剡龙兵
（宁夏和宁化学有限公司，宁夏 灵武750411）
［摘 要］中型氮肥企业多以煤为原料，常采用无烟煤、贫煤等低挥发分（通常挥发分＜10%）、高灰分（通常灰分在15%～25%）煤种，对原料煤发热量（原料煤发热量直接影响气化效率、能耗水平及产品成本）的稳定性要求苛刻（发热量波动值需控制在300 kJ/kg以内），化验室测定数据的准确性尤为关键，而部分中型氮肥企业化验室因未针对原料煤的上述特性等制定发热量测定专项控制措施，常出现测定结果偏差超标的问题。经分析与探讨，中型氮肥企业生产用煤发热量测定需从样品采集与制备、仪器校准、操作规范、环境条件控制及分析人员管理等环节进行全流程质量控制，尤其需强化低挥发分煤的点火控制、提高仪器校准频次、优化环境恒温精度等。实践表明，这种全流程质量控制体系可有效降低原料煤发热量测定偏差，为气化系统的稳定运行提供可靠的数据支撑。
［关键词］中型氮肥企业；原料煤发热量测定；全流程质量控制体系；样品采集与制备；仪器校准与维护；标准化测定流程；精细化管理；应用案例
［中图分类号］TQ533.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）03-0061-05
0 引 言
中型氮肥企业多以煤为原料，发热量是衡量原料煤品质的核心指标，直接影响造气炉（气化炉）操作温度、粗煤气产量及单位体积有效气煤耗，即直接影响气化系统的气化效率、整套装置的能耗水平及产品成本。例如，固定床造气工艺中，无烟煤发热量每降低1 000 kJ/kg，会导致煤气产率下降5%～8%，吨氨煤耗增加15～20 kg。与其他煤化工企业相比，中型氮肥企业多采用无烟煤、贫煤等低挥发分煤种，且对原料煤发热量的稳定性要求苛刻（发热量波动值需控制在300 kJ/kg以内），其用煤具有显著特殊性：一是无烟煤、贫煤挥发分低（通常挥发分＜10%）、燃烧性差，测定发热量时易出现不完全燃烧导致的误差；二是气化系统对原料煤发热量的稳定性要求较高，要求同一批次煤样的测定结果相对偏差≤0.5%，否则会造成造气工艺参数频繁调整而不易控制；三是检测时效性强，入厂煤一般需在2 h内完成测定，以快速判断是否符合入炉煤标准。因此，化验室原料煤发热量测定数据的准确性尤为关键。
目前，部分中型氮肥企业化验室因未针对原料煤的上述特性等制定发热量测定专项控制措施，常出现测定结果偏差超标的问题。例如，某企业曾因无烟煤样品制备时过度粉碎导致水分流失，使发热量测定值偏高800 kJ/kg，入炉后造成造气炉炉温异常波动。因此，针对中型氮肥企业用煤特性构建相应的质量控制体系，对保障气化系统的稳定运行具有重要意义。以下结合中型氮肥企业生产用煤的特性，从样品采集与制备、仪器校准、操作规范、环境条件控制及分析人员管理等环节，分析与探讨如何构建全流程质量控制体系，并通过应用案例验证其有效性，以期为中型氮肥企业提升原料煤煤质检测水平提供一点参考。
1 中型氮肥企业用煤特性对发热量测定的影响
1.1 低挥发分对发热量测定的影响
无烟煤、贫煤等低挥发分煤种的燃烧过程需要更高的点火能量，若其发热量测定时点火不充分，易导致燃烧不完全，使发热量测定值偏低——低挥发分煤样在燃烧初期难以迅速释放出足够的热量来维持稳定的燃烧，点火丝若无法持续提供有效的火源，煤样就无法充分燃烧，会使测定结果偏离真实值（偏低）。例如，某化验室对挥发分6.5%的无烟煤进行测定时，因点火丝接触不良，连续3次测定结果偏低500～700 kJ/kg。
1.2 高灰分对发热量测定的影响
中型氮肥企业用煤之灰分通常在15%～25%，灰分中的矿物质（如SiO2、Al2O3）会吸收部分热量，且灰分颗粒可能覆盖未燃烧的煤样，影响燃烧效率。试验表明，灰分每增加1%，发热量测定值可能偏低50～80 kJ/kg。当煤样灰分较高时，燃烧过程中不仅矿物质自身不会燃烧释放热量，还会占据一定的空间，阻碍氧气与煤中可燃成分的接触，使得燃烧不能充分进行；同时，这些矿物质在受热过程中会吸收热量，导致用于升高量热体系温度的有效热量减少，最终造成发热量测定值偏低。
1.3 水分敏感性对发热量测定的影响
中型氮肥企业用煤多为露天储存，水分易受环境湿度影响。当煤样水分波动达1%时，空气干燥基发热量将偏差约150～200 kJ/kg，需通过严格的干燥与储存控制减少误差。煤中的水分在发热量测定过程中扮演着重要角色，水分蒸发需要吸收热量，这部分热量会从煤样燃烧释放的总热量中获得；如果煤样的水分不稳定，测定时就会导致热量损失的不确定性增加，造成发热量测定结果产生较大偏差。比如，潮湿天气条件下，露天储存的煤样可能会吸收大量水分，若测定前未进行充分的干燥处理，“多余”水分蒸发所消耗的热量会使发热量测定值明显偏低。
2 样品采集与制备环节的质量控制
2.1 不同来煤的采样方案
针对中型氮肥企业用煤低挥发分、易分层的特点，需强化样品代表性控制，不同来煤应选用不同的采样方案，具体如下。
1）火车/汽车来煤采样。每节车厢采用“五点梅花法”（五点取样法），且采样点深度≥30 cm，可有效获取未氧化的煤样，保证样品的代表性，避免表层煤样氧化的影响。这是因为低挥发分煤在长期储存与运输过程中，表层煤样易与空气接触发生氧化，氧化后的煤样其化学组成与物理性质会发生变化，导致其发热量下降，若仅采集表层煤样，会使测定结果不能真实反映整批煤的发热量水平。
2）煤场堆存煤采样。采用“分层布点+深层采样”法，每2 m为一层，每层设8个采样点，选用螺旋式取样器（直径≥50 mm），确保采集到不同粒度的煤样。这是因为，煤场堆存的煤由于重力作用及装卸过程的影响，不同粒度的煤会发生分层现象，大颗粒煤往往集中在底部和四周，小颗粒煤则在中部和上部，使用螺旋式取样器可以深入不同层次，且较大的取样器直径能保证采集到足够数量与不同粒度分布的煤样，使样品更具代表性。
3）入炉煤皮带采样。在皮带运输机头部安装自动采样器，每小时采样1次，单次采样量≥5 kg，充分混合后作为分析样——皮带运输过程中，入炉煤煤质相对较为均匀，但为了准确反映入炉煤的实时质量，每小时采样1次可及时捕捉煤质的变化情况；每次采样量≥5 kg，是为了在后续的样品制备与分析过程中有足够的样品量，以保证分析结果的可靠性。
2.2 低挥发分煤样制备过程控制
1）破碎环节。无烟煤硬度大，一次破碎难以达到规定的粒度要求，且易造成过粉碎现象，过粉碎不仅会使煤样的比表面积大幅增加而致水分快速散失，还可能改变煤样的内部结构而影响其发热量测定结果。针对无烟煤硬度高的特点，宜采用二级破碎工艺，先通过颚式破碎机破碎至粒度3 mm以下，再用制样粉碎机破碎至粒度0.2 mm，以有效控制其破碎程度，避免一次破碎导致的过粉碎（要求过粉碎率≤5%），减少过粉碎带来的不利影响。
更多内容详见《中氮肥》2026年第3期