以最强技术团队攻关 提升检测效率8倍以上

长沙开元仪器有限公司

长沙开元仪器有限公司位于国家级长沙经济技术开发区，占地180余亩，12万平方米的科研、生产及办公场地。目前，开元仪器的产品系列不仅包括量热仪、全自动工业分析仪、元素分析仪（硫、碳、氢、氮等）、灰熔融性测定仪、有害元素（氟、氯、汞、砷、磷）、胶质层等煤质化验仪器，还包括针对“燃料智能化”推出了智能全自动制样系统、全自动样品存查库系统、样瓶智能气送系统、在线全水自动测试系统、燃料智能管控系统、机器人智能化验系统等创新型产品。

公司拥有各类机械精密加工设备106台套、监测设备1110台套，加工手段齐全，检测设备完善，能有效地满足和保证生产的需求及产品的质量控制。通过引进和建立先进的PLM、ERP、CRM等信息管理系统，实现研发、生产、销售等各要素、节点数据的收集上传、处理和应用，充分发掘数据价值，有效提升整体运营效率。

一、背景情况

煤炭是我国重要的战略能源，它既是燃料，也是工业原料，广泛应用于火电、冶金、化工、建材等领域，不同的行业、不同的用煤设备对煤炭有不同的要求。由于我国煤炭资源分布极不均衡，不同地质条件的煤种煤质差异极大，所以搞清煤质、提高煤质，离不开准确、快速、先进的煤质检测技术和仪器设备，更离不开精准的计量。开元仪器拥有国内综合实力最强的煤质化验仪器研发团队。公司由此于2003年开始筹建煤质分析实验室，并在2005年通过中国合格评定国家认可委员会组织的CNAS能力验证。

二、技术措施

煤质分析实验室设有发热量分析室、工业分析室、元素分析室和灰熔融性测试室，对本公司研制的新产品进行验证。

1.研发量热仪系列产品 （见图1）

量热仪是测定煤发热量的仪器，是国家规定的强制性计量检定仪器。公司通过采用独创的温升模型和C值校正算法，更快、更准地跟踪内外筒之间的热交换损失，保证了测试结果的稳定性和一致性；全面支持GB/T213、ISO1928、ASTMD5865各种国内外发热量测试标准。并在今年上线5E-C5808量热仪，该款仪器使用触摸屏操作，具有高精度的控温系统、智能判别，具有高温保护、漏电保护等安全保护功能，是目前该行业功能最齐全、自动化程度最高的量热仪产品。

2.研发工业分析仪系列 （见图2）

煤的工业分析又称技术分析或实用分析，它是测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳四个煤质特性，根据工业分析指标可初步判断煤的性质、种类、加工利用效果及工业用途等。公司通过采用热重分析，将远红外加热设备与称量用的电子天平结合在一起，在特定的气氛条件、规定的温度、规定的时间内对受热过程中的试样予以称重，以此计算出式样的水分、灰分及挥发分等工业分析指标。

3.研发元素分析仪系列

（见图3、图4） 煤是由有机物、矿物质和水组成，有机物主要是碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成。矿物质主要是粘土矿、硫铁矿、碳酸盐等组成。

（1）煤中全硫由无机硫和有机硫组成，是煤中的有害元素，在电力行业应用污染大气，同时腐蚀管道设备；在煤炭焦化行业降低焦炭质量、影响高炉效率等。为有效合理应用煤炭资源，必须了解煤中全硫的含量。

（2）煤中碳和氢是研究煤炭变质程度和评估煤的性质指标，通过碳氢含量可以推算其他指标以及核对其他指标的测定结果。在工业生产中，根据煤中碳、氢等元素含量来推算燃烧设备的理论燃烧温度以及计算锅炉燃烧中的热平衡；在煤炭气化中，根据它们来计算物料平衡。所以，煤中碳、氢的测定是煤质检测不可缺少的指标。

（3）氮元素是煤中唯一完全以有机形态存在的元素，煤燃烧时约有25%的煤中氮转化为污染环境的氮氧化物排放到大气中，环保对煤炭燃烧的氮氧化物排放进行监控。

4.研发灰熔融性测试系列 （见图5）

煤灰熔融性就是表征在规定条件下随温度提高而使煤灰形成变形、软化、半球和流动的特征物理状态。由于煤灰是一种由硅、铝、铁、钙和镁等多种元素的氧化物及它们间的化合物所构成的复杂混合物，它没有固定的熔点，而是随加热温度的升高，煤灰逐渐熔化，使煤灰产生变形、软化、半球和流动等四个特征温度。

公司通过采用先进的CCD摄像技术，将高温下的灰锥图像实时的传送到计算机内，通过智能模糊识别技术识别灰锥轮廓，然后根据轮廓判断灰锥的特征温度。采用智能控温系统，控制加热效率，实现升温速度的预设控制，并保证精度可达±1℃/min，鲁棒性强。煤灰熔融特性对动力用煤有效利用具有重要意义。

三、具体成效

公司通过研发煤质分析仪器及建立煤质分析实验室：

1.单套仪器年检测能力

以目前应用最为先进的仪器计算，按一套典型检测设备包括一台量热仪、一台工业分析仪、一台元素分析仪计算。一台量热仪每天可以检测60个煤样，一台工业分析仪每天可以检测76个煤样，一台元素分析仪可以检测70个煤样，一套设备每天最多检测60个煤样。一年（按250个工作日计算）可检测15000个煤样，是同行煤质分析仪器检测效率的8倍以上。

2.市场地位领先优势

公司通过研发煤质分析仪器及建设煤质分析实验室，目前已累计为5000余家客户提供煤质检测仪器设备4万多台套，产品覆盖国电、华电、华能、国家电头、大唐等电力集团下属所有火电企业，同时在神华、中煤等大型煤炭集团中市场占有率也高达45%，市场份额一直稳居行业之首。由于基本功能相当的煤质分析仪器，其价格约为国外同类产品的50%左右，据中国仪器仪表行业协会调查结果显示，国外企业在国内煤质检测仪器设备领域平均只有2%不到的市场占有率。 开元仪器依托在煤质检测仪器领域积累的丰富经验，在2018年申报获批国家科技部重大科学仪器开发专项“高通量有机物主元素精密分析仪器的研制与应用”项目。

四、感受体会

我国用煤企业燃煤管理和煤质检测整体水平和效率低下，特别是在入场煤和入炉煤的检测方面，目前普遍依靠传统的人工对煤样进行检测，分析速度缓慢，不能提供实时数据，严重制约对煤炭产品的质量检测，大量煤炭被盲目利用，不利于实现安全、经济和洁净燃烧的效果。煤质分析仪器的先进性使用煤企业操作员的工作更加简单人性化、检测效率更高、结果更加精确、检测内容更加全面。今后，公司将通过上线5E-C5808激光点火的量热仪，开发出全自动智能化的实验室化验系统，不仅对煤进行测试，还可对石油、秸秆等生物质、水泥黑色料、飞渣可燃物等进行测试。

链接：

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供稿：市场监管总局计量司