煤炭聯合制樣設備性能調整及檢驗

田建亮， 王 偉

（1.華電集團北京燃料物流有限公司河北分公司，河北 石家莊 050010；2.中國華電集團公司河北分公司，河北 石家莊 050010；3.中國華電集團公司，北京 100031）

0 引言

我國的能源儲量及發展狀況決定了我國仍將長期以煤炭為主導的能源消費結構[1]，2020年全國標準煤消費總量將達到40億至50億噸[2]。煤炭、港口貿易及火電廠等煤炭制樣工作普遍使用煤炭聯合制樣設備[3]，受材料、工藝水平及工作介質的影響，煤炭聯合制樣設備極易磨損及變形，進而導致設備精密度低并出現系統偏倚，最終致使制樣性能不滿足相關技術要求。因此，需要定期對設備進行檢查，發現問題并及時調整，調整后通過檢驗合格方可投入使用。

煤炭聯合制樣設備主要包含入料、給料、破碎和縮分等過程，在于將大量的粒度較大的煤樣制備成一定質量的6mm或3mm煤樣，并且要求制備后的一定質量的6mm或3mm煤樣煤質能夠代表被制煤樣，以便檢測分析。聯合制樣設備的結構示意圖如圖1所示，大顆粒煤炭從入料口1倒入，經給料皮帶2送入錘式破碎機3，破碎后煤樣經下料口4進入一級縮分器5，縮分出一部分煤樣進入余料接樣斗10和全水分樣接料斗9，另一部分進入對輥破碎機6，破碎后的煤樣經電動二分器7縮分進入留樣斗A和B，最后收集全水分樣和留樣A和B進一步制備分析檢測用煤樣。其中設備的密封性、破碎機出料粒度和縮分過程直接關系到煤樣制備的代表性，隨著該設備的普及使用[4]，其制樣性能也備受使用和監督部門重視，對其性能的研究也更加廣泛和深入。

圖1 聯合制樣機結構示意圖Fig.1 Structure diagram of the combined sample equipment

1 設備檢查及調整

煤炭聯合制樣設備的檢查項目包含外觀結構、樣品損失率、縮分比及出料粒度等[5]。檢查方式分為靜態和動態檢查，通過靜態檢查發現設備存在的結構缺陷，關鍵部件磨損變形情況，設備密封性等；動態檢查初步確定出料粒度、樣品損失率、縮分比等參數，為設備調整奠定基礎。

1.1 靜態檢查

通過觀察和測量的方式對煤炭聯合制樣設備進行靜態檢查。經檢查，聯合制樣設備結構完整，各部件未出現損壞或變形現象。一級縮分器開口調節螺絲松動，縮分器工作過程中開口尺寸不斷改變，最小22mm，最大35mm。電動二分器各格槽上下端略有傾斜，格槽上端入口分布均勻，開口尺寸為15mm。聯合制樣設備銘牌參數見表1。

表1 聯合制樣設備銘牌Tab.1 Nameplate of the combined sample equipment

1.2 動態檢查

準確稱取40kg煤樣，其粒度為150mm，全水分為16%，從入料口送入聯合制樣機，觀察制樣過程，分別收集留樣A、留樣B（右側）、棄樣和全水分樣，分別稱重，并測試留樣A、留樣B和棄樣的粒度大小，重復上述試驗5次。經觀察給料過程均勻無卡堵，給料皮帶有漏煤現象，一級縮分器不能夠截取煤流全斷面。粒度篩分試驗測得錘式破碎機出料粒度為13mm，對輥破碎機的出料粒度為6mm。樣品的質量、樣品損失率和縮分比數據見表2。

1.3 設備調整

通過檢查分析，聯合制樣機存在需要調整的項目如下。

1.3.1 一級縮分器開口尺寸

一級錘式破碎機出料粒度為13mm，一級縮分器開口尺寸22～35mm，縮分器切割速度為0.7m/s，根據縮分器開口尺寸公式（1）計算一級縮分器的開口尺寸應該至少為52mm。因此，將一級縮分器開口尺寸調至52mm，并固定調節螺絲。

式中b—縮分器開口尺寸，mm；

v—縮分器切割速度，m/s；

d—被縮分煤樣粒度，mm。

1.3.2 對輥破碎機出料粒度

對輥破碎機出料粒度6mm，二分器格槽開口為15mm，小于對輥破碎機出料粒度的3倍（18mm），不滿足標準要求。電動二分器開口尺寸不可調節，因此將對輥破碎機出料粒度調整至＜3mm[6]。

1.3.3 一級縮分機

一級縮分器不能夠切割煤流的全段面，可能會導致系統偏倚。縮分器的往復運動行程不可調節，因此將下料口的寬度調小，保證切割全斷面。

1.3.4 縮分比

一級縮分器縮分比均值為1/16，遠小于設備的出廠設定值1/2～1/10，隨著一級縮分器開口的增加，縮分比會有所下降，按1.3.1小節所述將一級縮分器開口尺寸調整到52mm后基本能滿足要求，待進一步論證。

1.3.5 樣品損失率

從表3可知，樣品損失率平均值為5.2%，遠大于標準允許的1.5%[7]，其主要原因是給料皮帶兩側有煤樣撒漏。這種情況主要由于部分樣品未進入破碎縮分系統中，容易導致將設備不合格誤判為合格。調整方式為對皮帶兩側的橡膠擋煤膠帶重新加固、壓緊，保證無煤樣的撒漏。

設備調整后，再次進行動態檢查，動態檢查數據見表3。

表3 調整后動態檢查試驗數據Tab.3 Test data of the dynamic check after adjusting

從表3可知，設備經過一級縮分機開口尺寸、對輥破碎出料粒度、設備密封性調整后，樣品損失率和一級縮分比基本都在合格的范圍內，但要判斷設備是否調整合格，還需要進行精密度和偏倚檢驗。

2 設備檢驗

為保證設備調整后適用于各種品質的煤炭制樣工作，試驗選用粒度為150mm，干基灰分約為51%的劣質煤樣。依次稱取20份質量為20kg的試驗樣品投入聯合制樣機，分別收集棄樣（含全水分樣）、留A、留B稱重。所有樣品按照GB/T 474制備一般分析試驗煤樣，根據GB/T 212化驗干基灰分，參比樣干基灰分為留棄樣加權平均值，干基灰分數據見表4。

表4 樣品干基灰分Tab.4 Dry-base ash of the coal sample

2.1 精密度

令序號1～10為第一組，11～20第二組，連續兩組留A和留B差值標準偏差小于，則精密度合格，其中。標準偏差按公式（2）計算得S1～10=0.33，S11～20=0.51，均小于 1.75VP0T=0.63，精密度合格。

式中di—第i號樣品留A和留B差值；

n—樣品對數，此處取10。

2.2 系統偏倚

比較留樣和參比樣干基灰分差值偏離程度來判斷聯合制樣機是否存在系統偏倚，樣品干基灰分見表4。根據式（3）計算留A、留B和參比樣差值平均值與最大允許偏倚B的顯著性統計量tnz,A=2.10、tnz,B=1.87，均大于自由度為19時的t檢驗表單尾值1.729，則系統偏倚顯著小于B，即不存在實質偏倚，其中B=0.2%。根據式（4）計算留A、留B和參比樣差值平均值與0的顯著性差異統計量tz,A=0.22、tz,B=0.24，均小于自由度為19時t檢驗表雙尾值2.093，即系統可接受為無偏倚。

式中 B—最大允許偏倚，取值0.2%；

Sd—留樣與參比樣干基灰分差值標準偏差；

np—試樣對數，此處為20。

3 結論及建議

試驗前，對聯合制樣機進行了靜態和動態檢查，發現了設備中存在的缺陷和問題，并根據檢查分析進行調整，調整后，聯合制樣設備無系統偏差，表明設備經檢查和調整后達到了合格狀態。

聯合制樣機工作介質為煤炭，常常含有大量矸石，對設備的磨損較大，設備往往運行幾個月后便會出現性能偏差，需要及時維修維護。日常工作中應注意觀察設備的密封性，出現漏煤撒煤現象必須查找分析原因。縮分器開口部件相對單薄，容易發生變形，應定期檢查。半年進行一次破碎機出料粒度試驗，當標稱粒度變大時及時調整破碎機或者相應調整縮分器的開口尺寸。

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[4]何文莉，張太平.影響破碎縮分機性能與使用的因素分析[C].全國煤質分析學術交流暨能力驗證總結會議.2006：20-21.

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