煤空干基灰分测定结果的测量不确定度评定

代新英(辽宁东正商品检验服务有限公司，辽宁 营口 115007)

0 引言

煤中的灰分对于煤在燃烧过程中是一种无用物质，因此无论各种用途的煤都要求灰分越低越好。灰分增高时，会降低煤的发热量，因此煤在燃烧过程中也是灰分越低越好。煤炭在销售过程中，煤中灰分是以质计价的重要指标之一，在以灰分计价时，灰分是计价的基础指标，在以发热量计价时，灰分是计价的辅助指标。由此可见灰分测定结果的准确与否直接影响煤炭供需双方的利益，其测量不确定度是用来衡量测量结果质量的尺度，不确定度越小，测量水平愈高，测量结果的使用价值愈高。随着贸易的发展，对测量结果不确定度的评定也越来越广泛，同时在实验室的认可和实验室问的比对测试中，也对不确定度的评定提出了要求。测量不确定度是用来衡量测量结果质量的尺度，不确定度越小，测量水平愈高，测量结果的使用价值愈高。

GB/T 33303—2016《煤质分析中测量不确定度评定指南》列出了煤分析中测量不确定度评定的术语和定义，测量不确定度的评定方法，以及测量不确定度的报告和表示。此标准只适用于煤炭检测中不确定度的评定，参考此标准进行煤炭各项检测不确定度评定不仅简化了不确定度评定过程，而且使煤炭不确定度评定过程更加容易理解和掌握，对煤质分析人员而言，其具有很好的指导和参考价值。本文依据GB/T 212—2008标准进行实验分析，并参照GB/T 33303—2016对煤空干基灰分进行了不确定度评定。

1 实验部分

1.1 主要仪器

电子天平：编号为LNDZ01，型号为BS124S，测量精度±0.0001g。

马弗炉：编号为LNDZ05，型号为JN-4-10，测量精度±1℃。

1.2 测试方法简述

按照GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》的第4.1条规定，采用缓慢灰化法测定。

称取1.0000g 编号为BY202002003的空干基煤样，放人马弗炉中，以一定速度加热到(815±10)℃，灰化并灼烧到质量恒定，以残留物质量占煤样质量的百分数作为煤样空干基灰分。

1.3 测量模型的建立

按照式(1)计算煤中空干基灰分Aad：

式中，m1为试样灼烧后灰的质量(g)；m为试样的质量(g)；Aad为试样的的空干基灰分(%)。

1.4 试验数据

按照GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》对样品编号为BY202002003的煤样进行了两次空干基灰分含量(Aad)测定测定结果见表1。

表1 煤的灰分测量试验数据

按照GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》对样品编号为BY202002003的煤样进行了六次空干基灰分含量(Aad)测定测定结果见表2。

表2 煤的灰分重复测定结果

2 测量不确定度评定

2.1 测量不确定度的来源分析

不确定度的来源分为A 类和B 类。A 类不确定度来源于测量的读数偏差、测量过程室温的变化，以及其它一些偶然性变化；B 类不确定度来源于测量设备的示差偏差(如天平精度)、标准物质的不确定度等。本试验灰分测量值为8.79%，无需进行检查性灼烧，因此不需考虑质量恒定的不确定度。

2.2 不确定度分量的识别

根据被测量Aad与输入量的函数关系(式1)，煤中灰分的测量不确定度包括测量重复性的不确定度分量(A 类)、试样称量的不确定度分量(B 类)、灼烧后灰分称量的不确定度分量(B 类)。

2.3 测量不确定度分量的评定

2.3.1 测量重复性的不确定度urel(s)

测量重复性的不确定度属于A 类测量不确定度。贝塞尔公式法：

按式2计算表1中重复测定结果的A 类不确定度：

极差法：

按式3计算表1中重复测定结果的A 类不确定度：

预评估重复性法：

按式4计算表2中6次重复测定结果的A 类不确定度：

本次试验两次重复测量平均值引入的重复性标准不确定度按式5计算为：

2.3.2 称量引起的不确定度urel(m)

JJG 1036—2008 《电子天平检定规程》规定，电子天平的分辨力为0.0001g，即天平的称量误差为±0.1mg(检定合格的天平皆满足此要求)。

称量试样质量m。天平(表1)的最大允许误差为0.0001g，按式6计算按均匀分布转化的称量标准不确定度：

称量灼烧后残留物质量m1。天平(表1)的最大允许误差为0.0001g，按式7计算按均匀分布转化的称量标准不确定度为：

2.3.3 合成标准不确定度评定u(c)

(1)灰份含量测量的各不确定度分量。

灰份含量测量的各不确定度分量见表3。

表3 灰份含量测量的各不确定度分量

(2)相对合成标准不确定度

贝赛尔公式法：

按式8计算贝赛尔公式法的相对合成标准不确定度：

极差法：

按式9计算极差法的相对合成标准不确定度：

预评估重复性法：

按式10计算预评估重复性法的相对合成标准不确定度：

(3)合成标准不确定度

贝赛尔公式法：

按贝赛尔公式计算合成标准不确定度：

极差法：

按极差法公式计算合成标准不确定度：

预评估重复性法：

按与评估法公式计算合成标准不确定度：

2.3.4 扩展不确定度的确定

取包含因子k=2。贝赛尔公式法：灰分含量测量值Aad的扩展不确定度

极差法：灰分含量测量值Aad的扩展不确定度

预评估重复性法：灰分含量测量值Aad的扩展不确定度

2.3.5 测量结果测量不确定度的表示

贝赛尔公式法：

煤样空干基灰分含量测量结果为：Aad=(8.79+0.02)%，k=2。

极差法：

煤样空干基灰分含量测量结果为：Aad=(8.79+0.03)%，k=2。

预评估重复性法：

煤样空干基灰分含量测量结果为：Aad=(8.79+0.08)%，k=2。

(文章题目:煤空干基灰分测定结果的测量不确定度评定)

2.4 结果与讨论

根据2.3中的数据可以看出，每个相对标准不确定度的大小略有差异。从结果报告可以看出，与GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》中规定的Aad重复性限(0.20%)相比较，Aad的不确定度结果均小于此数值。由此可见测量不确定度的评定更能体现实验室的真实测试水平和真实测试状态，因为其过程包含了测试中涉及的方法、 仪器设备和环境等多方面的影响因素。

3 结语

本评定得出的煤的空干基灰分测量结果的不确定度是实验室测定结果的不确定度。如要求干燥基灰分的测量不确定，参照空干基灰分的测量不确定度评定方法评定水分的测量不确定度，根据水分和空干基灰分的相对合成标准不确定度计算干燥基灰分的相对合成标准不确定度和扩展不确定度。

通过对影响煤空干基灰分不确定度的各因素进行评定看出，重复测定样品、天平称量过程、仪器设备的精密性和实验员操作过程都是影响检测结果不确定度的来源要素。因此为保证实验室测量结果的质量，增强客户对检查/检测结果的信心，我们首先不断提高检测人员的技术水平以减小操作过程中的误差。其次在检测过程中应优选精密度较高的天平、且经常进行核查校准，从而提高检测结果的准确性和稳定性。