摘要：挥发分的测定是煤质检测非常重要的指标，影响其结果准确性的因素较多，本文针对烟煤（Vdaf：10%～37%），讨论坩埚质量大小对不同挥发分煤样在测定时产生的影响。实验内容为选择不同烟煤进行挥发分测定，测定时人为改变用于挥发分测定的坩埚质量，并控制操作过程中其他条件均符合国标要求，使其引入的偏差小于0.20%，影响大小评价是通过对实验数据进行统计分析，检查测定结果间的精密度和准确度是否能达到标准要求，有无显著性差异，从而能作为煤质验收及使用的依据。该实验的目的是通过讨论影响挥发分测定的因素，从而更加精准地控制实验条件以提高实验室的质量管理水平。
关键词：挥发分、坩埚质量、烟煤、精密度、准确度、显著性差异
1.前言
挥发分是电力用煤的重要煤质指标。挥发分的高低对煤的着火和燃烧有着较大影响。一般来讲，挥发分高的煤易着火，火焰大，燃烧稳定，但火焰温度较低。相反，挥发分低的煤，不易点燃，燃烧不稳定，化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失增加，严重的甚至还能引起灭火。锅炉燃烧器形式和一、二次风的选择、炉膛形状及大小、燃烧带的敷设、制粉系统的选型和防爆措施的设计等都与挥发分有密切关系。
挥发分的测定是一项规范性很强的实验，其测定结果完全取决于人为选定的条件，主要实验条件为试样质量、加热温度、加热时间、坩埚的质量、材质、大小、形状以及坩埚架的大小等，在一定程度上也都影响挥发分的测定结果。总之，改变任何一种实验条件，都会对测定结果造成一定的影响。国标在挥发分的测定时，对挥发分坩埚的质量要求（15～20）g，而实际情况是厂家供货中仍存在部分偏离该范围的坩埚，为了将该项影响因素造成偏差值控制在允许范围内，因此了解挥发分测定使用不同质量坩埚对测定结果的影响的研究对于提高煤质检测数据的准确性是十分必要的。
2.实验内容
（1）实验原理
选取（17～22）g之间质量不等的坩埚，各个坩埚间质量差控制在(1±0.2)g左右，坩埚和坩埚盖配合严密且尺寸符合国标要求。
选取挥发分10%～20%，20%～30%、30%～37%具有代表性的标准煤样各1个，将3种标煤煤样分别用选定的不同质量的坩埚测定其挥发分。
测定挥发分称取一定量的一般分析实验煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在（900±10）℃，隔绝空气加热7分钟，以减少的质量占煤样质量的质量分数，减去该煤样的水分作为煤样的挥发分。
对测定结果进行统计检查，计算数据组间的准确度和精密度，判断使用不同质量的坩埚测定结果间是否有显著性差异。
（2）实验条件
①SDTGA100灰挥测试仪：带有高温计和调温装置，能保持温度在（900±10）℃，并有足够的（900±5）℃的恒温区。
②坩埚架：用镍镉丝制成，尺寸能使所有的坩埚都在灰挥测试仪的恒温区内，并且坩埚底紧邻热电偶热接点上方。
③分析天平：感量0.1mg
④国家标准物质GBW11110m（Vd： 16.92±0.38）; GBW11110L（Vd： 20.89±0.39）; GBW11111K（Vd： 30.23±0.37）
3.实验过程
（1）实验过程中其他无关因素控制：为获得可靠的挥发分结果，必须实验过程中应注意以下问题
①使用校正过的热电偶及毫伏计，保证计量准确。
②装有煤样的坩埚必须放在马弗炉恒温区内。
③装有煤样的坩埚放人马弗炉后，炉温应在3min内恢复到（900士10）℃。
④每次试验放数目相同的坩埚，其支架的热容量应基本一致。
⑤总加热时间(包括温度恢复时间)要严格控制为7min。
⑥要使用符合GB/T2l2规定的坩埚，坩埚盖子必须配合严密。
⑦要用耐热金属作坩埚架，它受热时不能掉皮;
⑧在装有烟囱的高温炉内测定挥发分时，应将烟囱出口处的挡板关闭或用耐火材料堵住。
⑨坩埚从马弗炉取出后，在空气中冷却时间不宜过长;以防焦渣吸水影响测定结果。
（2）变量设置
在购买的不同批次的坩埚中，选取坩埚质量符合国标要求的和大于国标质量要求的坩埚各6个，（15～20）g以内的坩埚质量分别为17g、18g和19g，质量大于20g的坩埚分别为20g、21g和22g，每个质量的坩埚各选2个。每次测定放入样品的坩埚应对角线摆放，且使用同一坩埚，空坩埚补齐，分2炉次测定。
（3）样品数量
在此只对烟煤的挥发分做研究，选取不同挥发分的3种标准烟煤，分别为GBW11110m（参考用户不确定度Vd： 16.92±0.38）; GBW11110L（参考用户不确定度Vd： 20.89±0.39）; GBW11111K（参考用户不确定度Vd： 30.23±0.37）
（4）挥发分测定结果精密度
4、实验数据
表1
表2
表3
5、数据分析
（1）每组数据重复测定结果精密度符合挥发分测定精密度要求，每组数据与标准煤样的标准值之差在不确定度范围内，因此无测定数据舍弃。
（2）计算每组数据的标准偏差、F值和t值，每组数据中坩埚质量在（15～20）g的为一组数据，计算其平均值和标准偏差，分别设为Vd1和S1，质量不符合国标要求的为一组数据，计算其平均值和标准偏差，分别设为Vd2和S2，并计算每组数据需进行精密度和准确度检验的F值和t值，见表4
表4
6、分析结论
（1）多组数据的精密度分析
①通过表1、表2、表3的数据结合挥发分测定精密度的要求得出结论：不同质量的坩埚测定不同的挥发分烟煤，2次重复测定结果的精密度符合国标要求。
②通过表1、表2、表3的数据分析，对每组数据中符合要求的坩埚质量和大于国标要求的坩埚质量的测定结果用F检验法进行精密度检验，通过查“F”分布表得出F0.05，5，5=5.05，通过表4的计算结果得出F110m=2.78﹤5.05, ，F110L=1.96﹤5.05, ，F111k=30.6﹤5.05.由此得出3种标煤使用不同质量的坩埚的测定结果精密度一致。
（2）多组数据的准确度分析
①通过表1、表2、表3的数据得出结论，每组数据的测定结果与标准值之差均在不确定度范围内，因此每组数据的准确度合格。
②通过表1、表2、表3的数据分析，对每组数据中符合要求的坩埚质量和大于国标要求的坩埚质量的测定结果用t检验法进行准确度检验，通过查“t”分布表得出t0.05，5，5=2.228，通过表4的计算结果得出t110m=1.732﹤2.228, ，t110L =1.732﹤2.228, ，t110k =1.732﹤2.228，由此得出3种标煤使用不同质量的坩埚的测定结果准确度无显著性差异。
（3）结论
因此可以判断：对于不同挥发分发分的烟煤，使用不同质量的坩埚测定挥发分，对其测定结果无显著性影响。但在日常实验时，挥发分测定时仍有其他诸多因素影响挥发分的测定结果，对挥发分的测定只有严格按照国标要求进行实验才能得到准确可靠的实验数据，对于入厂煤质检测和运行调整才有指导意义。
参考文献：
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[4]方文沐，杜惠敏，李天荣.燃料分析技术问答【M】.北京：中国电力出版社.2015
论文作者:王彩霞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/25
标签：坩埚论文; 质量论文; 精密度论文; 数据论文; 烟煤论文; 国标论文; 准确度论文; 《电力设备》2018年第4期论文;