一種新型煤質快速檢測技術的研究

王廣新

（山西潞安環保能源開發股份有限公司常村煤礦， 山西 長治 046102）

引言

1 煤質檢測存在波動的原因

1）由于煤的生產環境不同，因此煤炭在本質上存在差異性。主要由于井田內，不同采區以及不同煤層等，其煤質有所不同。由于各個井下采煤區工作進度不同，對于同一個工作面不同時間內，其出煤數量也存在較大的差異性，由此可以看出，每日的出煤量在質與量方面都會存在較大的差異性[1]。

2）對煤質檢測的方式相對落后，這樣不能滿足煤質變化的問題。采煤廠在進行生產及裝車采樣時，都是在膠帶機中部實現，并在化驗室進行常規檢驗，通常生產裝車點樣需要1～2 h 才可以出結果，因此檢測結果滯后生產過程。

為了能夠快速提高檢測，該選煤廠采用TG800快速工業分析儀實現對煤質進行迅速的檢驗。

2 TG800 快速工業分析儀結構及原理分析

圖1 表示TG800 快速工業分析儀工作示意圖，圖2 表示水分測試模塊結構示意圖。

此設備主要包括如下幾個模塊：第一，水分測試單元；第二，灰分測試模塊；第三，揮發分測試模塊。其可以借助相應的檢測技術對水分、灰分以及揮發分進行檢測。其中各個模塊采用的組件基本相同，除傳感器以及加熱爐組件不同，以水分測試模塊進行簡要的介紹。

圖1 測試方法結構連接示意圖

圖2 水分測試單元結構示意圖

水分測試工作原理首先由第一加熱爐加熱，接著借助第一天平對樣品實施稱重實驗。樣品放置在水分增竭內，第一天平放置在第一升降平臺下端，水分增竭設置在第一送樣盤機構。第一天平的天平支架設置有第一送樣桿，當工作時需要有第一電機給第一升降平臺傳輸動力，進而實現起落與下降，這樣能夠保證水分增竭進人第一加熱爐，最終實現水分測試。在第一加熱爐組件中安裝溫度傳感器，這樣能夠及時檢測加熱爐的溫度變化。

快速工業分析儀測試模塊包含天平、送樣桿、放樣盤機構、增竭、加熱爐組件以及對應的升降平臺等組件，并且在天平支架上面安裝有送樣桿，升降平臺設置有放樣盤機構以及加熱爐組件，其水分測試傳感器、灰分測試傳感器、揮發分測試傳感器被獨立地設置在對應的模塊中，每個模塊負責對應的測試項目。不同于當前采用的低溫爐測試水分，而是借助高溫爐分別測試灰分與揮發分。與此同時，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，從而提高了檢測精確性。

借助該系統進行測試水分、灰分以及揮發分三個指標，測試時間取三指標中的最大值，經過測試發現測試時間在20 min 以內，與傳統測試時間相比縮短了一半。

3 實踐應用中試驗過程的分析

3.1 安裝檢測位置的選擇與確定

該洗煤廠引入TG800 快速工業分析儀的過程中，不僅進行安裝調試，而且制定了如下三種取樣安裝檢測方案：

1）將檢測儀設置在煤膠帶中部采樣機上，煤樣必須經過破碎、縮分處理之后，才可以使用快速工業分析儀實現檢測。采用動態與靜態檢測，經過分析發現，實驗值與化驗值之間存在較大的誤差，因此此方案不合理。

2）將檢測儀設置在煤膠帶中部采樣機上，需要進行破碎以及相應的二次采樣之后，才可以進行檢測。采用動態與靜態檢測，經過分析發現，實驗值與化驗值之間存在較大的誤差，因此此方案不合理。通過比較兩次實驗，實驗值與化驗值之間存在較大的誤差，研究發現導致上述現象的原因主要是由于采樣頻率相對較低以及周期較長等，為此進行優化設計第三種方案。

3）將檢測儀設置在裝車膠帶采樣機棄樣上，實現取樣與檢測試驗。采用動態與靜態檢測，經過分析發現，實驗值與化驗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棄樣端的實踐應用

通過分析皮帶端部采樣機發現，其具有如下優點：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 新型煤質檢測設備

該洗煤廠在2018 年1 月實施對機器的改造。設計人員在皮帶運輸機器增加溜槽裝置以及小膠帶，這樣在實施采樣的過程中，棄樣可以順利進入緩沖倉。與此同時，在小膠帶上安裝了煤流成形裝置，并且設置一定的安裝空間與安裝煤質檢測設備的空間。對于小膠帶工作頻率主要是變頻驅動，從而可以有效地促進小膠帶的啟動停止以及運行等，此類設置能夠保障快速工業分析儀實現檢測的目的。在2018 年3 月實現設備的安裝與調試，并且投入使用。

3.2.2 檢測結果的對比分析

采用TG800 快速工業分析儀對煤質檢測與化驗進行比較，對于靜態煤樣所具有的灰分數據經過擬合，如圖3 所示。

圖3 靜態煤樣的灰分對比數據擬合圖

通過分析圖3 可以發現，裝車灰分與對應的實驗室化驗熱值之間具有較小的誤差。經過調研發現，該煤廠自從引入該分析之后，運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合格率，提高工作效率，滿足用戶的需求。實現了經濟效益最大化[2]。

4 結語

該選煤廠在引入TG800 快速工業分析儀檢測設備時間內，設備運行平穩，并且檢測效果理想，可以極大地優化運銷車間裝車合格率，能夠有效地指導配煤裝車的工作。該設備能夠有效地提高產品質量，優化洗煤選煤效率。與此同時能夠有效地降低化驗實驗室從業人員的工作強度，減少人為引起的實驗誤差，提高煤質檢驗的精確度，從而能夠提高洗煤廠的經濟效益以及提升煤廠自身的競爭力，提高了企業的經濟效益。