電廠煤炭全自動(dòng)化機(jī)械采制樣裝置現(xiàn)狀分析及其改進(jìn)建議

摘 要：通過螺旋式機(jī)械化采制樣裝置在入廠煤的采樣過程中，存在的子樣點(diǎn)分布不合理、采樣單元煤量過大、采樣過程中煤樣全水分的損失、煤炭粒度超過采樣機(jī)的標(biāo)稱最大粒度、不能達(dá)到全深度采樣、設(shè)備未進(jìn)行鑒定等現(xiàn)狀分析，通過修改設(shè)備程序、增加采樣單元、補(bǔ)正煤樣全水分、對(duì)不能機(jī)械化采取的煤進(jìn)行補(bǔ)充采樣以及對(duì)采制樣設(shè)備定期進(jìn)行鑒定等建議，以提高煤質(zhì)檢驗(yàn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：螺旋式；機(jī)械化采制樣裝置；現(xiàn)狀分析；改進(jìn)建議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.133

0 引言

隨著國(guó)家煤炭去產(chǎn)能政策的進(jìn)一步實(shí)施，減產(chǎn)帶來了煤價(jià)上漲。以煤炭為能源的火電企業(yè)，其盈利空間受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。為降低發(fā)電成本，企業(yè)在煤炭采購(gòu)上由原來低位熱值為15MJ/kg～20MJ/kg范圍的煤擴(kuò)大到10MJ/kg～25MJ/kg范圍的煤，其中含有煤泥、煤矸石等劣質(zhì)煤。由于煤質(zhì)范圍的擴(kuò)大，入廠煤與入爐煤的熱值差也隨之升高，這就需要對(duì)入廠煤的螺旋式機(jī)械化采制樣裝置對(duì)煤種的適用性進(jìn)行分析和調(diào)整采樣方式。

1 螺旋式機(jī)械化采制樣裝置及工作流程

1.1 螺旋式機(jī)械化采制樣裝置

螺旋式機(jī)械化采制樣裝置采用的是螺旋式采樣頭，采樣筒直徑270mm到300mm，螺距為100mm，采樣深度2.7m到3.1m；錘式破碎機(jī)、篩板選用柵欄式，出料粒度6mm到13mm；縮分器為縮分比為1：8到1：64可調(diào)式的；接料裝置為可旋轉(zhuǎn)的密封接料罐。

下圖為采制樣裝置示意圖。

1.2 螺旋式機(jī)械化采制樣裝置的工作流程

在機(jī)械化采制樣程序系統(tǒng)中，將采樣空間固定，讓車輛停在采樣中心位置，根據(jù)車輛和采樣框前后左右邊框的距離及車廂高度確定車型，提前將車輛數(shù)據(jù)輸入采樣程序中（在程序中儲(chǔ)存有四種車型）；設(shè)定制樣系統(tǒng)的縮分比（采樣前已選擇好一個(gè)固定的縮分比）。

開始工作前，檢查清理采樣罐，調(diào)試采樣罐編號(hào)與程序編號(hào)位置一致。來煤車輛進(jìn)入采樣位置后，工作人員在采樣程序上點(diǎn)擊“系統(tǒng)運(yùn)行”、選擇采樣機(jī)操作方式為“自動(dòng)”、輸入或選擇礦名及車輛型號(hào)、選擇每輛車采樣的子樣數(shù)目、確認(rèn)制樣時(shí)的縮分比、選擇確認(rèn)煤樣存放的煤樣罐號(hào)、啟動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)（輸送、破碎和縮分系統(tǒng)）確保運(yùn)行正常、點(diǎn)擊程序“自動(dòng)采樣”。機(jī)械化采樣機(jī)由編寫的程序自動(dòng)選擇采樣點(diǎn)（根據(jù)廠家介紹采樣點(diǎn)位置有上千個(gè)，每次選擇采樣點(diǎn)由程序隨機(jī)選擇）。煤樣由采樣頭采集后由輸送皮帶，進(jìn)入破碎機(jī)破碎、破碎后的煤樣進(jìn)入縮分機(jī)構(gòu)（皮帶中部采樣裝置）進(jìn)行縮分（根據(jù)采樣間隔確定縮分比），縮分后的煤樣進(jìn)入設(shè)定好的煤樣罐中，完成一次采樣過程。每個(gè)采樣機(jī)同時(shí)交叉進(jìn)行多個(gè)商品煤的采樣工作。

2 機(jī)械化采樣裝置的現(xiàn)狀分析

2.1 機(jī)械化采樣裝置自動(dòng)布點(diǎn)不合理

國(guó)標(biāo)GB/T19494.1-2004規(guī)定，煤炭在機(jī)械化采樣過程中，應(yīng)將每一批煤炭的采樣車廂均勻分成18個(gè)小塊[1]，編好編號(hào)進(jìn)行采樣，同時(shí)必須滿足18點(diǎn)不重復(fù)位置全部采完后，在進(jìn)行第二輪的18點(diǎn)位置采樣，可以是隨機(jī)采樣法，也可以是系統(tǒng)采樣法。

螺旋式機(jī)械化采制樣裝置在采樣點(diǎn)的布置時(shí)，采用的是隨機(jī)布點(diǎn)，布點(diǎn)位置程序設(shè)計(jì)時(shí)在車廂內(nèi)有成千上萬種方式。在進(jìn)煤時(shí)，采樣點(diǎn)隨機(jī)生成，不能達(dá)到18點(diǎn)循環(huán)采樣。汽車煤在進(jìn)煤過程中又不是按商品煤批次進(jìn)行進(jìn)煤，而是誰先到誰先進(jìn)廠采樣。多批煤同時(shí)進(jìn)廠，采樣機(jī)對(duì)多批煤交叉進(jìn)行采樣時(shí)，采樣程序無法辨認(rèn)煤種，只是按照設(shè)備程序設(shè)置進(jìn)行布點(diǎn)，對(duì)每一品種的煤炭采樣更是不能達(dá)到國(guó)標(biāo)規(guī)定的車廂表面18點(diǎn)位置全部采到的基本要求。

2.2 精密度和偏倚試驗(yàn)未進(jìn)行

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T19494.3-2004規(guī)定，對(duì)于任何采制樣設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行精密度和偏倚試驗(yàn)[2]，試驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行采制樣工作。

在實(shí)際中，由于精密度核驗(yàn)和偏倚試驗(yàn)所需的費(fèi)用高，試驗(yàn)時(shí)工作量大，很多企業(yè)未進(jìn)行此項(xiàng)工作，只是認(rèn)為機(jī)械采樣的結(jié)果都比人工采樣要好。其實(shí)在煤炭品種不適合機(jī)械化采樣時(shí)，機(jī)械化采樣結(jié)果會(huì)差于人工采樣。

2.3 采樣單元及子樣數(shù)的設(shè)置不合理

在電廠，大多數(shù)機(jī)械化采制樣裝置的采樣單元和子樣數(shù)都是由采樣人員進(jìn)行確定的，通常是由每天每批煤作為一個(gè)采樣單元，如一列火車為一個(gè)采樣單元。

一列火車進(jìn)煤量為3000噸煤，按一個(gè)采樣單元，子樣數(shù)n=40=70個(gè)，按50節(jié)車廂，單號(hào)車廂每車采2點(diǎn)，雙號(hào)車廂每車采1點(diǎn)，共計(jì)采75個(gè)。機(jī)械化采制樣留樣粒度為13mm，每一采樣單元總樣量不少于15kg，每個(gè)子樣留樣量約為200g。按每1000噸為一個(gè)采樣單元，共計(jì)分為3個(gè)采樣單元，即17節(jié)為一個(gè)采樣單元，子樣數(shù)不少于40個(gè)，按單號(hào)車廂采3點(diǎn)，雙號(hào)車廂采2點(diǎn)，每個(gè)單元采43個(gè)點(diǎn)，每個(gè)子樣量約為350g；這列火車總計(jì)采樣130個(gè)點(diǎn)，3個(gè)單元總樣量不少于45kg。一個(gè)采樣單元時(shí)，這批煤采樣精密度為±2%；3個(gè)采樣單元時(shí)，這批煤的采樣精密度為±2%/=1.16%。

2.4 機(jī)械化采制樣裝置系統(tǒng)存在煤樣丟失和污染情況

機(jī)械化采制樣裝置的采樣頭可以通過反轉(zhuǎn)螺旋機(jī)構(gòu)進(jìn)行采樣頭的清理工作；儲(chǔ)存煤樣罐可以在采樣前進(jìn)行人工清理檢查；而輸煤皮帶、破碎機(jī)、縮分皮帶等部位卻很難進(jìn)行清理，尤其是在煤泥、濕煤等特殊煤種采樣時(shí)，造成采樣時(shí)煤樣丟失和對(duì)下批采取不同煤種時(shí)煤樣的污染。

2.5 機(jī)械化采制樣裝置對(duì)煤樣粒度存在不適應(yīng)性

螺旋式機(jī)械化采制樣裝置的采樣頭外筒直徑不足300mm，外筒中的螺旋裝置安裝在一個(gè)軸上，又減少了有效空間，使采樣機(jī)適合的煤樣標(biāo)稱最大粒度在30mm左右（國(guó)標(biāo)規(guī)定，采樣機(jī)的開口尺寸為標(biāo)稱最大粒度的3倍）。來煤的標(biāo)稱最大粒度通常在進(jìn)煤合同中進(jìn)行要求，并沒有按照國(guó)標(biāo)每半年進(jìn)行一次標(biāo)稱最大粒度的核驗(yàn)工作。在實(shí)際的進(jìn)煤過程中，來煤粒度偏大的現(xiàn)象是存在的，甚至還有毛煤現(xiàn)象，最大粒度重量可達(dá)2～3千克。如果入廠煤的煤樣粒度大于設(shè)備要求的標(biāo)稱最大粒度，這部分大顆粒煤，在機(jī)械化采制樣過程中，會(huì)被擠出采樣頭造成煤樣的代表性差。

2.6 機(jī)械化采制樣設(shè)備對(duì)煤碳種類存在不適應(yīng)性

在實(shí)際工作中并不是所有的煤種都適合用機(jī)械化采制樣裝置進(jìn)行采樣。但是火力發(fā)電企業(yè)為了防止入廠煤在采樣過程中可能存在的不規(guī)范行為，要求所有的進(jìn)廠煤，必須使用機(jī)械化采制樣裝置，禁止人工采樣。但是由于煤炭市場(chǎng)的去產(chǎn)能，煤炭采購(gòu)難度的增加，企業(yè)在進(jìn)行時(shí)，采購(gòu)煤炭熱值的范圍不斷的擴(kuò)大，就會(huì)有煤泥、矸石、特濕的中煤等煤種。煤泥和特濕煤會(huì)造成2.1情況的發(fā)生；矸石和特別干燥的煤種（尤其是細(xì)小顆粒無粘附性的煤）在采樣時(shí)，螺旋鉆向上提升過程中，煤由于無粘性，煤樣漏出采樣機(jī)就比較嚴(yán)重，使煤樣無代表性。

2.7 機(jī)械化采制樣過程存在水分損失

機(jī)械化采制樣過程中，縮分比較大如1：8到1：64，采樣過程中，留樣量較少如200g～300g，采樣時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是交叉采樣時(shí)，煤樣的全水分存在一定程度的損失[3]。

2.8 機(jī)械化采制樣裝置不能完全達(dá)到全深度采樣

對(duì)于螺旋式機(jī)械化采制樣裝置，在采樣時(shí)，螺旋鉆采到底部會(huì)損壞車廂，在設(shè)置深度時(shí)，留有一定的裕量，從而使采樣機(jī)械不能完全達(dá)到全深度采樣。而供應(yīng)商為了利益，往往會(huì)在底部裝較差的煤，使這部分煤無法采到，使煤樣的代表性變差，如煤的熱值比實(shí)際要偏高。企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益受到了侵害。

3 為了提高機(jī)械化采制樣裝置的準(zhǔn)確度，提出以下改進(jìn)建議

（1）在實(shí)際工作中，對(duì)新安裝的設(shè)備應(yīng)聘請(qǐng)權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行精密度核驗(yàn)和偏倚試驗(yàn)；對(duì)于使用中的設(shè)備，若資金匱乏，也應(yīng)每隔半年公司自己進(jìn)行機(jī)械化采制樣裝置的精密度核驗(yàn)和偏倚試驗(yàn)，檢查設(shè)備能否滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于不符合要求的設(shè)備，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，符合要求后，方可使用；或?qū)Σ荒芊蠙C(jī)械化采制樣的煤種改用人工采樣。

（2）建議將機(jī)械化采制樣裝置的程序進(jìn)行改造，使采樣程序可以根據(jù)礦名或采樣編號(hào)分別進(jìn)行車廂表面18點(diǎn)不重復(fù)循環(huán)布點(diǎn)采樣。

（3）建議對(duì)每天進(jìn)煤量大的煤按1000噸為一個(gè)采樣單元，通過增加采樣單元，相應(yīng)增加子樣數(shù)和采樣量，提高采樣的精密度。

（4）對(duì)于粘附程度比較大的煤種，建議在進(jìn)煤時(shí)，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)集中進(jìn)煤，不進(jìn)行交叉采樣，在采樣結(jié)束時(shí)，對(duì)采制樣設(shè)備進(jìn)行清理和回收工作，保證煤樣的完整性和具有代表性。

（5）對(duì)煤泥、下雨后的濕煤或特別干無任何粘性的煤等，不適合機(jī)械化采制樣進(jìn)行采樣，要用人工采樣方式進(jìn)行采樣。

（6）要加強(qiáng)來煤品質(zhì)和粒度的監(jiān)督，杜絕分裝和超過設(shè)備粒度要求的煤種，發(fā)現(xiàn)分裝和超粒度要求的煤種時(shí)，對(duì)分裝的劣質(zhì)煤和超過設(shè)備顆粒的煤?jiǎn)为?dú)進(jìn)行人工采樣，并按比例將這部分煤樣添加到機(jī)械采樣中，使煤樣完全代表這批煤的結(jié)果。

（7）對(duì)機(jī)械化采制樣所采集到的煤樣的全水分進(jìn)行水分損失試驗(yàn)，通過經(jīng)驗(yàn)公式或其他方法，將損失的水分補(bǔ)正到原煤樣中。

4 結(jié)束語

螺旋式機(jī)械化采制樣裝置要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行采制樣工作，做好設(shè)備的鑒定，合理布置采樣點(diǎn)，對(duì)來煤進(jìn)行粒度和水分損失進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于特殊煤種，要合理的補(bǔ)充采樣，完善煤樣的代表性，以提高煤質(zhì)的檢驗(yàn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]煤炭科學(xué)研究總院煤炭分析實(shí)驗(yàn)室.GB/T19494.1 煤炭機(jī)械化采樣 第1部分：采樣方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004：18.

[2]煤炭科學(xué)研究總院煤炭分析實(shí)驗(yàn)室.GB/T19494.3 煤炭機(jī)械化采樣 第3部分：精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004：全文.

[3]安香菊，高清平，賀鵬.入廠煤全水分損失在采制化過程中的影響因素及改進(jìn)措施[J].山西電力，2017（06）：67-69.

作者簡(jiǎn)介：安香菊（1967-），女，山西永濟(jì)人，本科，高級(jí)工程師，從事煤質(zhì)檢驗(yàn)管理工作。