的分析项目。
2 挥发分测定的作用及煤在测定中的变化
2.1 挥发分的测定
在进行挥发分测定时，首先要取一定量干燥的煤样并进行称重，然后把煤样放在特定的瓷坩埚中，把瓷坩埚内的温度控制在（900+/-10）℃左右；这些步骤完成后，再对瓷坩埚进行隔绝空气加热，加热的时间控制在7--10分钟以内。完成此步骤之后，再以此过程中减少的质量占据煤样总质量的百分数减去该煤样中的水分含量，作为此次的挥发分产率。
2.2 挥发分测定的作用
关于挥发分测定的作用主要体现在挥发分含量的高低与煤的质量有着密不可分的联系。如果煤的质量程度越高，挥发分就越低，因此，在进行挥发分测定时可以根据煤的挥发分产率来对煤的种类进行划分；并根据挥发分产率来测定挥发分后的焦块特征，以此可以作为煤加工利用途径的重要参考；同时，在进行配煤炼焦的过程中，需要用到挥发分来对配煤的比例进行确定；根据挥发分来估算炼焦碳和煤气以及焦油的产率。除此之外，挥发分还在气化和液化工艺上也具有重要的作用，能为其提供良好的参考用途。
2.3 挥发分测定过程中的煤变化
在对煤进行挥发分的测定时，因为煤是在隔绝空气的情况下进行的加热，因此，加热温度不同，煤在测定过程中发生的变化也不同，其变化情况如下：如果温度小于100℃，此时煤中所吸附的气体会有部分水分溢出；如果温度大于100℃，小于110℃，煤中会有内在水分溢出；如果温度超过了200℃，此时煤中就开始有结晶水逸出；如果温度大于250℃，煤的第一次进行热解时就会产生气体；温度大于350℃，就会有焦油产生；如果温度在500℃～600℃时，焦油停止，如果温度持续上升，达到了第二次热解过程，那么气体会再次逸出。
3 挥发分检测方法的改进研究
3.1 标准测定方法
挥发分的标准测定要求如下：首先，称取空气干燥的煤样1g（+/-0.01g）；样品取完之后，放入瓷坩埚并轻轻的振动瓷坩埚，使煤样在埚内摊平，然后上盖，放到干燥器内。其次，将马弗炉预先加热到920℃后打开，迅速将坩埚送入并关炉门，进行加热，准确加热为7min。然后，保持炉温在3min内恢复到900℃左右，并将煤样取出，待冷却后称重，计算出减少的质量。最后，再取出适量的空气干燥煤样，放到105℃～110℃的干燥箱中，带质量干燥恒定之后，在计算出含水量，这样就可以得出最后的挥发分值。
3.2 方法改进目的及策略
传统的测量方法在实际的应用过程中会或多或少的存在一些误差，通过研究对标准测量法进行优化可以有效地减少误差对测定结果的影响。改进的作用主要体现在：第一，通过测量方法的完善减少因多次称重而导致的测量误差；第二，基于挥发分测量公式，改进后的方法能够有效避免煤样中含水量的测量误差，避免最后结果的误差。将标准测量方法进行改进，其改进步骤如下：首先，称取适量的空气干燥煤样，将煤样放置在105℃～110℃的干燥箱内；同时，对马弗炉进行预先加热，加热到920℃左右；其次，等到干燥箱内的煤样干燥至质量恒定之后，再将煤样迅速放入到坩埚中，并连同坩埚一起转移到已经预先加热的马弗炉中，进行准确加热（7min）；同样在3min内使马弗炉恢复到900摄氏度左右，然后取出坩埚，冷却5min左右；最后再从坩埚中取出冷却后的煤样称重，以此来计算出煤样加热后所减少的质量。
结语
综上所述，煤工业中的测量因素直接关系到挥发分测定结果的准确性，因此，尽管标准测量方法具有了十分成熟的测量环境，但是由于其存在的各种问题，对测量结果的准确性造成了一定的影响。因此，在改进后的挥发分测量中，有效避免了标准测量方法的缺点，从每一个环节上给与完善，并采取相应的措施，这样就能得到相对可靠准确的测量结果。
参考文献
[1] 黄颖媛，唐方云，杜鹃.煤的工业分析中挥发分测定方法的探讨与改进[J].环境科学导刊，2009，06：91-92.
[2] 苏倩，赵云发，李东，闫龙成.煤的工业分析及其影响因素[J].广州化工，2016，03：18-19.
[3] 刘湘云，余阳博.分析水对无烟煤挥发分测定产生的影响[J].洁净煤技术，2010，02：93-94.
[关键词]煤挥发分；测定；方法改进
中图分类号：TQ533 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0008-01
引言
挥发分测定是煤工业分析中的重要检测方法，影响煤的挥发分测定的因素比较多，例如加热温度、加热的时间以及加热的速度；还有材质、数量以及总质量和式样等。煤中的挥发分主要是由水分、碳氢等氧化物组成的。煤中吸附的水和矿物质以及二氧化碳等均不在挥发分之列。所谓揮发分是指煤样在规定的条件下，通过隔绝的空气进行加热，等待水分校正后的挥发物产率。在对煤工业分析中的挥发分进行测定时，需要称取一定量的干燥煤样，进行隔绝空气加热。以减少的质量在煤样中所占的百分数，并减掉该煤样中的水分作为挥发分产率。
1 影响挥发分测定的因素
1.1 煤化程度
煤的煤化程度对于煤挥发分产率的影响较大，随着煤的没化程度的加深，煤的挥发分产率会逐渐降低，其原因在于煤化程度越高，煤的结构也越稳定，其挥发分就越低。其中，挥发分含量最高的是褐煤，其含量通常可以在40%以上；挥发分含量最低的是无烟煤，基本在10%以下。煤分子中化学活性高的脂肪侧链、由含氧官能团断裂后生成的小分子化合物以及在高溫条件下煤有机质高分子缩聚时生成的氢气构成了煤的挥发分。随着煤化程度的加深，煤分子上的活泼脂肪侧链和含氧基团含量均下降；高煤化程度煤分子的缩聚度高，热解时进一步缩聚的反应少，由此产生的氢气量也少。所以，煤的挥发分含量会与没化程度成反比，挥发分会随煤化程度的提高而下降。
1.2 煤岩组成
壳质组挥发分产率最高，其次是镜质组，惰质组最低。这是因为壳质组化学组成中抗热分解能力低的链状化合物占有较大比例，而惰质组的分子主要以抗热分解能力强的缩合芳香结构为主，镜质组居于二者之间。由于各个具有不同的挥发分，所以煤的挥发分随显微组成的变化而变化，并且非常敏感。
1.3 升温速度
当升温速度过慢时，挥发分测定结果偏低；并且，用热坩埚架测定的结果明显高于室温下坩埚架测定的结果。
1.4 测定条件的影响
加热时间、加热温度以及加热速度是影响挥发分测定结果的主要因素。同时，所用设备的大小，设备仪器的材料、形状、重量、尺寸以及容器的支架都会对测定结果造成影响。因此，挥发分测定是一个规范性很强的分析项目。
2 挥发分测定的作用及煤在测定中的变化
2.1 挥发分的测定
在进行挥发分测定时，首先要取一定量干燥的煤样并进行称重，然后把煤样放在特定的瓷坩埚中，把瓷坩埚内的温度控制在（900+/-10）℃左右；这些步骤完成后，再对瓷坩埚进行隔绝空气加热，加热的时间控制在7--10分钟以内。完成此步骤之后，再以此过程中减少的质量占据煤样总质量的百分数减去该煤样中的水分含量，作为此次的挥发分产率。
2.2 挥发分测定的作用
关于挥发分测定的作用主要体现在挥发分含量的高低与煤的质量有着密不可分的联系。如果煤的质量程度越高，挥发分就越低，因此，在进行挥发分测定时可以根据煤的挥发分产率来对煤的种类进行划分；并根据挥发分产率来测定挥发分后的焦块特征，以此可以作为煤加工利用途径的重要参考；同时，在进行配煤炼焦的过程中，需要用到挥发分来对配煤的比例进行确定；根据挥发分来估算炼焦碳和煤气以及焦油的产率。除此之外，挥发分还在气化和液化工艺上也具有重要的作用，能为其提供良好的参考用途。
2.3 挥发分测定过程中的煤变化
在对煤进行挥发分的测定时，因为煤是在隔绝空气的情况下进行的加热，因此，加热温度不同，煤在测定过程中发生的变化也不同，其变化情况如下：如果温度小于100℃，此时煤中所吸附的气体会有部分水分溢出；如果温度大于100℃，小于110℃，煤中会有内在水分溢出；如果温度超过了200℃，此时煤中就开始有结晶水逸出；如果温度大于250℃，煤的第一次进行热解时就会产生气体；温度大于350℃，就会有焦油产生；如果温度在500℃～600℃时，焦油停止，如果温度持续上升，达到了第二次热解过程，那么气体会再次逸出。
3 挥发分检测方法的改进研究
3.1 标准测定方法
挥发分的标准测定要求如下：首先，称取空气干燥的煤样1g（+/-0.01g）；样品取完之后，放入瓷坩埚并轻轻的振动瓷坩埚，使煤样在埚内摊平，然后上盖，放到干燥器内。其次，将马弗炉预先加热到920℃后打开，迅速将坩埚送入并关炉门，进行加热，准确加热为7min。然后，保持炉温在3min内恢复到900℃左右，并将煤样取出，待冷却后称重，计算出减少的质量。最后，再取出适量的空气干燥煤样，放到105℃～110℃的干燥箱中，带质量干燥恒定之后，在计算出含水量，这样就可以得出最后的挥发分值。
3.2 方法改进目的及策略
传统的测量方法在实际的应用过程中会或多或少的存在一些误差，通过研究对标准测量法进行优化可以有效地减少误差对测定结果的影响。改进的作用主要体现在：第一，通过测量方法的完善减少因多次称重而导致的测量误差；第二，基于挥发分测量公式，改进后的方法能够有效避免煤样中含水量的测量误差，避免最后结果的误差。将标准测量方法进行改进，其改进步骤如下：首先，称取适量的空气干燥煤样，将煤样放置在105℃～110℃的干燥箱内；同时，对马弗炉进行预先加热，加热到920℃左右；其次，等到干燥箱内的煤样干燥至质量恒定之后，再将煤样迅速放入到坩埚中，并连同坩埚一起转移到已经预先加热的马弗炉中，进行准确加热（7min）；同样在3min内使马弗炉恢复到900摄氏度左右，然后取出坩埚，冷却5min左右；最后再从坩埚中取出冷却后的煤样称重，以此来计算出煤样加热后所减少的质量。
结语
综上所述，煤工业中的测量因素直接关系到挥发分测定结果的准确性，因此，尽管标准测量方法具有了十分成熟的测量环境，但是由于其存在的各种问题，对测量结果的准确性造成了一定的影响。因此，在改进后的挥发分测量中，有效避免了标准测量方法的缺点，从每一个环节上给与完善，并采取相应的措施，这样就能得到相对可靠准确的测量结果。
参考文献
[1] 黄颖媛，唐方云，杜鹃.煤的工业分析中挥发分测定方法的探讨与改进[J].环境科学导刊，2009，06：91-92.
[2] 苏倩，赵云发，李东，闫龙成.煤的工业分析及其影响因素[J].广州化工，2016，03：18-19.
[3] 刘湘云，余阳博.分析水对无烟煤挥发分测定产生的影响[J].洁净煤技术，2010，02：93-94.