引言
在新的时期，我国的大气污染导致的环境危害已经成为环保问题的焦点，而大气污染最大的污染源就是各种燃烧废气。在各类的燃烧废气中煤炭燃烧产生的烟尘和SO2的排放是关键的污染源。据资料统计，70%的烟尘排放量和89%的SO2排放量都是煤炭燃烧产生的。煤炭燃烧形成的SO2以及烟尘不仅污染大气，还促进了酸雨的形成，对生态环境和民众的身心健康造成严重的影响。因此，使用洁净煤、控制煤炭中的硫分和灰分的含量、对煤炭燃烧造成的危害进行有效监测，是目前刻不容缓的工作。本文将以北方某地区为例进行煤炭中硫和灰分的状况进行检测和研究。
一、煤炭全硫和灰分含量检测的意义
煤炭资源是我们国家建设和人民生活的主要能源，在国民经济中发挥着重要的作用。但煤炭燃烧产生的废气也造成了环境污染，其中最典型的污染物是粉尘和二氧化硫。据有关资料统计，在向大气排放的烟尘中，大约80%为煤炭燃烧产生的有害气体，尤其是在以高硫煤为生产和销售主体的区域，煤炭燃烧形成的酸雨对人身体健康、农作物以及建筑物都造成很大的危害。但不能把污染的罪责归咎到煤炭本身，更主要的问题是生产、加工和使用环节造成的污染。一直以来，人们都是以原始、粗放的形式开采和利用煤炭资源。在我国的煤炭生产中高硫煤竟然占70%。在煤炭加工和燃烧过程中形成的粉尘和烟尘对周边环境造成极大的危害。据数据统计，空气中90%的二氧化碳和70%的氯氧化物源自煤炭的燃烧。
基于此，探索一种可以快捷、精准测定煤炭中硫分和灰分含量的方式，在煤炭生产中应用，对大气污染的有效防治具有重要的意义。随着全民环保意识的逐渐提升，消费者对煤炭中硫分和灰分含量关注度越来越高，其含量的高低已经成为评定煤炭质量优劣的标准之一。为了减轻煤炭中硫分和灰分对环境和人身健康的危害，拒绝高硫煤是解决问题的关键，因此，提升对煤炭中硫分和灰分的检测能力，也是广大民众的迫切愿望[1]。
二、实验部分
（一）试剂和仪器
本实验应用的试剂为：分析纯CaCO3、大麦秸秆、黏合剂等；使用的仪器包括：SBC31型电子天平（德国SCRLTEE公司制造）、FZ102型微型植物试样粉碎机（河北省黄骅市齐家务科学仪器厂生产）、KZDL'3 型快速智能定硫仪（河南鹤壁仪器厂生产）、HF-－型快速连续灰分测定仪等。
（二）样品采集
本实验共采集75个煤炭样品，主要包括：1#～12#蜂窝煤、13#～51#蜂窝煤、73#以及74#蜂窝、19#及20#锅炉用散煤，还有以每日一块方式购买的51#～72#蜂窝煤等。
（三）样品的制备
将采集的煤样品进行粉碎后利用规格为0.98mm的检验筛过筛，采取四分法选取煤炭样品10g；利用植物粉碎机将大麦秸秆粉碎。
（四）水分测定
在110℃的干燥箱中将称量瓶进行2小时的干燥处理，然后利用在电子天平称至恒重，精确地称取2g的煤炭样品放置称量瓶中，然后放入110℃的干燥箱内进行4小时干燥处理，再称至恒重，以此计算煤炭样品的含水量[2]。
三、检测结果和分析
（一）硫分的含量和危害
1.含量
按照本地区标准DB11/097-1998<《低硫优质煤及制品 》中规定：煤样中的全硫分含量≤0.5%。本实验采集煤炭样品75个，其中五个有代表性的样品的硫分含量分别为0.57%、0.57%、0.65%、0.66%、和0.67%，利用t检验法（p= 95% )，占总煤炭样品量的6 7%；本次检测的煤炭样品硫分含量的平均值的置信区间为（0.28土015)%；所以能够确定该地区多数的煤炭产品符合该地方标准。
2.危害
从试验结果不难看出，大部分的煤炭样品中都是很低的全硫含量，含硫量高的只有个别品种。燃煤中全硫物质主要是以有机硫化物和无机硫化物的形式存在，而且以无机硫化物形式存在居多。因此，本研究认为，特低含硫煤炭的标准为小于1.0%的全硫含量，低硫煤炭的标准为1.0%～1.5%的全硫含量，中硫煤炭的标准为1.5%～2.5%的全硫含量，高硫煤炭的标准为2.5%～4%的全硫含量。对大气造成严重危害的物质为燃煤过程中释放的SO2和SO3，并且促进了酸雨的形成，导致空气质量的不佳，对人们的身体健康造成直接损害，例如对人体呼吸系统的刺激，受损的呼吸系统可以诱发其他的器官疾病。燃烧煤硫的分布情况，如图1所示。
图1 燃烧煤硫分的分布情况
（二）灰分的含量和危害
1.含量
本研究试验的煤炭样品中，灰分的平均值为28.7%，s= 4 7%, p=94%时，灰分平均值的置信区间为表现为（28.7土6.62)%. 该区域DB11/097-1998标准中只限定了散煤中灰分务必限制在10%以内，却没有规定蜂窝煤中的灰分。因为在加工蜂窝煤的工序中需要添加一定比例的黏土，所以灰分值会上升的趋势。本研究观点认为，国家有必要规定蜂窝煤灰分的标准，既可以确保燃煤的能量，又可以减少SO2的排放量，更可以保证灰分含量的增加，以减少固体废物的来源。
2.危害
从本文的试验结果分析，大部分的煤炭样品中都是很低的灰分含量，含灰分量高的只有个别品种。而大气中的粉尘和灰尘是影响城市空气质量的关键污染物。煤炭燃烧的过程中产生的污染物除了二氧化硫、一氧化氮和三氧化硫外，更多的还是烟尘和粉尘，而且作为煤炭燃烧过程中释放的固体颗粒物，是煤炭燃烧过程中不可燃烧的物质被高温烟气带出来以及部分细煤粒，主要的成分是CaO、SiO2、Fe2O3以及燃烧后的固体小颗粒，而且这些物质会以炭黑和飞灰的形式在空气中漂浮，这样的现象一般会发生在不具备除尘设备的锅炉里。因为这些物质因为体积小、重量轻而容易在空气中滞留，不仅污染大气环境，也会危害到人体健康。燃烧煤灰分的分布情况，如图2所示。
图2 燃烧煤灰分的分布情况
（三）燃煤中含硫量的日变化
本试验中，51#～72#蜂窝煤样品是以每日一块的形式在城市的某煤炭门市部购买。本地区的DB11/097-1998标准中明确了蜂窝煤不能超过0.5%硫分含量的规定，而本试验检测的蜂窝煤的含硫量在0.2%～04%之间变化，不仅完全低于标准，并且最大值比起0.5%还低20%，由此可确定该地区对高硫煤的管控效果良好。
（四）燃煤中含硫量与灰分的关系
在生产和加工蜂窝煤的工序中，为了使产品方便成型、容易燃烧和燃烧彻底，需要添加适当比例的黏土，所以，会促进灰分值上升，可如果添加物中不含硫化物，那么就会降低硫含量。试验结果完全显示这样的趋势，但基于有限的样品数量，难以进一步量化表达统计规律，需要以后深层次研究。本文检测分析的75个煤炭样品中灰分含量介乎25%～35%之间，硫分含量集中于0.2%～0.4%之间。
（五）降硫方法的讨论
为了减少燃煤产生的SO2在大气中的排放量，本研究实施了2组实验，即根据1:1:18和1:1:8的比例，分别把粉碎后的大麦秆、CaCO3粉末以及含硫量为0.68%的煤样进行充分混合，然后按照每5g煤炭样品添加2ml比例添加粘合剂，制作成两个组的混合煤样。测量结果显示，第一组硫分含量的平均值为0.27%，灰分的平均含量为26%；第二组硫分含量平均值为0.17%，灰分含量平均值为26.8%。通过上述的实验证明，利用以上添加固硫剂的方式进行煤炭加工后，固定硫的效果良好。
四、检测发现的问题及原因
分析本文的检测结果，总体的煤炭产品质量有较高的水平。随着国家和地方各个领域政策的推进和落实，煤炭产业将会进一步提高集中度，同时优化了产业结构，加快了煤炭产业现代化和规模化的进程，促进了煤炭产业的优化和升级。但也存在某些煤炭企业不重视质量，缺乏应有环保意识，安全管理松懈，质量主体责任难以落实等诸多问题。具体表现在两个方面：第一，煤炭企业思想认知不深，个别企业麻痹大意，根本不去研究预防应对产品质量安全风险的措施，特别是煤炭产品风险、安全风险等层面的应对措施不够，企业管理水平粗糙，质量安全的主体责任落实不到位。第二，有些企业一味地追求经济效益，根本不重视大气污染的防治，更缺乏防治大气污染的知识和实践经验，难以制定行之有效的防治措施[3]。
五、结束语
本文针对煤炭硫分和灰分含量检测分析中发现的问题，应该从两个方面提升煤炭产品的质量。第一，把各个相关部门的职能作用发挥出来，从煤炭生产的源头管控煤炭的质量，同时对煤炭经销单位要加大监督管理力度，把各项质量管理的措施落到实处。在具体措施上，要避免使用热值低、硫分和灰分高的劣质煤炭，以减少污染物的排放。最大限度地减轻燃煤废气污染大气的程度。第二，利用行之有效的宣传手段，提升广大民众对大气污染防治的认知度，从每个家庭做起，使用正规渠道的煤炭产品，避免使用劣质煤炭。
参考文献
[1] 丁宁.煤炭中造成大气污染有害元素的分析[J].中国标准化，2018,（18）:12-15.
[2] 张永发，王鹏，谢克昌．中国焦化工业实现洁净可持续发展的思考[J]．山西能源与节能，2015，（2）:13-20.
[3] 郑明东，徐静静，单海燕．基于催化作用程度的焦炭灰组成催化指数模型研究[J]．钢铁，2009,4(10):17-20.