一種新型煤質(zhì)快速檢測(cè)技術(shù)的研究

王廣新

（山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司常村煤礦， 山西 長(zhǎng)治 046102）

引言

1 煤質(zhì)檢測(cè)存在波動(dòng)的原因

1）由于煤的生產(chǎn)環(huán)境不同，因此煤炭在本質(zhì)上存在差異性。主要由于井田內(nèi)，不同采區(qū)以及不同煤層等，其煤質(zhì)有所不同。由于各個(gè)井下采煤區(qū)工作進(jìn)度不同，對(duì)于同一個(gè)工作面不同時(shí)間內(nèi)，其出煤數(shù)量也存在較大的差異性，由此可以看出，每日的出煤量在質(zhì)與量方面都會(huì)存在較大的差異性[1]。

2）對(duì)煤質(zhì)檢測(cè)的方式相對(duì)落后，這樣不能滿足煤質(zhì)變化的問題。采煤廠在進(jìn)行生產(chǎn)及裝車采樣時(shí)，都是在膠帶機(jī)中部實(shí)現(xiàn)，并在化驗(yàn)室進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)，通常生產(chǎn)裝車點(diǎn)樣需要1～2 h 才可以出結(jié)果，因此檢測(cè)結(jié)果滯后生產(chǎn)過程。

為了能夠快速提高檢測(cè)，該選煤廠采用TG800快速工業(yè)分析儀實(shí)現(xiàn)對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行迅速的檢驗(yàn)。

2 TG800 快速工業(yè)分析儀結(jié)構(gòu)及原理分析

圖1 表示TG800 快速工業(yè)分析儀工作示意圖，圖2 表示水分測(cè)試模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

此設(shè)備主要包括如下幾個(gè)模塊：第一，水分測(cè)試單元；第二，灰分測(cè)試模塊；第三，揮發(fā)分測(cè)試模塊。其可以借助相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)水分、灰分以及揮發(fā)分進(jìn)行檢測(cè)。其中各個(gè)模塊采用的組件基本相同，除傳感器以及加熱爐組件不同，以水分測(cè)試模塊進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

圖1 測(cè)試方法結(jié)構(gòu)連接示意圖

圖2 水分測(cè)試單元結(jié)構(gòu)示意圖

水分測(cè)試工作原理首先由第一加熱爐加熱，接著借助第一天平對(duì)樣品實(shí)施稱重實(shí)驗(yàn)。樣品放置在水分增竭內(nèi)，第一天平放置在第一升降平臺(tái)下端，水分增竭設(shè)置在第一送樣盤機(jī)構(gòu)。第一天平的天平支架設(shè)置有第一送樣桿，當(dāng)工作時(shí)需要有第一電機(jī)給第一升降平臺(tái)傳輸動(dòng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)起落與下降，這樣能夠保證水分增竭進(jìn)人第一加熱爐，最終實(shí)現(xiàn)水分測(cè)試。在第一加熱爐組件中安裝溫度傳感器，這樣能夠及時(shí)檢測(cè)加熱爐的溫度變化。

快速工業(yè)分析儀測(cè)試模塊包含天平、送樣桿、放樣盤機(jī)構(gòu)、增竭、加熱爐組件以及對(duì)應(yīng)的升降平臺(tái)等組件，并且在天平支架上面安裝有送樣桿，升降平臺(tái)設(shè)置有放樣盤機(jī)構(gòu)以及加熱爐組件，其水分測(cè)試傳感器、灰分測(cè)試傳感器、揮發(fā)分測(cè)試傳感器被獨(dú)立地設(shè)置在對(duì)應(yīng)的模塊中，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)的測(cè)試項(xiàng)目。不同于當(dāng)前采用的低溫爐測(cè)試水分，而是借助高溫爐分別測(cè)試灰分與揮發(fā)分。與此同時(shí)，由于送樣桿不再穿過低溫爐，這樣不需要改造低溫爐，低溫爐不需要穿孔，因此密封性較好，從而提高了檢測(cè)精確性。

借助該系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試水分、灰分以及揮發(fā)分三個(gè)指標(biāo)，測(cè)試時(shí)間取三指標(biāo)中的最大值，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)測(cè)試時(shí)間在20 min 以內(nèi)，與傳統(tǒng)測(cè)試時(shí)間相比縮短了一半。

3 實(shí)踐應(yīng)用中試驗(yàn)過程的分析

3.1 安裝檢測(cè)位置的選擇與確定

該洗煤廠引入TG800 快速工業(yè)分析儀的過程中，不僅進(jìn)行安裝調(diào)試，而且制定了如下三種取樣安裝檢測(cè)方案：

1）將檢測(cè)儀設(shè)置在煤膠帶中部采樣機(jī)上，煤樣必須經(jīng)過破碎、縮分處理之后，才可以使用快速工業(yè)分析儀實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。采用動(dòng)態(tài)與靜態(tài)檢測(cè)，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)值與化驗(yàn)值之間存在較大的誤差，因此此方案不合理。

2）將檢測(cè)儀設(shè)置在煤膠帶中部采樣機(jī)上，需要進(jìn)行破碎以及相應(yīng)的二次采樣之后，才可以進(jìn)行檢測(cè)。采用動(dòng)態(tài)與靜態(tài)檢測(cè)，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)值與化驗(yàn)值之間存在較大的誤差，因此此方案不合理。通過比較兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)值與化驗(yàn)值之間存在較大的誤差，研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因主要是由于采樣頻率相對(duì)較低以及周期較長(zhǎng)等，為此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)第三種方案。

3）將檢測(cè)儀設(shè)置在裝車膠帶采樣機(jī)棄樣上，實(shí)現(xiàn)取樣與檢測(cè)試驗(yàn)。采用動(dòng)態(tài)與靜態(tài)檢測(cè)，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)值與化驗(yàn)值之間存在較小的誤差，因此方案合理。

3.2 裝車站裝車膠帶采樣機(jī)棄樣端的實(shí)踐應(yīng)用

通過分析皮帶端部采樣機(jī)發(fā)現(xiàn)，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，采樣頻率較大；第二，采樣周期55 s；第三，棄樣量約75 kg 等。

3.2.1 新型煤質(zhì)檢測(cè)設(shè)備

該洗煤廠在2018 年1 月實(shí)施對(duì)機(jī)器的改造。設(shè)計(jì)人員在皮帶運(yùn)輸機(jī)器增加溜槽裝置以及小膠帶，這樣在實(shí)施采樣的過程中，棄樣可以順利進(jìn)入緩沖倉。與此同時(shí)，在小膠帶上安裝了煤流成形裝置，并且設(shè)置一定的安裝空間與安裝煤質(zhì)檢測(cè)設(shè)備的空間。對(duì)于小膠帶工作頻率主要是變頻驅(qū)動(dòng)，從而可以有效地促進(jìn)小膠帶的啟動(dòng)停止以及運(yùn)行等，此類設(shè)置能夠保障快速工業(yè)分析儀實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的。在2018 年3 月實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安裝與調(diào)試，并且投入使用。

3.2.2 檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析

采用TG800 快速工業(yè)分析儀對(duì)煤質(zhì)檢測(cè)與化驗(yàn)進(jìn)行比較，對(duì)于靜態(tài)煤樣所具有的灰分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過擬合，如圖3 所示。

圖3 靜態(tài)煤樣的灰分對(duì)比數(shù)據(jù)擬合圖

通過分析圖3 可以發(fā)現(xiàn)，裝車灰分與對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)熱值之間具有較小的誤差。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該煤廠自從引入該分析之后，運(yùn)銷車間裝車合格率上升到83.36%，總體提高30.68%。由此可以看出，該儀器能夠有效地提高裝車外運(yùn)合格率，提高工作效率，滿足用戶的需求。實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化[2]。

4 結(jié)語

該選煤廠在引入TG800 快速工業(yè)分析儀檢測(cè)設(shè)備時(shí)間內(nèi)，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，并且檢測(cè)效果理想，可以極大地優(yōu)化運(yùn)銷車間裝車合格率，能夠有效地指導(dǎo)配煤裝車的工作。該設(shè)備能夠有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化洗煤選煤效率。與此同時(shí)能夠有效地降低化驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室從業(yè)人員的工作強(qiáng)度，減少人為引起的實(shí)驗(yàn)誤差，提高煤質(zhì)檢驗(yàn)的精確度，從而能夠提高洗煤廠的經(jīng)濟(jì)效益以及提升煤廠自身的競(jìng)爭(zhēng)力，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。