火電廠煤炭機械采制樣系統煤樣水分損失試驗研究

摘"要：選取機械采制樣過程和集樣儲存過程，對火電廠煤炭機械采制樣系統煤樣水分損失進行了研究。試驗結果表明：煤樣在機械采制樣過程中的水分損失隨著煤樣全水分的增加整體呈線性增加的趨勢，不同礦點煤樣的水分損失存在著顯著的差異。試驗還發現，不同全水分的煤樣在集樣儲存過程的水分損失隨著存儲時間的增加整體呈線性增加的趨勢，全水分高的煤樣水分損失較全水分低的煤樣顯著更高。建議火電廠對不同全水分的來煤和不同礦源的來煤開展水分損失試驗，以進行合理的水分損失補正。

關鍵詞：煤炭；機械采制樣；水分損失；補正

Test"Study"on"Moisture"Loss"of"Coal"by"Using"the

Coal"Mechanical"Sampling"System"in"Thermal"Power"Plants

Zhou"Jianzhong

CLP"Huachuang"Electric"Power"Technology"Research"Co.，LTD"Shanghai"200086

Abstract：Mechanical"sampling"and"preparation"process"and"temporary"storage"process"of"coal"were"chosen"to"study"the"moisture"loss"of"coal"by"using"the"coal"mechanical"sampling"system"in"thermal"power"plants.The"test"results"indicated"that"the"moisture"loss"of"coal"samples"in"the"process"of"mechanical"sampling"and"preparation"showed"a"linear"increase"trend"with"the"increase"of"its"total"moisture，and"there"were"significant"differences"in"moisture"loss"of"coal"samples"which"from"different"sources.It"was"also"found"that"the"moisture"loss"of"coal"samples"with"different"total"moisture"innbsp;the"temporary"storage"process"showed"a"linear"increase"trend"with"the"increase"of"storage"time，and"the"moisture"loss"of"coal"samples"with"high"total"moisture"were"significantly"higher"than"that"of"coal"samples"with"low"total"moisture.It"was"recommended"that"the"moisture"loss"tests"on"coal"with"different"total"moisture"and"coal"from"different"sources"should"been"carried"out"in"thermal"power"plants，in"order"to"finish"the"moisture"loss"correction"reasonably.

Keywords：Coal；Mechanical"sampling"and"preparation；Moisture"Loss；Correction

煤的全水分是判斷煤炭品質及其實際應用價值的重要參數指標之一［1］。在火電廠燃煤管理監督工作中，煤的全水分含量的高低將直接影響煤炭的運輸、貯存、輸煤、制粉及鍋爐的燃燒情況等。因此，準確地采集煤樣并進行煤的全水分的測定，對火電廠生產的安全性和經濟性有著顯著的影響。

目前，火電廠普遍采用煤炭機械采制樣系統，自動完成入廠煤及入爐煤的采樣工作。煤炭機械采制樣系統一般由初級采樣裝置、給料破碎裝置、縮分裝置、留棄樣裝置和控制系統等部分組成。前期，國內外相關學者和企業技術人員通過理論分析和試驗研究發現，在煤炭機械采制樣系統的使用過程中，尤其是給料破碎裝置在正常生產運行過程中，由于破碎機錘頭的快速旋轉，容易產生摩擦生熱及破碎腔內劇烈的空氣對流，造成煤樣的水分蒸發情況發生。此外，在煤樣采取后，采集的留樣在樣桶暫存一段時間也可能造成水分蒸發的影響。最終導致了煤炭在機械采制樣系統正常運行過程中存在一定的水分損失現象［25］。煤炭水分損失的存在易導致煤炭機械采樣所得的樣品全水分檢測結果的偏低，進而對火電廠煤炭的按質計價、鍋爐系統的安全經濟運行產生不可忽略的影響。因此，為了客觀、準確地測定煤炭機械采制樣樣品的全水分，本文對火電廠煤炭機械采制樣過程樣品水分損失進行了試驗研究，重點對機械采制樣過程及集樣儲存過程兩個方面的水分損失情況進行了現場試驗及結果統計，為火電廠煤炭質檢驗收工作提供參考依據，本文的研究成果有利于提升火電廠的安全、經濟生產技術水平。

1"試驗部分

1.1"機械采制樣過程水分損失試驗方案

以國內某一火電廠為研究對象，通過對該電廠最近一年內的入廠煤來源進行統計分析，分別選取該電廠供煤能力較強、粒度分布較為均勻、無明顯分層裝載的3個礦點的入廠煤進行水分損失試驗。同時，為了便于研究同一個礦點、不同全水分的煤炭的水分損失情況，試驗期間分別選取了同一個礦點的不同批次、不同到廠時間的10個車次（汽車）的入廠煤，利用該火電廠的入廠煤汽車橋式自動采樣機（設備結構如圖1所示），對每個車次隨機采取車廂內不同位置的2個煤樣作為機械采樣樣品，并在機械采樣的取樣點旁邊（盡量靠近但不交叉）、煤的狀態未被擾亂的部位，分別人工采取體積和深度均相當的人工煤樣作為參比樣品，參比樣品和機械采樣樣品一一對應，分別形成成對的試驗樣品。因此，每個礦點都可以采集得到20對試驗樣品。根據GB/T"19494.22004煤炭機械化采樣第2部分：煤樣的制備［6］規定的制樣要求，在短時間內同步制備得到成對的參比樣品、機械采樣樣品的全水分樣品，并按GB/T"2112017煤中全水分的測定方法［7］中的方法B1同步進行樣品的全水分測定。

測定得到機械采樣樣品和參比樣品的全水分后，按式（1）計算機械采樣樣品的水分損失MP：

MP=100×（MR-MT）（100-MT）（1）

式中：Mp——機械采樣樣品的水分損失，用質量分數表示，%；MT——機械采樣樣品的全水分，用質量分數表示，%；MR——參比樣品的全水分，用質量分數表示，%。

1.2"集樣儲存過程水分損失試驗方案

選取該電廠3種不同全水分的煤炭，將所選煤炭破碎至標稱最大粒度與該機械采制樣系統出料粒度一致并準確測定其全水分，并將每個煤樣人工縮分出1份質量約為5kg的煤樣，作為集樣儲存過程的水分損失試驗煤樣。選取機械采制樣系統中3個集樣桶，準確稱量并記錄其質量（要求稱準至0.1g）。向稱量后的3個集樣桶中分別倒入已提前準備的3種試驗煤樣，準確稱量并記錄倒入煤樣后的集樣桶總質量（要求稱準至0.1g），之后每隔0.5h取出集樣桶并進行稱量，試驗總時長為6h。試驗結束后，按GB/T"2112017煤中全水分的測定方法［7］中的方法B1進行全水分測定。

單個集樣桶煤樣水分損失量按式（2）計算：

M′C=M0-Mh（2）

式中：M0——集樣桶和煤樣的初始質量，單位為克（g）；Mh——試驗結束時集樣桶和煤樣的質量，單位為克（g）；M′C——集樣儲存過程中煤樣的水分損失量，單位為克（g）。

以集樣儲存過程中煤樣的水分損失量占集樣桶內煤樣的初始質量的百分數計算得到實際集樣儲存過程中煤樣的水分損失，按式（3）進行計算：

MC=M′Cm×100%（3）

式中：MC——集樣儲存過程中煤樣的水分損失，用質量分數表示，%；m——集樣桶內煤樣的初始質量，單位為克（g）。

2"結果與分析

2.1"機械采制樣過程水分損失試驗結果

根據本文1.1章節內容所述的試驗方案進行試驗，得到該電廠3個典型礦點不同全水分煤炭的水分損失的試驗結果，并且以機械采樣樣品的水分損失為因變量，機械采樣樣品的全水分為自變量，對試驗數據進行線性擬合，并得到其線性回歸方程以及對應的相關系數，試驗結果如圖2所示。

從圖2的試驗結果可以看出，所選取的3個礦點的試驗結果線性擬合相關系數均大于0.9，說明試驗數據整體呈現出比較好的線性關系。線性擬合的結果表明，對于同一個礦點的入廠煤，隨著煤樣全水分的增加，其在機械采樣過程中的水分損失整體呈現出線性增加的趨勢，而且不同礦點的煤樣在機械采樣過程中的水分損失情況存在著顯著的差異。由此可見，煤質本身的差異對機械采制樣過程水分損失的影響較大；研究不同礦點及同一礦點不同全水分的煤炭水分損失對火電廠的日常生產工作具有現實意義，尤其是對煤炭入廠驗收工作能發揮顯著的作用。

2.2"集樣儲存過程水分損失試驗結果

根據本文1.2小節內容所述的試驗方案進行試驗，分別選取該電廠3種全水分分別為6%、12%和16%左右的煤樣，得到3種煤樣在集樣儲存過程中隨著集樣存儲時間的水分損失的變化情況，并且以煤炭集樣儲存過程中煤樣的水分損失為因變量，集樣存儲時間為自變量，對試驗數據進行線性擬合，并得到其線性回歸方程以及對應的相關系數，試驗結果如圖3所示。

從圖3的試驗結果可以看出，不同全水分的3種煤樣試驗結果線性擬合相關系數均大于0.85，即試驗結果整體呈現出一定的線性關系。線性擬合的結果表明，隨著集樣存儲時間的增加，不同全水分的3種煤樣水分損失整體呈現出線性增加的趨勢。不同全水分煤樣之間存在著一定程度的差異，全水分高的煤樣水分損失較全水分低的煤樣顯著更高。因此，在火電廠燃煤管理監督工作中，為了減少集樣存儲過程中的水分損失，需要盡可能地縮短煤樣的集樣儲存時間，并及時收集煤樣進行全水分的檢測。如果不能及時檢測煤樣的全水分，應將樣品儲存在不吸水、不透氣的密封容器中，并存放在陰涼處；同時還應該準確稱量煤樣和容器的總質量，以方便后續測定儲存和運輸過程中的水分變化。

3"水分損失補正探討

煤炭在機械采制樣過程、集樣儲存過程中的水分損失是客觀存在的，且對火電廠的安全、經濟生產具有較大的影響。因此，火電廠對煤炭水分損失進行補正的需求較為迫切。目前，我國電力行業暫時沒有煤炭機械采制樣過程樣品水分損失補正的相關依據標準。建議相關電廠在使用機械采制樣系統進行采樣工作時，可針對自身來煤情況，對不同全水分的來煤和不同礦源的來煤開展水分損失試驗，計算得到不同來煤的水分損失情況；后根據GB/T"2112017煤中全水分的測定方法［7］，對煤樣的全水分檢測結果進行合理的損失補正。

結語

本文對火電廠煤炭機械采制樣系統煤樣水分損失進行了試驗研究，分別選取機械采制樣過程及集樣儲存過程兩個方面進行詳盡的試驗及計算。試驗結果表明：煤樣在機械采制樣過程中的水分損失隨著煤樣全水分的增加整體呈線性增加的趨勢，不同礦點煤樣的水分損失存在顯著的差異。不同全水分的煤樣在集樣儲存過程的水分損失隨著存儲時間的增加整體呈線性增加的趨勢，全水分高的煤樣水分損失較全水分低的煤樣顯著更高。針對火電廠使用煤炭機械采制樣系統發生水分損失的客觀事實，建議火電廠針對本單位的來煤情況，對不同全水分的來煤和不同礦源的來煤開展水分損失試驗，并計算得出相應的數學模型，對全水分的損失進行有依據的補正。

參考文獻：

［1］韓立鵬.淺析煤炭機械制樣全水分損失及校正［J］.中國電力，2013，46（6）：2729.

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［6］全國煤炭標準化技術委員會.煤炭機械化采樣"第2部分：煤樣的制備：GB/T"19494.22004［S］.北京：中國標準出版社，2004.

［7］全國煤炭標準化技術委員會.煤中全水分的測定方法：GB/T"2112017［S］.北京：中國標準出版社，2017.