電廠煤炭全自動化機械采制樣裝置現狀分析及其改進建議

摘 要：通過螺旋式機械化采制樣裝置在入廠煤的采樣過程中，存在的子樣點分布不合理、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的標稱最大粒度、不能達到全深度采樣、設備未進行鑒定等現狀分析，通過修改設備程序、增加采樣單元、補正煤樣全水分、對不能機械化采取的煤進行補充采樣以及對采制樣設備定期進行鑒定等建議，以提高煤質檢驗質量。

關鍵詞：螺旋式；機械化采制樣裝置；現狀分析；改進建議

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

0 引言

隨著國家煤炭去產能政策的進一步實施，減產帶來了煤價上漲。以煤炭為能源的火電企業，其盈利空間受到了嚴重的挑戰。為降低發電成本，企業在煤炭采購上由原來低位熱值為15MJ/kg～20MJ/kg范圍的煤擴大到10MJ/kg～25MJ/kg范圍的煤，其中含有煤泥、煤矸石等劣質煤。由于煤質范圍的擴大，入廠煤與入爐煤的熱值差也隨之升高，這就需要對入廠煤的螺旋式機械化采制樣裝置對煤種的適用性進行分析和調整采樣方式。

1 螺旋式機械化采制樣裝置及工作流程

1.1 螺旋式機械化采制樣裝置

螺旋式機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、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可調式的；接料裝置為可旋轉的密封接料罐。

下圖為采制樣裝置示意圖。

1.2 螺旋式機械化采制樣裝置的工作流程

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

開始工作前，檢查清理采樣罐，調試采樣罐編號與程序編號位置一致。來煤車輛進入采樣位置后，工作人員在采樣程序上點擊“系統運行”、選擇采樣機操作方式為“自動”、輸入或選擇礦名及車輛型號、選擇每輛車采樣的子樣數目、確認制樣時的縮分比、選擇確認煤樣存放的煤樣罐號、啟動運行機構（輸送、破碎和縮分系統）確保運行正常、點擊程序“自動采樣”。機械化采樣機由編寫的程序自動選擇采樣點（根據廠家介紹采樣點位置有上千個，每次選擇采樣點由程序隨機選擇）。煤樣由采樣頭采集后由輸送皮帶，進入破碎機破碎、破碎后的煤樣進入縮分機構（皮帶中部采樣裝置）進行縮分（根據采樣間隔確定縮分比），縮分后的煤樣進入設定好的煤樣罐中，完成一次采樣過程。每個采樣機同時交叉進行多個商品煤的采樣工作。

2 機械化采樣裝置的現狀分析

2.1 機械化采樣裝置自動布點不合理

國標GB/T19494.1-2004規定，煤炭在機械化采樣過程中，應將每一批煤炭的采樣車廂均勻分成18個小塊[1]，編好編號進行采樣，同時必須滿足18點不重復位置全部采完后，在進行第二輪的18點位置采樣，可以是隨機采樣法，也可以是系統采樣法。

螺旋式機械化采制樣裝置在采樣點的布置時，采用的是隨機布點，布點位置程序設計時在車廂內有成千上萬種方式。在進煤時，采樣點隨機生成，不能達到18點循環采樣。汽車煤在進煤過程中又不是按商品煤批次進行進煤，而是誰先到誰先進廠采樣。多批煤同時進廠，采樣機對多批煤交叉進行采樣時，采樣程序無法辨認煤種，只是按照設備程序設置進行布點，對每一品種的煤炭采樣更是不能達到國標規定的車廂表面18點位置全部采到的基本要求。

2.2 精密度和偏倚試驗未進行

根據國標GB/T19494.3-2004規定，對于任何采制樣設備都應進行精密度和偏倚試驗[2]，試驗合格后，方可進行采制樣工作。

在實際中，由于精密度核驗和偏倚試驗所需的費用高，試驗時工作量大，很多企業未進行此項工作，只是認為機械采樣的結果都比人工采樣要好。其實在煤炭品種不適合機械化采樣時，機械化采樣結果會差于人工采樣。

2.3 采樣單元及子樣數的設置不合理

在電廠，大多數機械化采制樣裝置的采樣單元和子樣數都是由采樣人員進行確定的，通常是由每天每批煤作為一個采樣單元，如一列火車為一個采樣單元。

一列火車進煤量為3000噸煤，按一個采樣單元，子樣數n=40=70個，按50節車廂，單號車廂每車采2點，雙號車廂每車采1點，共計采75個。機械化采制樣留樣粒度為13mm，每一采樣單元總樣量不少于15kg，每個子樣留樣量約為200g。按每1000噸為一個采樣單元，共計分為3個采樣單元，即17節為一個采樣單元，子樣數不少于40個，按單號車廂采3點，雙號車廂采2點，每個單元采43個點，每個子樣量約為350g；這列火車總計采樣130個點，3個單元總樣量不少于45kg。一個采樣單元時，這批煤采樣精密度為±2%；3個采樣單元時，這批煤的采樣精密度為±2%/=1.16%。

2.4 機械化采制樣裝置系統存在煤樣丟失和污染情況

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

2.5 機械化采制樣裝置對煤樣粒度存在不適應性

螺旋式機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軸上，又減少了有效空間，使采樣機適合的煤樣標稱最大粒度在30mm左右（國標規定，采樣機的開口尺寸為標稱最大粒度的3倍）。來煤的標稱最大粒度通常在進煤合同中進行要求，并沒有按照國標每半年進行一次標稱最大粒度的核驗工作。在實際的進煤過程中，來煤粒度偏大的現象是存在的，甚至還有毛煤現象，最大粒度重量可達2～3千克。如果入廠煤的煤樣粒度大于設備要求的標稱最大粒度，這部分大顆粒煤，在機械化采制樣過程中，會被擠出采樣頭造成煤樣的代表性差。

2.6 機械化采制樣設備對煤碳種類存在不適應性

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

2.7 機械化采制樣過程存在水分損失

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

2.8 機械化采制樣裝置不能完全達到全深度采樣

對于螺旋式機械化采制樣裝置，在采樣時，螺旋鉆采到底部會損壞車廂，在設置深度時，留有一定的裕量，從而使采樣機械不能完全達到全深度采樣。而供應商為了利益，往往會在底部裝較差的煤，使這部分煤無法采到，使煤樣的代表性變差，如煤的熱值比實際要偏高。企業經濟利益受到了侵害。

3 為了提高機械化采制樣裝置的準確度，提出以下改進建議

（1）在實際工作中，對新安裝的設備應聘請權威機構進行精密度核驗和偏倚試驗；對于使用中的設備，若資金匱乏，也應每隔半年公司自己進行機械化采制樣裝置的精密度核驗和偏倚試驗，檢查設備能否滿足國家標準要求，對于不符合要求的設備，要對設備進行改造，符合要求后，方可使用；或對不能符合機械化采制樣的煤種改用人工采樣。

（2）建議將機械化采制樣裝置的程序進行改造，使采樣程序可以根據礦名或采樣編號分別進行車廂表面18點不重復循環布點采樣。

（3）建議對每天進煤量大的煤按1000噸為一個采樣單元，通過增加采樣單元，相應增加子樣數和采樣量，提高采樣的精密度。

（4）對于粘附程度比較大的煤種，建議在進煤時，在一個時間段內集中進煤，不進行交叉采樣，在采樣結束時，對采制樣設備進行清理和回收工作，保證煤樣的完整性和具有代表性。

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

（6）要加強來煤品質和粒度的監督，杜絕分裝和超過設備粒度要求的煤種，發現分裝和超粒度要求的煤種時，對分裝的劣質煤和超過設備顆粒的煤單獨進行人工采樣，并按比例將這部分煤樣添加到機械采樣中，使煤樣完全代表這批煤的結果。

（7）對機械化采制樣所采集到的煤樣的全水分進行水分損失試驗，通過經驗公式或其他方法，將損失的水分補正到原煤樣中。

4 結束語

螺旋式機械化采制樣裝置要嚴格按照規定進行采制樣工作，做好設備的鑒定，合理布置采樣點，對來煤進行粒度和水分損失進行檢驗，對于特殊煤種，要合理的補充采樣，完善煤樣的代表性，以提高煤質的檢驗質量。

參考文獻：

[1]煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室.GB/T19494.1 煤炭機械化采樣 第1部分：采樣方法[S].北京：中國標準出版社，2004：18.

[2]煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室.GB/T19494.3 煤炭機械化采樣 第3部分：精密度測定和偏倚試驗[S].北京：中國標準出版社，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措施[J].山西電力，2017（06）：67-69.

作者簡介：安香菊（1967-），女，山西永濟人，本科，高級工程師，從事煤質檢驗管理工作。