煤樣制備方法不同破碎過程的對比實驗

楊曉良

摘要：隨著北方港口煤質檢驗業務的不斷發展，大型煤炭企業紛紛將煤炭檢驗業務，采取引入多家第三方檢驗單位利用相互競爭的方式進行。但由于各自的檢驗單位在煤樣制備方法上的不同、設備流程的不同造成各自化驗結果存在一定差異，為此我們選取國內主流動力煤種，“神華混煤”為實驗對象，探究其制樣環節在不同制備方法，不同設備的條件下對化驗結果的影響，文章分別用濕煤破碎機、普通錘式破碎機、聯合制樣機三種不同制樣設備進行樣品制備并進行化驗，對測定數據進行對比分析。結果表明聯合制樣機制備的樣品全水值明顯高于濕煤破碎機和普通錘式破碎機制備的全水值，并且呈一致性表現，同時也是造成熱值偏差的主要原因。

關鍵詞：神華煤;制樣設備;數據對比

中圖分類號：TQ536 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2020）04-0-02

前言

煤質分析是指從煤炭試樣的采取，煤樣的制備到分析實驗的全過程。欲得到準確的分析結果，在煤樣的制備過程中我們應在不改變煤樣組成和特性的條件下將之制成供實驗室分析實驗的分析試樣。在煤樣的每個基本制樣階段，可分為干燥、破碎、混合和縮分。在破碎的過程中，不同型號的破碎機對煤樣的制備有不同的影響。為尋找濕煤破碎機、普通錘式破碎機、聯合制樣機制樣三種不同制樣設備對煤質化驗結果的影響，天津分公司制定了“制樣對比方案”，查找不同制樣方式對煤樣全水份和熱值的變化規律，為指導后期化驗工作提供有力的數據支撐。

一、制樣設備現狀

目前北方港口各檢驗單位主流破碎機基本分為顎式破碎機、錘式破碎機以及自動化程度更高的聯合制樣機。以上三種破碎機的優點是特點是結構簡單，對煤種的水份適應性較好，尤其是雨季濕粘煤制備過程中不易沾壁、堵煤，且易清理。缺點是自動化程度低，需人工輔助參與作業。

當然，隨著近幾年人工智能技術的飛速發展，部分熱電廠逐步嘗試使用全自動制樣設備進行樣品制備，該設備具有智能控制系統和高度自動化，例如：自動稱量、自動研磨制粉、自動空氣干燥、自動封裝樣品等，如前后配合全自動采樣機、歸批分揀系統、氣動傳輸系統、全自動煤樣柜可實現采制化的全過程自動運行。因其高度自動化人員需求量小，高效率等特點正逐步得到行業的認可，可有效解決人為干預改變煤樣真實屬性的難題，為企業消除廉政風險，提高采制化管理水平起到了積極的促進作用。同時也代表了未來煤炭采、制、化業務的發展方向，本次實驗所選取的設備不包含全自動制樣機。

二、實驗設計

本次試驗共分兩個階段，第一階段抽檢了10組煤樣，采取聯合制樣機分別與濕煤破碎機對比的方式進行，第二階段抽取了10組煤樣，采取聯合制樣機與普通錘式破碎機的方式進行，20組煤樣的煤種分別從混1.混2.混3、混4和神混5000等神華主力煤種選取。采、制、化全過程將樣品進行盲樣編號，保障樣品唯一性，待試驗完成后進行數據核對統計。

1.實驗過程

1.1將實驗煤種通過橫跨皮帶式采樣機進行樣品采集，粒度小于13毫米且每袋樣品重量不低于30公斤。

1.2將實驗樣品拆封后，倒入電動旋轉縮分機進行混合縮分至兩份，且每份樣品不低于15公斤最低留樣量。

1.3將縮分好的兩份樣品分別采用不同制樣設備進行制備，其中過篩環節要求為100%通過，超粒度的統一采用對輥破碎機進行破碎直至100%過篩。

1.4全水粒度為6毫米，留樣量不低于1.25kg。全水制備過程要求避光、快速縮分，盡可能減少樣品在空氣中暴露時間。

1.5分析樣制備過程中，烘箱溫度統一設定為43攝氏度;烘烤時間統一為50分鐘，烘烤完樣品統一攤涼10分鐘;

1.6研磨時間統一設定為90秒，粒度為小于等于0.2毫米，留樣量不低于100g，研磨完畢后統一進行除鐵并進行空氣干燥60分鐘，再進行裝瓶送檢。

注：將聯合制樣機破碎的樣品標記為A樣品;將濕煤破碎機破碎的樣品標記為B樣品;將普通錘式破碎機破碎的樣品標記為C樣品。

2.實驗數據統計

根據化驗室測得的所有樣品的數據，我們根據測得的全水、分析水、灰分、揮發份、全硫、氫值及發熱量進行了統計分析。

將A樣品-B樣品的值作為表1;A樣品-C樣品的值作為表二，統計結果如下：

將10組煤樣用聯合制樣機制好的樣品記為A樣品（即A1.A2.A3、.......、A10），濕煤破碎機制成的樣品記為B樣品（即B1.B2.B3、.......、B10），送到化驗室進行化驗，化驗室根據國標要求測出10組煤的全水、分析水、灰分、揮發份、全硫、氫和發熱量，統計10組樣品不同制備方式的結果差（A1-B1.A2-B2.......、A10-B10）。經統計得出全水項10組中的最大差值為0.8，最小差值為0.2，平均差值為0.6;分析水項10組中的最大差值為-1.45，最小差值為0.06，平均差值為-0.18;灰分項10組中的最大差值為0.46，最小差值為0.03，平均差值為-0.02;揮發份項10組中的最大差值為-0.87，最小差值為-0.02，平均差值為-0.06;全硫項10組中的最大差值為0.07，最小差值為0.00，平均差值為0.02;氫值項10組中的最大差值為-0.09，最小差值為0.00，平均差值為-0.02;發熱量項10組中的最大差值為-84，最小差值為-12，平均差值為-45;

同理，將上述10組煤樣用錘式破碎機制好的樣品記為C樣品（即C1.C2.C3、.......、C10），送到化驗室進行化驗，根據化驗結果統計10組樣品不同制備方式的結果差（A1-C1.A2-C2.......、A10-C10）。經統計得出全水項10組中的最大差值為0.9，最小差值為0.0，平均差值為0.5;分析水項10組中的最大差值為-1.19，最小差值為0.01，平均差值為-0.06;灰分項10組中的最大差值為-0.94，最小差值為0.01，平均差值為0.02;揮發份項10組中的最大差值為-0.90，最小差值為-0.01，平均差值為-0.2;全硫項10組中的最大差值為0.13，最小差值為0.00，平均差值為0.00;氫值項10組中的最大差值為-0.27，最小差值為0.01，平均差值為0.04;發熱量項10組中的最大差值為-100，最小差值為3，平均差值為-41;

3.實驗結果分析

通多數據對比可看出表中工分、全硫、氫值各項目干基差值有高有低、浮動范圍較小且結果無一致性指向，屬于正常的試驗結果范圍內。全水分和收到基低位發熱量差值較大，細致分析如下：

1）表1中全水分Mt：全水分差值最大為0.8，最小為0.2，全水平均差值為0.6，即通過聯合制樣機所制備的樣品全水分值均高于濕煤破碎機結果，并且呈一致性表現。

2）表2中全水分Mt：全水分差值最大為0.9，最小為0，全水平均差值為0.5，即通過聯合制樣機所制備的樣品全水分值均高于普通錘式破碎機結果，并且呈一致性表現。

3）表1中收到基低位發熱量Qnet.ar，熱值差值最大為-84大卡，最小為-12大卡，平均差值為-44大卡，即通過聯合制樣機所制備的樣品發熱量熱值均低于濕煤破碎機結果，并且呈一致性表現，根據熱值與水分的反比關系，所得平均熱值差在合理范圍內。

4）表2中收到基低位發熱量Qnet.ar，熱值差值最大為-100大卡，最小為+3大卡，平均差值為-41大卡，即通過聯合制樣機所制備的樣品發熱量熱值均低于普通錘式破碎機結果，并且呈一致性表現（因5號樣品全水分無差異，故熱值相差+3屬正常浮動范圍）。

4.試驗結論

1）聯合制樣機與濕煤破碎全水份平均差值為0.6，熱值差為-44大卡;與普通錘式破碎機全水份平均差值為0.5，熱值差為-41大卡。

2）聯合制樣機制備的樣品全水值明顯高于濕煤破碎機和普通錘式破碎機制備的全水值，并且呈一致性表現，同時也是造成熱值偏差的主要原因。

3）濕煤破碎機與普通錘式破碎機制備的樣品在全水和熱值上相比，較為接近。

5.原因分析

1）由于聯合制樣機具備電動縮分功能，且6毫米全水樣品可實現自動縮分。其中3毫米樣品的縮分比可在二分之一、四分之一、八分之一、十分之一之間相互調節，可顯著減少人工二分器縮分次數。因此聯合制樣機的樣品制備效率要明顯優于優于濕煤破碎機和普通錘式破碎機。

2）由于聯合制樣機相較于濕煤破碎機和普通錘式破碎機具有自動縮分功能，其縮分效率明顯提高。另外由于聯合制樣機的縮分過程始終處于機器內部完成密閉性較好，至使全水樣品在空氣暴露的時間明顯縮短，有效的保持了煤樣最原始水份。

3）反觀濕煤破碎機和普通錘式破碎機，由于沒有自動縮分功能，其破碎完畢的煤樣需要全部進行人工二分器完成，其縮分次數、煤樣暴露空氣時間要遠遠多于聯合制樣機。如加上煤樣過篩、篩上物對輥破碎的環節，時間將繼續延長。

4）綜合以上原因分析，聯合制樣機制備全水份煤樣水份高的主要原因為定比縮分煤樣數量少、縮分次數少、無過篩、無對輥破碎，最大程度的減少了煤樣在空氣中的暴露時間，最大程度保持了樣品的真實水分含量。尤其是在冬季空氣濕度最低值在10%以下，雨季在70%以上，對全水份煤樣的影響將更為直接。即空氣濕度大時煤樣較干燥的情況下，樣品暴露的時間越長吸附空氣中的水份就越多，從而增加全水值;當空氣干燥時，濕度較大的煤樣暴露在空氣中的時間越長其水份被周邊空氣吸附的越多，從而降低全水值。

因此，本次對比試驗結果只代表一段時期的結果變化，并不能代表全年的結果變化。隨著季節的變化、環境的變化、氣溫的變化、空氣的濕度的變化都會影響全水份的偏差。

參考文獻

[1]孫剛編著，《商品煤采樣與制樣》[M]中國質檢出版社中國標準出版社，2012年7月.

[1]李英華主編，《煤質分析應用技術指南》（第2版）[M]中國標準出版社，2013年12月.