煤质分析工作中的误差分析与提高结果精确度的方法
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摘 要 煤电的燃料成本直接制约着发电企业的经济效益。因为煤质分析结果既是判定煤炭质量的重要依据，也是锅炉燃烧调整必须参考的重要技术指标。因此如何降低煤质分析过程中产生的各类误差，提高测定结果精确度已成为当今火电企业的一个重要课题。
关键词 电煤 ；误差的分类；准确度；精密度
中图分类号TM62 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0169-02
在日常的煤质分析工作中，我们常常会遇到这种情况，同一操作者用同一设备对用同一分析煤样进行多次测定时，总不能得到完全一致的结果。也就是说，在我们的煤质分析过程中，误差总是存在的。这就要求我们的煤质化验人员必须掌握一定的误差知识，查找出各类误差产生的原因并对其进行分析，继而采取适当、科学的方法将误差降至最低，从而达到最大程度地提高测定结果精准度的目的。
1煤质分析误差的分类及特征
观测值与真值或约定真值之间的差值称为误差。按其产生的原因分，误差可分为系统误差、随机误差和过失误差三大类。
系统误差是由于某些固定因素引起的、比较稳定的误差。使多次测定结果的平均值与真值比较总是偏高或偏低，且偏高或偏低的值较为稳定。在重复测定时，系统误差会重复地表现出来。这种误差的大小、正负往往可以测定出来，因而是可以校正的。就像库仑滴定法测定煤中全硫时，由于可燃硫的燃烧产物存在少量不能与I-发生氧化还原反应的SO3及整个电解过程中电流效率不可能是100%等原因，造成此方法测定结果偏低，因此我们日常所用库仑法测定的全硫结果必须乘以1.06的校正系数，以此来降低由试验方法引起的系统误差。
在日常的煤质分析过程中，系统误差产生的原因可分为以下三种。
1.1仪器设备本身产生的误差
此误差可通过校正仪器来消除。我们现在所用的一些自动化程度较高的仪器设备都可能出现误差。如：自动工业分析仪炉温的不稳定，测硫仪气流的不稳定及量热仪内外筒水温的不稳定性，都可引起测定结果产生误差。
1.2试剂不纯导致的误差
由于某些试剂不纯或含有被测物质干扰元素，由于基准物质如苯甲酸，若纯度不高时，影响更大。
1.3操作习惯引起的误差
一般指正常操作情况下，操作人员与正确操作稍有出入而引起的误差。比如用氢氧化钠滴定法测定弹筒硫时，有的人滴定时颜色偏深，有的人则颜色偏浅，这势必造成测定结果有误差。
随机误差又称偶然误差，是由于来源不十分清楚的偶然因素引起的误差。它对测定结果的影响变化不定。即随机误差可能导致测定结果偏大、偏小、偏正、偏负，此误差无法确定，也无法校正。例如我们称量所用的灵敏度较高的分析天平，受偶然气流影响会产生称量误差，但在某个时间段是否有气流，气流大小等，这些都是无法预知的。在日常的煤质分析过程中，随机误差总是不可避免的。但随着测定次数的增加，会发现此误差具有正态分布规律：
1）绝对值相等的正、负误差出现的机会大致相等；
2）随测定次数的增加，误差的算术平均值趋近于零；
3）小误差出现的次数多，大误差出现的次数少。个别大的误差出现的次数极少。
过失误差是由分析人员疏忽大意，误操作，看错、记错等造成的。此类误差无规律可言，含有过失误差的测定结果，会使测定值产生明显的差异。在煤质分析过程中，此操作未被发现而导致两次分析结果相差很大时。应分析原因，如查明由于粗大误差引起，应将此结果舍弃并重新测定。
2 分析的准确度和精密度
分析结果的精确度即指分析结果的精密度和准确度。精密度是指用一个确定的测定方法在受控条件下对一试样重复测定多次的一组观测值之间互相接近的程度，故精密度就是国标中我们所说的测定结果重复性限。准确度则是指用一个确定的测定方法所得单项测定值或多次测定值的平均值与真实值之间的接近程度。当然测定值和真实值之间的差值越小，说明分析结果越准确，即准确度越高。
在这里需指出，准确度高，精密度一定高。但反之精密度高，准确度不一定高。以下面一组数据为例说明，张某和李某分别对GBW11109G的标准煤样进行挥发分测量，各测定四次，其测定结果如下：
由上表可知，张某测定结果的精密度比李某好，但我们已知GBW11109G标准煤样的标准值为29.38%，显然李某分析结果的准确度要比张某高。所以获得了良好的精密度并不能说明准确度就高，只能说精密度高是准确度高的前提条件，对于精密度很差的测量结果，衡量其准确度是没有意义的。
3 提高结果精准度的方法
综上所述，我们对误差分类及各类误差的特征、原因及精密度和准确度都有了一定了解。因此在日常的煤质分析过程中，要想获得更加精准的测定结果，就尽可能做到减小系统误差，消除随机误差，避免粗大误差。只有这样，才能充分提高测定结果的精准度。
三年的煤质化验工作，我总结如下几点可以减小误差，提高测定结果精准度的方法：
3.1加强化验员的培训和素质培养。
通过培训，使在岗的分析化验人员取得上岗合格证书，并具有一定的专业知识、基础理论和熟练的操作技巧；对测试方法原理、步骤和操作过程应注意的事项有正确的理解；了解所用仪器设备的原理，会使用、调试、标定、校正、维护和保养设备；对操作过程中出现的问题和现象能及时判断与处理。此外对化验员应严格要求，使其时刻保持高度的责任心，养成严谨、细致的工作作风，精心操作，对煤质分析结果采用互相审核与逐级审核的方式，避免因疏忽大意、错误操作、看错记错等造成的粗大误差。
3.2定期对设备进行对比、校准试验
此对比试验包括与标准试验、标准方法及与外单位（一般指有资质的试验室）的分析结果之间的对比。标准煤样是经过多个实验室，由经验丰富的分析人员用最可靠的方法，对分析数据经过数理统计后的结果，得到组分含量比较可靠的值，称为标准值。用标准煤样对仪器进行标定，看其测定值是否在标准值的不确定度范围以内，就可判断此分析方法、操作过程及仪器设备是否正常。面对我公司煤种来源较杂的情况，为使不同煤种都能用同一方法，同一仪器分析测定且保证分析结果的精准度，我们对每一个分析指标都采用与高、中、低不同标准值的多个标煤进行对比。此外，为严把入厂煤质量关，我们将先前入厂煤分析化验时所用的快速测定方法全部摒弃，改用仲裁法分析化验。进而提高了分析结果的精准度。
针对目前一些自动化程度较高的分析设备，我们定期用经典法即仲裁法对其进行分析对比，从而判断其快速测定方法的可靠性。如微波、光波水分仪测定水分，工业分析仪测定煤中挥发分及灰分时，均无国家标准，我们则不定期的采用经典法与之对比试验，从而提高了快速测定方法的可靠性。
为检查自身试验室是否存在系统误差，我们还不定期抽样送至省电科院进行分析化验，除此之外我们每年都积极参加上级公司组织的实验室能力认证活动和每季度的抽检工作，通过与不同化验室测定结果的对照，排除了由于试验室本身所存在的系统误差。
3.3严格按照国家标准进行操作
严格按照国家规定的标准方法进行分析测试，比如挥发分测试过程中对时间、温度及回温速率的要求；测量发热量过程中对室温的要求，缓慢灰化法测定过程中的分段加热等，如掌握不准，对分析结果的精确度会有很大影响。还有对粒度为13mm煤样进行全水分测定时，必须趁热称量，因为干燥后热态煤样吸湿性极强，在空气中冷却时间稍长会使煤样吸水到底测定结果偏低。因此就要求我们的分析人员在化验每一项指标时，必须严格按照国家标准进行操作，避免因操作不规范而引起的误差。
3.4充分掌握煤质各指标之间的相互关系。
充分了解和掌握煤质指标间的相互关系，是做好煤质分析结果综合审查工作中国最基本、最重要的环节。例如我们经常利用元素分析结果来审核发热量常用的门捷列夫公式：Qgr=338.7C+1254.5H+108.7S-108.7，另外还有煤的工业分析指标间、灰分与发热量之间及水分与发热量之间等均存在很好的相关关系，掌握这些规律就可灵活审核化验结果，以免出现差错。
3.5各化验员之间做到互相监督。
对每一个分析项目尽量做到由两人共同完成，以达到相互监督的目的；不同班次之间应不定期按比例对分析煤样进行抽样分析，切实做到各班次不同化验员之间的相互监督。
4 结论
随着科学技术的发展，煤质分析中运用到的现代化仪器将会越来越多，再加上测量方法和技术手段的发展，煤质分析的误差将会越来越小。电厂煤质分析中要不断运用先进技术和仪器，提高测量结果的准确度，既保证电厂的安全经济运行，又促进电厂经济效益的提高。
参考文献
[1]李英华.煤质分析应用技术指南.2009（3）.
[2]方文沐.燃料分析技术问答第三版.2005（2）.
[3]电力用煤标准汇编2011版.