煤炭檢測的質量管控研究

趙紅洲，黃長勝，閆 清，畢洪林

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

焦化企業的煤炭是最主要的原料，又因煤炭品種多導致質量管控難度大，把好進廠煤炭質量關，是焦化企業永恒的主題和必要的成本控制措施。公司質檢部門承擔著進廠煤炭的取樣、分析化驗、配煤的過程控制和入爐煤的分析化驗等工作，需要嚴細實快的工作作風和嚴謹細致的業務技能，始終當好生產的“眼睛”，辨別出不合格的煤炭，不同品質的煤炭各盡所用，為配煤煉焦生產保駕護航，做好焦炭生產過程把關的第一道關口。

1 煤炭檢測的特點

煤炭檢測首先是取樣要有代表性，其次化驗過程得嚴格規范，數據處理嚴謹細致。

1.1 煤炭檢測

進廠煤炭根據來煤方式及合同要求的不同，采用了卸車抽檢、車輛取樣快灰儀分析、例外放行等不同方式，對經銷商的煤炭始終堅持車車取樣和快灰儀檢測把關的原則。從采樣、制樣裝桶、送樣、制樣到工業分析取樣及分析的全過程均有視頻監控，能夠覆蓋全部的作業過程不留死角，采制樣過程中嚴禁外部人員進入，制樣和分析采用了門禁系統。

1.1.1 進廠取樣

進廠煤炭的取樣按照2-4點法，采用圖例方式，具體使用的圖例由當班調度隨機抽出并通知，每隔4h更換一次，能夠較好解決現場人員可能出現的取樣不合規問題。

1.1.2 在線快灰儀把關

經過取樣機取樣的煤炭先破碎再經過快灰儀進行分析，然后到取樣皮帶人工取樣。首先由快灰儀預把關，快灰儀根據化驗分析數據進行比對分析，需要大量的同質煤炭至少15次的化驗結果，導入數據庫得到對比曲線，才能實現正常在線分析。對比曲線的數據是一個逐步積累的過程，每次的手動分析異常數據持續不斷地完善到數據庫中，使得曲線自我校正功能更加完善，在實際應用中也起到了很好的把關作用。

公司生產和技術部門針對快灰儀檢測出來的異常煤炭專門下發了相應的處置程序，目的就是把初次把關的結果經過人工手動分析進行驗證，根據驗證的結果決定該車煤炭是卸車還是退回，是單獨卸車還是正常卸車，分門別類地處置就是為了做好煤炭進廠的第一道關口。

1.1.3 后續優化和改進

為了減少人為因素干擾取樣，正在實施自動取樣機改造，可以實現從煤車刷卡到取樣機自動識別車輛特性尺寸，自動確定取樣點，取樣后經破碎、在線快灰儀、自動取樣封桶的方式，全過程無需現場人員干預，實現快捷自動化地完成采制樣和灰分測定的把關過程。

1.2 煤炭檢測

煤炭的質量檢測工作中容易受到煤炭自身性能特點的影響而發生煤炭檢測結果不準確的問題。采樣不合理會直接導致最終的煤炭檢測質量結果發生偏差，甚至有數據表明，若是采樣不合理、操作不規范的情況下，煤炭檢測結果發生誤差的概率高達80%，煤炭檢驗質量直接受到采樣的準確性、合理性因素的影響。

不僅如此，環境因素的影響也是不可忽視的，不同環境因素下煤炭檢驗的質量結果可發生改變，煤炭檢驗工作體現了較強的技術性、特殊性。在煤炭檢驗工作中，要考慮到多項因素，結合煤炭檢驗過程中常見的問題，采取有效的方法，最大限度地提高煤炭檢測結果的準確性。

2 化驗室的煤炭檢測質量控制

2.1 人員管理

隨著企業管理逐步走向專業化、精細化的發展方向，煤炭檢測人員的培訓與工作考核越來越被公司所重視。通過對檢測人員進行質量體系管理培訓，并獲得專業機構頒發的上崗資格證書，檢測人員除了必須通過崗前培訓取得上崗資格外，在日后的工作中還應持續在崗培訓，包括新標準的貫徹、新知識的學習等。多創造一些培訓的機會以及制定培訓目標考核，針對檢測人員提出5個能力建設：熟練操作設備的能力、規范檢測實施的能力、科學選擇檢測方法的能力、檢測結果的評價能力、質量控制的能力。目前公司已有多名技術骨干在煤炭檢測專業培訓機構拿到證書，后期還會不斷地學習進修提升個人專業素質，從取樣、制樣、分析，按照分類培養、交叉使用的方式，引導全員專業能力的提升。

2.2 采樣管理

固定專人采樣有利于培養采樣人員的專業能力，提高對樣品的目測能力等。與礦方人員共同采樣、共同制樣時，檢測樣本各存一份，檢測結果進行對照，有助于提高檢測結果的標準性。公司煤炭采樣為固定人員通過取樣機隨機取樣，并且結合煤場抽檢取樣實施多環節管控。按照不同的方式，增強取樣的透明性和合規性。

2.3 快灰儀預檢

原來的質量控制是靠人工分析數據出來后才能知道灰分指標是否合格，增加了快灰儀之后，在取采樣階段就完成了灰分的初步測定，并且根據合同的指標自動判斷是否合格。

2.4 收樣管理

收樣人員對采集來的樣品包裝、狀態等進行細致檢查并做好詳細記錄。做好對煤樣的編號，制樣、化驗的過程中以煤樣編號為標識符，確保制樣、化驗過程的保密性、公正性、公平性。公司在此環節進行不同人員兩次編碼，車間管理人員解碼管控，杜絕了分析人員直接接觸供應商名稱的可能。

2.5 樣品交接管理

樣品交接環節是保證樣品保密的一個重要環節，必須做到安全可追溯，采樣與制樣的交接過程有詳細的記錄簽名，專人專項負責并全程錄像。

2.6 制樣管理

制樣過程中，制樣人員及時用標簽記錄好樣品，樣簽與煤樣同步，試樣在盤中時用夾子把標簽夾在盤上，試樣裝瓶后標簽用膠帶黏到瓶身上，避免串簽。根據誰制樣誰負責的原則，制備完樣品后在樣品制備記錄單上簽名。

2.7 化驗管理

化驗人員嚴格依據國家標準對樣品進行分析化驗、計算結果，兩名分析人員審核后，再由審核員審核原始記錄，確認無誤后轉交技術人員。技術人員根據遞交的煤質情況，再次對化驗結果進行相關性核驗，核實無誤后出具報告。在核驗有關化驗結果時發現異常后，通知化驗人員重新化驗或者由制樣人員用備查樣制備樣品復檢。

3 生產過程控制

生產過程的煤炭取樣分析，主要有配煤前的堆煤取樣、進入配煤坑下煤口的煤炭取樣、加水后皮帶煤的取樣、搗固機裝煤車取樣等。在涉及煤炭和焦炭取樣的工藝崗位均設置了簽字本，化驗人員取樣需要詳細記錄取樣的時間，工藝人員見證取樣過程并協助取樣后簽字確認，相互協助，相互監督實實在在地完成生產控制的取樣過程，不得有半點馬虎。

來煤車輛由于安全原因車底部大約5cm的煤炭取樣機取不到，這部分煤的水分含量和灰分含量也納入了正常監控范圍，因此，制作了專用的車底取樣工具，在車輛到達卸車地點，打開車門后先取車底煤樣，通過對比分析，發現路途較長的外省車輛，車底部水分比上部高1%～3%，而短途車輛還出現了上部高于底部的情況，通過對比灰分分析，可以判斷車輛是否存在鋪底煤的情況，總體情況是礦點發煤的質量穩定性好于供應商。

3.1 不同煤種的分析特點

配合煤以氣煤、肥煤（1/3焦煤）、主焦煤、貧瘦煤為主，煤種不同，在配煤煉焦中的作用不同，化驗和關注側重點也不同。氣煤和貧瘦煤以理化指標如揮發分、灰分、硫分為主，肥煤、1/3焦煤、主焦煤以G值、角質體曲線（Y值）、煤巖、40kg小焦爐強度為主。

3.2 不同煤種儲存特點

氣煤和肥煤（1/3焦煤）顆粒大，易與空氣接觸，容易氧化，長時間存儲G值會有明顯降低，需重點關注G值和Y值變化，建議存儲時間不超過60d；主焦顆粒較小，變質程度深，也是需重點關注G值和Y值變化，建議存儲時間不超過180d。

煤場堆存的方式主要有堆取料機、挖掘機、鏟車、推土機等方式。堆取料機可以實現來煤的堆存，對于定型的堆取料機的堆煤高度已經確定，可以調節的范圍較小，適當增加配重可以在允許的范圍內調節；鏟車堆煤比較常用，但堆存的高度有限，采用長臂鏟車和推土機，在堆煤坡度不大的情況下可以實現，但占地面積會因為坡度存在增加較多，在現有煤棚條件下，增加煤炭庫存的可行辦法是采用長臂挖掘機，可以實現堆煤管道達到25m的情況。不同煤種的混配難以做到均勻，可以采用挖掘機在相鄰兩個煤種進行摻混，煤斗鏟煤后往一個新煤堆傾倒，間隔進行，這樣煤種的摻混實現了盡可能地均勻；其他一些必須配入的雜質，不易黏結的料可以通過專用計量皮帶直接加入到上煤皮帶，黏稠的物料采用攪拌機的方式，實驗與煤不同的比例，找到合適的比例方式摻混均勻。

3.3 配合煤和焦炭預測值

公司配煤一直有專人負責，經過十幾年的數據和經驗積累，形成了本身相對獨立的配煤方法，根據煤種的特性和個性差別，對不同類型煤種在配煤模型中的計算公式加上相應的系數，這些系數都是經過長期的數據積累和校正，每次新到的煤種都需要配合煤的分析、焦炭分析多次數據的綜合調整得出的。目前配合煤的預測值和總體焦炭質量能夠基本吻合，起到了很好的指導作用，減少了小焦爐的實驗頻次。

每次配合煤分析出來后都要和預測值進行比對，主要的指標有灰分、揮發分、硫含量和G值，超出誤差范圍的要進行原因查找，主要從煤種是否出現了摻混、配煤口的皮帶秤計量準確性、水分含量等方面；焦炭質量偏差在配合煤相對穩定一致的情況下，重點看直行溫度、結焦時間、搗固系數和煤餅高度等方面進行查找。

3.4 搗固系數的檢測

（1）設備：10cm×10cm×10cm正方體盒子（無底，無蓋）；、電子天平一臺，稱量2 000g。

（2）操作方法：將正方體盒子放入搗固機煤餅處，需要在搗固后期放入，經搗鼓后取出；取出正方體煤餅稱重。

（3）計算公式K1=

式中：K1為搗固系數，g/cm3；

m為試樣總重量，g；

V為正方體盒子體積，cm3。

3.5 儀器設備升級

傳統的分析儀器可以較好地驗證重復性，但效率是相對固定的，要加快分析效率和提高準確性就必須考慮儀器設備的升級。

（1）取樣機由人工取樣采樣改為全自動取樣制樣；①來煤車輛進入取樣區域，先揭篷布。

②車輛在取樣機規定的位置停車，司機下車刷卡，自動上傳車輛信息。車輛信息包括：車牌號碼、廠家名稱、煤炭種類、車廂的長寬高、拉筋的距離、車頭長度、底盤高度等。

③取樣人員聽到刷卡成功提示音后，按下自動取樣機的“開始”啟動按鈕，采樣機開始自動采樣。

④取樣完畢，煤樣品進入運輸皮帶，再進入破碎機（13mm以下），經破碎后進入無源快速測灰儀，快灰儀檢測完畢，顯示灰分結果，自動判定是否合格，合格后抬桿放行，如不合格，車輛不得過磅，同時啟動不合格應急處置程序。

⑤灰分檢測完畢后，煤炭樣品經皮帶運輸機并且縮分后，進入對應的留樣桶留樣封存。

取樣機全自動取樣流程示意如圖1所示。

圖1 取樣機全自動取樣流程示意圖

自動取樣機的取樣頭底部有自動反彈裝置，可以防止鉆頭鉆壞車底，數據來源是車輛重車情況下準確的車輛底盤高度，在給定的高度情況下，取樣機自動設定下鉆的深度，確保能夠取樣有代表性的同時不損壞車輛底盤，從實際情況看，車底高的數據需要認真核對才能保證正確。

（2）來煤品種是否出現了摻混之前難以判斷，使用煤巖分析后，對出現的混煤情況一目了然。

（3）入爐煤的取樣是在搗固機隨機取樣的，代表性不強，在皮帶上設置定時自動取樣，少量多次的取樣會讓煤樣更有代表性。

上述質量把關控制過程的儀器設備升級改造，極大地提高了質量把控效率，變事后追究為事前把控。

（4）目前入爐煤的水分控制還存在時間滯后的問題，破碎機前加水會增加破碎機的電流和內部黏結的情況，采用了破碎機后加水，由于混合不均勻，給搗固帶來一些不確定性，為了減少塌煤，采取了適當控制高水分的情況，但弊端也非常明顯，加熱用的煤氣增加，帶來的剩余氨水量增加，下一步要繼續研究如何精準控水的方式。

4 結束語

煤炭檢測質量控制的核心問題是保證檢測結果的準確性，對檢測結果的控制是對檢測過程控制有效性的檢驗。而建立完善的質量管理體制，適時改進全過程的嚴格控制，根據化驗分析設備的技術進步適時更新，通過軟硬件的相互配套，逐步提升，才能保證檢測結果的科學、公正、準確。