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      基于移動(dòng)煤流機(jī)械化采制樣設(shè)備的選擇分析與研究

      2013-05-30 04:52:44韓強(qiáng)
      關(guān)鍵詞:煤流

      韓強(qiáng)

      【摘 要】本文主要深入分析研究了在煤流中采樣及后續(xù)制樣所需設(shè)備的選型分析。煤炭質(zhì)量是煤炭交易和加工應(yīng)用的最主要的指標(biāo) ,獲得可靠的測(cè)試結(jié)果必然依賴于規(guī)范的檢測(cè)過(guò)程 ,在采、制、化三個(gè)環(huán)節(jié)中 ,采樣過(guò)程中可能導(dǎo)致的偏差是最嚴(yán)重的 ,采用機(jī)械化采樣設(shè)備是最有效的手段之一。

      【關(guān)鍵詞】煤;煤流;采樣機(jī);制樣設(shè)備

      隨著今年來(lái)國(guó)內(nèi)煤炭生產(chǎn)和貿(mào)易的迅速發(fā)展和GB/T 19494的實(shí)施,煤炭機(jī)械化采制樣系統(tǒng)在港口、電力、冶金等煤炭相關(guān)行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,正逐步取代手工采樣。機(jī)械化采制樣技術(shù)的推廣使用,不僅可以提高數(shù)據(jù)的可靠性,消除人為因素的干擾,還可以節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力,提高工作效率。其得到了煤炭交易雙方及物流企業(yè)的一致認(rèn)可。

      1.機(jī)械化采樣器應(yīng)具備的基本條件

      (1)能無(wú)實(shí)質(zhì)性偏倚地收集子樣并被權(quán)威性的試驗(yàn)所證明。

      (2)能在規(guī)定條件下保持工作能力。

      為達(dá)到上述條件,采樣器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn),應(yīng)滿足以下要求:

      (1)足夠牢靠,能在可預(yù)期到的最壞的條件下工作。

      (2)有足夠的容量以收集整個(gè)子樣或讓其全部通過(guò),子樣不損失、不溢出。

      (3)能自我清洗,無(wú)障礙,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只需極少量的維修。

      (4)能避免樣品污染,如停機(jī)時(shí)雜質(zhì)進(jìn)入,更換煤種時(shí)原先采樣的煤滯留。

      (5)被采樣煤的物理化學(xué)特性變化,如水分和粉煤損失、粒度分析樣的粒度離析降至最低程度。

      2.采樣機(jī)的類型分析與選擇

      2.1落流采樣器

      端部采樣機(jī)則是用各式各樣的接斗、以不同的切割方式從皮帶端部的煤流中采取所要求的樣品。端部采樣機(jī)的優(yōu)點(diǎn):(a)可以避免移動(dòng)煤流橫斷面上有底煤留在皮帶上,造成采樣精密度降低。(b)移動(dòng)速度較低,發(fā)生故障后不會(huì)對(duì)皮帶機(jī)系統(tǒng)造成很大傷害。端部采樣機(jī)的缺點(diǎn):(a)目前港口皮帶機(jī)帶寬已經(jīng)達(dá)到2米,很多煤種的煤炭粒度也在100mm左右,采樣機(jī)為了能夠采到移動(dòng)煤流橫斷面的全部煤樣,采樣機(jī)的體積要很大,無(wú)疑增加了投資成本。(b)在采樣過(guò)程中考慮到要減小對(duì)煤流的擾動(dòng)和避免不同密度和粒度的煤炭的分離, 其切割速度不能超過(guò)一定的范圍 (在GB/T 19494.1-2004中規(guī)定了采樣器切割煤流的速度不應(yīng)超過(guò) 1.5m/s),這樣所造成的結(jié)果則是每個(gè)子樣質(zhì)量都遠(yuǎn)大于中部采樣機(jī)所采取的子樣質(zhì)量, 相應(yīng)也就要求所配套的制樣系統(tǒng)和余煤處理系統(tǒng)的出力足夠大, 導(dǎo)致整個(gè)采樣機(jī)系統(tǒng)的體積增大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和費(fèi)用上升。目前新建成港口已很少采用此種采樣機(jī)。

      2.2橫過(guò)皮帶采樣器

      其主要特點(diǎn)是用刮板式采樣頭來(lái)采取煤樣, 采樣頭工作時(shí), 刮板橫向切割皮帶上的煤流, 將一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的煤流刮到采集斗中。刮板式采樣機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單, 單個(gè)子樣的質(zhì)量也相對(duì)較小,對(duì)配套的制樣系統(tǒng)和煤樣處理系統(tǒng)的能力要求較低, 相應(yīng)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用也較低。目前多數(shù)企業(yè)均采用此種煤樣采取方式。

      3.制樣設(shè)備的類型分析

      在機(jī)械化采制樣系統(tǒng)制樣設(shè)備中,對(duì)煤樣精密度和偏差影響最大的設(shè)備為縮分器。縮放后煤樣的精密度和偏差將直接影響整個(gè)采制樣系統(tǒng)的精密度和偏差。因此下面重點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)縮分器的類型進(jìn)行分析說(shuō)明。

      3.1二分器

      其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,縮分點(diǎn)多,誤差小。缺點(diǎn)是縮分比固定為1/2,在采樣量大時(shí)不能滿足要求,制樣效率低,這種縮分器一般用在人工縮分上。

      3.2立式旋轉(zhuǎn)縮分器

      立式旋轉(zhuǎn)縮分器主要原理為:旋轉(zhuǎn)軸平行于地面,采用料管旋轉(zhuǎn),不易堵料。在取料口處設(shè)置縮分比例調(diào)節(jié)器及觀察窗,可以在不停機(jī)的狀態(tài)下調(diào)節(jié)縮分比例和清理取料管中的積煤。其缺點(diǎn)為體積較大,投資成本較高。

      3.3旋轉(zhuǎn)槽型縮分器

      其原理為:空心軸上帶有一個(gè)或多個(gè)切割器在一殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn),切割器切取煤流并將試樣通過(guò)空心軸卸入接收器。其有兩個(gè)缺點(diǎn):(1)其適應(yīng)的煤樣粒度范圍狹窄??s分粒度范圍為小于25mm,對(duì)于粒度在25mm以上的煤樣則無(wú)能為力。(2)其內(nèi)部管徑較小,在使用中比較容易堵料,而且堵料后清理比較麻煩,在GB/T 19494中規(guī)定,縮分設(shè)備切割器開(kāi)口尺寸至少應(yīng)為被切割煤標(biāo)稱最大粒度的3倍。因此切割器的尺寸是越大越好,當(dāng)需要縮分50mm的煤樣粒度時(shí),其內(nèi)部管徑至少要達(dá)到150mm。而旋轉(zhuǎn)槽型縮分器因其自身設(shè)計(jì)原理的制約,切割器開(kāi)口很難達(dá)到這么大的開(kāi)口尺寸。

      3.4旋轉(zhuǎn)斜管式縮分器

      其原理為:旋轉(zhuǎn)漏斗下部帶一斜管,煤流進(jìn)入漏斗并從斜管排出,在斜管出口旋轉(zhuǎn)道上有一個(gè)或多個(gè)固定的切割器。斜管出口每經(jīng)過(guò)切割器一次,即截取一個(gè)“切割樣”。其結(jié)構(gòu)獨(dú)特、簡(jiǎn)單,不易堵料,且堵料后容易清理。更重要的是其切割開(kāi)口尺寸可以達(dá)到150mm,在縮分50mm大粒度煤樣時(shí)不需要使用皮帶縮分機(jī)進(jìn)行首次縮分,這樣就可以有效減少二次縮分產(chǎn)生的設(shè)備成本投入及日后的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。此種大粒度縮分器開(kāi)口尺寸較大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以有效解決其他縮分器存在的問(wèn)題。近年來(lái),隨著港口和裝車站設(shè)計(jì)的吞吐能力逐漸增大,煤樣粒度已經(jīng)逐漸增大到100mm,在機(jī)械化采制樣系統(tǒng)中,大粒度縮分器將逐步替代以往的縮分器,在市場(chǎng)中的占有率越來(lái)越大。

      4.精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn):

      煤炭采樣機(jī)系統(tǒng)的普遍使用,一方面大大降低人工采制樣的勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)也在一定程度上消除了煤炭采制過(guò)程中的人為因素,理論上使煤炭貿(mào)易更加公平公正。但采樣機(jī)系統(tǒng)如果不進(jìn)行偏倚試驗(yàn)和精密度測(cè)定試驗(yàn),可能會(huì)產(chǎn)生較大的采樣偏倚,且無(wú)法確立科學(xué)合理的采樣方案。

      采樣精密度表征采樣機(jī)所采樣品的隨機(jī)誤差,而采樣偏倚表征采樣機(jī)所采樣品的系統(tǒng)誤差;在某些情況下,采樣偏倚更為重要。若采樣精密度符合貿(mào)易各方或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,只有當(dāng)采樣機(jī)系統(tǒng)采樣無(wú)實(shí)質(zhì)性偏倚時(shí),采樣機(jī)才能采取到具有代表性的煤樣,才能保證煤質(zhì)分析結(jié)果科學(xué)、準(zhǔn)確。

      有些檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)依據(jù)GB475、GB474進(jìn)行采樣機(jī)性能試驗(yàn),這是不完整、不確切的。首先GB 475-1996采樣精密度的核對(duì)的六分樣試驗(yàn)是對(duì)人工采樣各子樣間的精密度進(jìn)行檢驗(yàn);其次GB 474-1996縮分機(jī)的檢驗(yàn)法的雙組分試驗(yàn)是對(duì)制樣室的制樣設(shè)備與制樣過(guò)程的檢驗(yàn),按GB475或GB474 試驗(yàn),并不能鑒定出定出采樣機(jī)所采煤樣是否具有代表性。

      因此,采樣機(jī)系統(tǒng)性能鑒定試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格按GB/T19494進(jìn)行,且只有經(jīng)過(guò)有資格的權(quán)威部門(mén)進(jìn)行完整的偏倚試驗(yàn)和精密度測(cè)定試驗(yàn),才能給出采樣機(jī)性能的真實(shí)、準(zhǔn)確所采煤樣是否既沒(méi)有顯著性系統(tǒng)誤差,又沒(méi)有顯著性隨機(jī)誤差,即不能鑒鑒定結(jié)果。

      5.結(jié)語(yǔ)

      (1)用機(jī)械化采樣機(jī)進(jìn)行煤炭采樣,是今后煤炭采樣的發(fā)展趨勢(shì),其具有許多人工采樣無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn)(采取的子樣質(zhì)量上比人工采樣量大、大大減小了采樣人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、合格的機(jī)械采樣可以提高采樣的精密度,也可最大程度地避免人為主觀誤差)。

      (2)機(jī)械化采樣機(jī)必須經(jīng)過(guò)采樣機(jī)偏倚試驗(yàn)合格,采樣程序精密度檢驗(yàn)(按照GB/T 19494.3—2004進(jìn)行精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn))合格后才能投入使用,否則,可能產(chǎn)生較大誤差[2]。

      (3)對(duì)每一批次煤炭的采樣方案(被采煤炭的對(duì)象、目的、試樣類型、測(cè)定參數(shù)、要求的精密度、變異性、采樣方法、采樣單元等)都要精心設(shè)計(jì),只有滿足要求的采樣方案才能提高采樣精密度。

      (4)人工采樣的人為誤差可能是一次之舉,且正、負(fù)誤差交替出現(xiàn),比較容易發(fā)現(xiàn)及時(shí)糾正,而采樣機(jī)械系統(tǒng)上出現(xiàn)誤差才是最容易被忽視的,不是影響一個(gè)煤炭批次,而是影響每個(gè)煤炭批次,且出現(xiàn)正、負(fù)誤差一邊倒的現(xiàn)象,因此,使用按照GB/T 19494.3—2004要求,經(jīng)過(guò)精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn)合格的采樣機(jī)械,選擇合格采樣方案后的機(jī)械采樣精密度才能比人工采樣精密度高,但更要有足夠的經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格的技術(shù)人員嚴(yán)格的按照國(guó)標(biāo)要求操作管理,才是可行的。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]張浩.一種大粒度旋轉(zhuǎn)縮分器在自動(dòng)化采制樣裝置中的作用及市場(chǎng)前景分析.科技風(fēng),2011,(8).

      [2]趙琳.淺析煤炭機(jī)械化采樣的幾點(diǎn)誤區(qū).煤質(zhì)技術(shù), 2004,(3)(GB/T 19494).

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