粒度测试的典型方法及其在火电厂煤粉测量中的应用
陈俊峰，程智海”，于江，翟永强
（1.山西鲁普王曲发电有限责任公司，山西路域047500； 2.上海电力学院能源与机械工程学院，上海200090）
法、沉降法、电阻法、光散射法的基本原理及特点.举例说明了筛分法和激光粒度法在火电厂煤 摘要：介绍了粒度测量的基本知识和评价粉体粒度的重要指标.列举了筛分法、显摄镜粉颗粒的实际测量当中的基本步骤和注意事项，并对测量结果进行了分析.
关键词：粒度测试：煤粉颗粒；激光粒度仪
中图分类号：TK223.25文献标志码：B文章编号：1009-3230（2017)01-0026-04
A Typical Method ofParticleSizeTestand itsApplication inCoal-FiredPowerPlantCoalMeasure
CHEN Jun feng' CHENG Zhi hai² YU Jiang² ZHAl Yong = qiang²(1. Shanxi Lujin Wangqu Power Generation Co. Ltd. Lucheng 047500 Shanxi Province China;2. Shanghai University of Electric Power Shanghai 200090 China)
Abstract: This paper introduces the basic knowledge and the particle size measurement of theimportant indices for evaluation of power particle size. List the basic principle andcharacteristicsofScreening method and microscope method sedimentationmethod electric resistance method light scattering method. Illustrates the basic steps of sieving method and laser particle sizemethod and the matters needing altention forthe actual measurement of pulverized coal in thermalpower plants and the measurement results are analyzed.
Key words: Particle size test; Coal particles; Laser particle size instrument
度决定泥浆的注浆性能和泥料的成型性能等等.目前为止，国内外比较典型的测量颗粒粒径的方法主要有：机械法、显微镜法、电感应法和
0引言
粉体材料一直都是冶金、化工、电子、轻工、医药、环保等研究领域的重要研究对象，特别是进人21世纪，粉体材料更是基础产业中的重中之重.光散射法.而组成粉体的单元是颗粒，那么对颗粒的研究自然就成了首要问题.其中，颗粒的平均粒度及粒度分布是决定颗粒材料众多特性的重要参数，例 如，火电厂中煤粉颗粒的细度影响锅炉燃烧的特性、水泥的粒度影响其凝结的时间、陶瓷原料的粒
1颗粒粒度测量的基本知识
1.1粒度、粒度分布、等效粒径
表示颗粒大小的尺度叫做颗粒粒度，粒度分布指的是用特定的仪器测出不同粒径颗粒占粉体样品总量的百分数.通常分为区间分布（微分分布）和累计分布（积分分布）两种.前者也称为频率分布，指的是某一粒径区间中颗粒的百分含量；后者指的是大于（或小于）某粒径的颗粒占粉体
粒径指的是颗粒的直径，这一物理量有其特殊性，原因是通常情况下颗粒非规则的圆球体，大小和形状也各不相同.当我们用粒径这一概念去描述颗粒的大小时，除颗粒呈规则圆球体以外往概念是抽象的.在这种情况下，要用一个参数 往不能真正地表达其实际的粒径，因此粒径这一去描述形状不规则的颗粒，则引出了等效粒径这一概念.等效粒径是指当一个颗粒的某种物理特性与同质的球形颗粒相同或者相近时，则用该球形颗粒的直径代表实际颗粒的直径.因为颗粒的物理特性有很多种，因此等效粒径也就有很多种，典型的有以下几种：等效体积径、等效投进面积径、等效电阻径、等效沉速径.因为不同等效粒径参考的物理特性不一样，所以同一样品用不同方法测得的结果也不是相同的.
1.2粒度测量的准确度和重复性
准确度指的是测量值相对于真实值偏差的大小.重复性指的是某一次测量值相对于以往测量值的偏差，是检验粒度仪的重要指标.上述已表明，绝大多数情况下颗粒是非规则圆球体，那么， 颗粒也就不存在真实粒径（规则圆球体除外），为了使测量值更加符合真实值，我们必须要做好以下几点：
（1）样品分散良好.(2）测量仪器符合其测试条件.（3）测量结果在正常的误差范围内.
2颗粒粒度测量的典型方法
2.1筛分法
样品总量的百分数，它是由区间分布累加得到的.2.2显微镜法
2.3沉降法
2.4电阻法
2.5光散射法
显微镜法是通过显微镜观察颗粒的形状和大小，测量的是颗粒的投影尺寸.该方法所用显微镜主要有光学显微镜（OM）、电子显微镜（EM）和扫描电子显微镜（SEM）.优点是直观，并且可以一方法.缺点是价格昂贵、操作复杂，会因为取样 判断颗粒的分散程度，是混合颗粒粒度测量的唯不均匀而不能充分反映整个样品的水平.
沉降法的基本原理是Stocks定律，根据颗粒在液体中的沉降速率的不同来测试颗粒粒度的分布.一般分为重力沉降和离心沉降.前者是依靠自身重力，后者是借助离心力的作用，把测量的直径等效为Stocks直径.端是由于颗粒再凝聚的作用及超细颗粒的布朗运动对测量结果会产生较大影响，不适于测量小于2um的样品.
电阻法的基本原理如图1所示，样品均匀分散在盛有电解液的容器中，小孔管浸泡在电解液中，并内外各有一个电极，由于小孔管内部为负压 状态，所以颗粒会随着液体流进小孔管内部，当经过小孔时，小孔的截面积变小，由于小孔之间的电阻增大导致电压升高，会产生一个电压脉冲，通过测量脉冲的峰值，即可测量出颗粒的粒度.
图1库尔特仪原理
光散射法的原理是根据光线照射颗粒会发生衍射和散射，应用于夫琅禾费衍射和Mie散射理
论来求取颗粒的粒度.如图2所示，由激光器（通常为He-Ne激光器）发出光束通过滤波扩束后成为平行单色光，遇到颗粒发生散射后再经过傅里叶透镜后的成像在多个光电探测器上，通过测量散射光能量的分布可以推出颗粒的粒度分布.光散射法分为静态和动态.优点是测量精度述各方法优越性对应的测量范围和特点-. 高、速度快及操作简便.表1总结了较好体现上
图2光散射法原理
表1 粒度测量方法的比较
测试方法 测量范围 特点 注意事项对于猫网不平分法 >40 μm 设备简单、结果直 现、代表性强 整要及时更 换、退免触碰肇网显 (0.8 - 直现性强、可观察微 OM 150)μm 团聚现象、是测量 有时不能反映镜 (0.01 - 混合粒度的唯一 整体样品水平法 SEM 100)μm 方法沉重力 (2-降 100)μm 测试分辨率高、粒 不适用于分析法离心 (0.01 - 20）μm 度分布广 <2μm的样品不受额粒特性影 不能因为颗粒电阻法 1000) μm (0.5 - 响、适用性广、精 大面造成沉降速度快、测量精度 准度高操作简便、 现象控制好遮光散射法 2.000) μm (0.02- 高、重复性好 光率、在误差范围内得出数据 3 3火电厂煤粉测量方法的典型应用 3.1筛分法在火电厂煤粉颗粒测量中的应用 3.1.1仅器与样品 电热恒温鼓风干燥箱、标准筛网及震击式标 准振筛机，筛摇动次数221次/min，震击次数147次/min. 样品为某火电厂进行热态试验时在线取样样品，煤种为大方无烟煤. 3.1.2测量方法与结果 这次为干法筛分，采用标准煤粉筛共分5档，分别为80、120、180、200、250目，对应煤粉细度值 为R200、R125、R90、R75、R61.过筛的煤粉样品约为25g，于温度为70℃恒温烘箱中烘干6h，取出冷却后放置在筛孔由大到小排列好的筛子上，并在振筛机上振筛10min.粒度分布结果如图3所示. 图3样片粒度分布 3.1.3注意事项 应用筛分法对火电厂煤粉颗粒进行测量的过程当中，首先要确保煤粉样品烘干彻底.其次，要避免对筛网的触碰，对于筛子使用时间过长等其他因素导致筛网不平整会影响测量的真实性.最后，振筛的时间要掌握好，时间过长可能会导致由于煤粉团聚致使结果不准确，时间过短，会导致筛分不完全. 3.2光散射法在火电厂煤粉题粒测量中的应用 3.2.1样品与仪器参数 样品为某火电厂进行热态试验时在线取样样品.仪器为Bettersize2000LD激光粒度分布仪. 样品折射率：1.65；样品吸收率：0.52：分散介质折射率：1.333；分析模式：通用模式；测量次数：10；测试时间：10s. 3.2.2检测方法及结果分析 选取去离子水为分散介质，无水乙醇作为分散剂，使用药匙将少许样品倒人置有分散剂10ml的烧杯中，搅拌1min，得到分散均匀的样品悬浊液.超声25s. 这次试验的主要目的是介绍如何使用激光粒度仪来测量煤粉颗粒，所以并未选取具有代表性的缩分样品. 激光粒度仪试验中为了尽量反映出样品的真实粒度，遮光率是一项很重要的参数，它指的是被颗粒散射和吸收掉的光占光总量的百分比，数值太低说明试验代表性差，数值太高说明复散射影响太大.而本次实验D50为26.43μm，所以遮光率11.81%正常.残差为0.653%，小于1%，说明样品的折射率及吸收率选择合理.如前所述，测量颗粒粒度的指标不一样，所以结果也不一样.通常情况下用D50来评价粉体的平均粗细程度，它代表的含义是当累计含量达到50%时对应的粒度值.并且体积平均径为36.49μm.根据以上述的数据，评价样品的平均粒度在30-35um范围内.详细参数见表2，粒度分布图如图4所示. 表2 粒度测试结果主要参数 中位径： 体积平均径： 面积平均径： 遮光率：26.43 μm 36.49 μm 5.44 μm 11.81%跨度： 长度平均径： 比表面积： 残差：0.753 μm 0.355 m²/g 0.653%D03 ;0.730 μm D06;1.346 μm D10;2.377 μm D16:4.352 μm D25 :8.270 μm D50 :26.43 μm D75:55.03 μm D84:71.39 μumD90:87.08 μm D97:120.7 μm D98 129.5 μm 图4样品粒度分布 3.2.3注意事项 4结束语 应用激光粒度仪对火电厂煤粉颗粒进行测量的过程当中，首先在取样这一环节上，一定要保证样品的代表性.其次，一定要保证样品的分散性要好，如果在测量过程当中使用超声帮助样品分散，时间不宜过长，因为会致使样品被震碎，导致 样品过细.最后，如果是基于Mie散射理论，样品的折射率和吸收率一定要选的恰当，并且遮光率要保证在合理范围内，这样测量结果才更加准确. （1）随着科技的发展，粒度测量方法的彝端定会不断被完善，测量仪器会更加便捷、测量结果会更加准确. （2）包括火电厂煤粉颗粒在内的测量会随着研究人员的不断努力形成一套完整并且完善的测试方法，使结果更加准确、粒度范围更加广，并且由于煤粉自身原因给目前测试带来的不便等一系列问题会逐步解决. 参考文献 [1]赵春芳，不同方法测试粒度分布的比较研究[1]. 中国粉体技术，2004 10（2）：22-24.[2]张福根，我固粉体粒度测试技术现状[J].中国粉体技术，2000 6（1）：45-48[3]任中京，颗粒粒度的定义与粒度测定结果的可比性[J].中国粉体技术，2000（S1）：45-48.[4] Griffths D. Developing a laser diffraction particle size analyzer for curent customer requirements [ JI] Ameri-can Laboratoey 2005 37 (1) : 20 23.[5]卢睡珊，陆海峰，郭晓铺，等，激光粒度仪测定煤粉粗度及分布的方法研究[J].中国粉体技术，2010(4):5 -8.[6]夏阳华，熊惟皓，丰平，粉末粒度测试方法述评[J].硬质合全，2003（1）：29-31.[7]王丽，孙本双，王战宏，粉体粒度测试方法评价 [J].粉体技术 1998(2）：39-41.[8]胡松青，李琳，郭把远，等，现代颗粒粒度测量技术[J].现代化工，2002.
