煤炭采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)方法的應(yīng)用

吳鎖貞

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211102)

煤炭是十分重要的電力燃料，是燃煤電站的糧食。通過(guò)對(duì)煤炭進(jìn)行采樣、制備和化驗(yàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)“采制化”）獲得其品質(zhì)參數(shù)。煤炭貿(mào)易進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以來(lái)，其質(zhì)量一直不太穩(wěn)定，品質(zhì)變異性較大，給煤炭的采制化工作帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，特別是對(duì)煤炭的采樣尤為明顯。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 475—2008[1]和GB/T 19494—2004[2]要求，要取得有代表性的煤樣，基本要求是采樣精密度符合要求和采樣沒(méi)有實(shí)質(zhì)性偏倚。

1 制定采樣方案

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 475—2008中指出，在所有的采樣、制樣和化驗(yàn)方法中，誤差總是存在的，同時(shí)用這樣的方法得到的任一指定參數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果也將偏離該參數(shù)的真值。由于不能確切了解“真值”，一個(gè)單個(gè)結(jié)果對(duì)“真值”的絕對(duì)偏倚是不可能測(cè)定的，而只能對(duì)該試驗(yàn)結(jié)果的精密度做一估算。對(duì)同一煤進(jìn)行一系列測(cè)定所得結(jié)果間的彼此符合程度就是精密度，而這一系列測(cè)定結(jié)果的平均值對(duì)一可以接受的參比值的偏離程度就是偏倚。采樣精密度與被采煤的變異性（初級(jí)子樣方差、采樣單元方差）、制樣和化驗(yàn)方差、采樣單元數(shù)、子樣數(shù)和試樣量有關(guān)。在試樣量一定情況下，對(duì)于連續(xù)采樣，其計(jì)算公式為：

式（1）中：PL為批煤采樣精密度，%；VI為初級(jí)子樣方差，無(wú)量綱；VPT為制樣和化驗(yàn)方差，無(wú)量綱；m為采樣單元數(shù)，個(gè)；n為每個(gè)采樣單元的子樣數(shù)，個(gè)。

式（1）說(shuō)明了采樣精密度的影響因素。核對(duì)試驗(yàn)時(shí)，采樣精密度是在確定一部分影響因素后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算得到。兩者在本質(zhì)上是一樣的。在制定采樣方案時(shí)，獲得采樣精密度的方法是根據(jù)煤炭品種和干基灰分的大小確定，一般取干基灰分的十分之一，并規(guī)定其上下限，如人工采樣時(shí)上限規(guī)定為±2%（干基灰分），機(jī)械化采樣時(shí)上限規(guī)定為±1.6%（干基灰分）。但必須指出，此時(shí)得到的精密度只是說(shuō)明執(zhí)行采樣方案可能獲得的預(yù)期精密度。實(shí)際的采樣精密度必須通過(guò)采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)才能真正確認(rèn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 475—2008和GB/T 19494—2004中，關(guān)于采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)方法，介紹了3種方法，分別是雙倍子樣數(shù)雙份采樣法、例行子樣數(shù)雙份采樣法和特定批煤的多份采樣法。標(biāo)準(zhǔn)中主要講述方法的概念和計(jì)算，沒(méi)有對(duì)方法的適用情況、核對(duì)試驗(yàn)的操作要點(diǎn)，以及不同情況下的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。下面對(duì)采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)的7種情況分別進(jìn)行描述和分析。

1.1 問(wèn)題的提出

某沿江南方電廠用海輪運(yùn)輸煤炭進(jìn)廠，該海輪有4個(gè)倉(cāng)共運(yùn)輸篩選煤20000t，干基灰分Ad約為25.00%～30.00%，煤炭標(biāo)稱(chēng)最大粒度為50 mm。請(qǐng)按GB 475—2008基本采樣方案要求擬定采樣方案 （假定以一個(gè)倉(cāng)為一個(gè)采樣單元）。

1.2 制定采樣方案

依據(jù)GB 475—2008中確定基本采樣方案的要求，以及煤炭品種為篩選煤和干基灰分Ad約為25.00%～30.00%，確定采樣單元精密度PSL＝±2%（以Ad計(jì)），批煤精密度PL=PSL/2＝±1%。

依題意，以1個(gè)倉(cāng)為一個(gè)采樣單元，將批煤平分為4個(gè)采樣單元。每個(gè)采樣單元子樣數(shù)n=60×=135個(gè)。

最少子樣量=0.06×50=3 kg，最少總樣量3×135=405 kg，符合總樣量不少于170 kg的規(guī)定。

擬定采樣方案為：將該批煤平分為4個(gè)采樣單元，每個(gè)采樣單元采取135個(gè)子樣，平均每個(gè)子樣質(zhì)量3 kg，取4個(gè)采樣單元平均值為最終報(bào)出結(jié)果，預(yù)期批煤（20000 t）采樣精密度可達(dá)±1%（Ad）。且分 7 種情況闡述采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)方法。

2 采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)方法

2.1 特定批煤多份采樣法

對(duì)該批煤進(jìn)行10份采樣法精密度核對(duì)。具體方法是，對(duì)該批煤依據(jù)以上基本采樣方案，進(jìn)行10份采樣法，即將135×4=540個(gè)子樣分別放入10個(gè)采樣桶中，每個(gè)采樣桶采到54個(gè)子樣。再將10份試樣分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 特定批煤多份采樣法試驗(yàn)數(shù)據(jù)

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.67%，且精密度落在（0.47%～1.17%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度P0為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案能達(dá)到預(yù)期采樣精密度的要求。

2.2 雙倍子樣數(shù)雙份采樣法A

對(duì)該批煤采用雙倍子樣數(shù)雙份采樣法精密度進(jìn)行核對(duì)。具體方法是，選擇同以上情況一樣的批煤10個(gè)批次，即10船20000 t同種煤。對(duì)每一批（船）煤，依據(jù)以上基本采樣方案，進(jìn)行雙倍子樣數(shù)雙份采樣法，即將135×4×2=1080個(gè)子樣分別放入2個(gè)采樣桶中，每個(gè)采樣桶采到540個(gè)子樣，依次進(jìn)行10批煤試驗(yàn)，得到10對(duì)雙份試樣，分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 雙倍子樣數(shù)雙份采樣法A試驗(yàn)數(shù)據(jù)

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±1.34%，且精密度落在（0.94%～2.34%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度P0為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案能達(dá)到預(yù)期采樣精密度的要求。

2.3 雙倍子樣數(shù)雙份采樣法B

對(duì)該批煤采用雙倍子樣數(shù)雙份采樣法精密度進(jìn)行核對(duì)。具體方法是，將該批煤分成10個(gè)采樣單元。對(duì)每一采樣單元，進(jìn)行雙倍子樣數(shù)雙份采樣法，即將135×4/10×2=108個(gè)子樣分別放入A/B 2個(gè)采樣桶中，每個(gè)采樣桶采到54個(gè)子樣，依次進(jìn)行10個(gè)采樣單元試驗(yàn)，得到10對(duì)雙份試樣，分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 雙倍子樣數(shù)雙份采樣法B試驗(yàn)數(shù)據(jù)

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.42%，且精密度落在 （0.29%～0.74%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度P0為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案優(yōu)于預(yù)期采樣精密度的要求。

2.4 雙倍子樣數(shù)雙份采樣法C

對(duì)該批煤采用雙倍子樣數(shù)雙份采樣法精密度進(jìn)行核對(duì)。具體方法是，選擇同以上情況一樣的采樣單元10個(gè)，即再增加6個(gè)采樣單元煤量。對(duì)每一采樣單元，采用以上基本采樣方案，進(jìn)行雙倍子樣數(shù)雙份采樣法，即將135×2=270個(gè)子樣分別放入2個(gè)采樣桶中，每個(gè)采樣桶采到135個(gè)子樣，依次進(jìn)行10個(gè)采樣單元試驗(yàn)，得到10對(duì)雙份試樣，分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 雙倍子樣數(shù)雙份采樣法C試驗(yàn)數(shù)據(jù)

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.67%，且精密度落在（0.47%～1.17%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度Po為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案能達(dá)到預(yù)期采樣精密度的要求。

2.5 例行子樣數(shù)雙份采樣法A

對(duì)該批煤采用例行子樣數(shù)雙份采樣法精密度進(jìn)行核對(duì)。具體方法是，選擇同以上情況一樣的批煤10個(gè)批次，即10船20000 t同種煤。對(duì)每一批（船）煤，依據(jù)以上基本采樣方案，進(jìn)行例行子樣數(shù)雙份采樣法，即將135×4=540個(gè)子樣分別放入2個(gè)采樣桶中，每個(gè)采樣桶采到270個(gè)子樣，依次進(jìn)行10批煤試驗(yàn)，得到10對(duì)雙份試樣，分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 例行子樣數(shù)雙份采樣法A試驗(yàn)數(shù)據(jù)

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.95%，且精密度落在（0.66%～1.66%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度P0為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案能達(dá)到預(yù)期采樣精密度的要求。

2.6 例行子樣數(shù)雙份采樣法B

對(duì)該批煤采用例行子樣數(shù)雙份采樣法精密度進(jìn)行核對(duì)。具體方法是，將該批煤分成10個(gè)采樣單元。對(duì)每一采樣單元，進(jìn)行例行子樣數(shù)雙份采樣法，即將135×4/10=54個(gè)子樣分別放入A/B 2個(gè)采樣桶中，每個(gè)采樣桶采到27個(gè)子樣，依次進(jìn)行10個(gè)采樣單元試驗(yàn)，得到10對(duì)雙份試樣，分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 例行子樣數(shù)雙份采樣法B試驗(yàn)數(shù)據(jù)

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.30%，且精密度落在（0.21%～0.52%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度P0為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案優(yōu)于預(yù)期采樣精密度的要求。

2.7 例行子樣數(shù)雙份采樣法C

對(duì)該批煤采用例行子樣數(shù)雙份采樣法精密度進(jìn)行核對(duì)。具體方法是，選擇同以上情況一樣的采樣單元10個(gè)，即再增加6個(gè)采樣單元煤量。對(duì)每一采樣單元，采用以上基本采樣方案，進(jìn)行例行子樣數(shù)雙份采樣法，即將135個(gè)子樣分別放入2個(gè)采樣桶中 （增加到136個(gè)），每個(gè)采樣桶采到136/2=68個(gè)子樣，依次進(jìn)行10個(gè)采樣單元試驗(yàn)，得到10對(duì)雙份試樣，分別制樣和化驗(yàn)，其干基灰分Ad試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7所示。

計(jì)算統(tǒng)計(jì)量：

表7 例行子樣數(shù)雙份采樣法C試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)以上核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.47%，且精密度落在 （0.33%～0.82%）范圍內(nèi)。原預(yù)期采樣精密度P0為±1%（Ad），說(shuō)明制定的采樣方案優(yōu)于預(yù)期采樣精密度的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）煤炭采樣精密度核對(duì)試驗(yàn)中，要依據(jù)確定的采樣方案和預(yù)期精密度，再根據(jù)精密度核對(duì)試驗(yàn)方法的具體情況，如來(lái)煤批量、采樣方法、可接受的核對(duì)試驗(yàn)工作量等，進(jìn)行計(jì)算和核對(duì)評(píng)價(jià)，不能教條地按國(guó)標(biāo)公式計(jì)算。否則會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)論。

（2）核對(duì)的采樣單元煤量和采樣單元子樣數(shù)越接近實(shí)際的采樣方案，核對(duì)的結(jié)果可信度越高。7種方法中，雙倍子樣數(shù)雙份采樣法A最準(zhǔn)確，但需要的同種試驗(yàn)煤量也最大，耗用的試驗(yàn)時(shí)間也最長(zhǎng)。雙倍子樣數(shù)雙份采樣法C最經(jīng)濟(jì)實(shí)用，建議電力用戶(hù)采納。

（3）在同批煤同煤量的情況下，核對(duì)采樣單元精密度時(shí)，要根據(jù)試樣所包含的子樣數(shù)確定。

[1]GB 475—2008，商品煤樣人工采取方法[S].

[2]GB/T 19494—2004，煤炭機(jī)械化采樣[S].