浅谈进厂煤采样装置
浅谈进厂煤采样装置
南昌张员根
煤炭是日常生活、工业生产中的主要能源。随着科学技术的不断进步，人们对于煤炭资源的利用，早已超越了最初的取热阶段，而是进一步采取多种方式，释放出煤炭资源所蕴含的巨大能量，使煤炭在经济社会的发展中发挥着越来越重要的作用，其中，火力发电是其最重要的用途之一。煤炭作为商品，自然牵涉到商业结算。目前煤炭价格得成本已经达到整个发电成本的80%，因此采取有代表性的煤样对于抗制煤炭成本，维护电厂利益有重要意义。目前煤炭机械化采样装置已经在电厂得到了广泛的使用，并且使用效果相当不错。煤炭是最难采样的物料之一。在其采样、制样、化验过程中 ,采样方差占到总方差的 80 %。人工采样时，往往受采样工具、人为因素等影响，所采煤样代表性不是很强。而机械化采样的样品较之人工采样的样品精度更高，保证了子样数目、子样重量等，又确保了横截煤流全断面的采取，使煤样具有代表性，并且可以减少劳动强度，避免采样中人的主观因素的影响，提高了产品质量检验的准确度，煤炭机械化采样可以更有效得杜绝采样中出现的诸多问题，不仅能够保护企业自己的员工，更能杜绝不法商贩钻电厂采样的漏洞，因此煤炭机械化采样装置具有很好的应用前景。
1、江西火电进厂煤机械采样机使用现状
近年随着煤炭市场的变化，江西基本上大部分火电厂都已经投用了机械采样机，且都是以采样机所采取的样品结果作为结算依据。目前大部分电厂对国有大矿、统配煤矿、进口煤都是机械采样完全代替人工采样；对于信誉不好、地方矿采用以机械采样为主，人工抽查为辅。机械采样装置在江西地区的使用情况与人工采样相比,机械采样具有精密度和代表性较高的优点,提高了劳动生产率,避免在输送皮带或其他运输工具上人工采样可能发生的事故。所以,机械采样必然要逐渐代替人工采样。江西省火力发电厂进厂煤机械采样机的基本情况见表一：
江西省火力发电厂进厂煤机械采样机的基本情况表
电厂名称 台数 采样器类型 有无破碎缩分装置 投用率
丰城电厂二期 3 钻取式 无 高
国电丰城电厂 3 钻取式和螺旋式 无 高
新余电厂 3 钻取式 无 高
华能安源电厂 3 钻取式 无 高
华能井冈山电厂 3 钻取式 无 高
华能瑞金电厂 2 钻取式 无 高
国电九江电厂 3 钻取式和刮板式 钻取式（无）/刮板式（有） 高
分宜电厂 2 钻取式 不明 不明
国电黄金埠电厂 已经安装，整改中
新昌电厂 已经安装，整改中
贵溪电厂 没有安装
景德镇电厂（老） 没有安装
景德镇电厂（新） 已经安装，整改中
2、 机械采样装置类型及工作原理
2.1就目前市场上机械采样装置大概有以下几种类型：火车进厂煤机械采样装置有门式全断面火车机械采样装置和桥式全断面火车机械采样装置；桥式汽车进厂煤机械采样装置有集成全断面桥式、分体全断面桥式、分体式点采桥式；皮带机械采样装置有皮带中部机械采样装置、皮带头部机械采样装置。又根据采样装置是否带有破碎缩分装置可以分为不带破碎缩分系统采样装置和带破碎缩分系统装置，目前江西火电厂除皮带采样机外，火车和汽车机械采样装置大部分都是不带破碎缩分系统的，也就是直接采原煤样，采用离线制样；皮带机械采样装置一般都带有破碎缩分系统，采用在线制样。
2.2 汽车、火车机械采样装置（带破碎缩分系统，在线制样）的工作原理：火车、汽车进厂煤机械采样装置主要由采样头（螺旋钻取式采样机）、给料机、破碎机、缩分集样器、余煤处理系统组成。首先由钻取式螺旋采样机提取煤样，通过密闭式给料送入破碎机，破碎后进入缩分集样器，通过缩分的煤样进入集样器，多余的煤样由余煤处理系统返排回火车、汽车或直接排回煤场。
皮带机械采样装置（带破碎缩分系统，在线制样）的工作原理：皮带机械采样装置由中部（头部）采样机、给料皮带机、破碎机、缩分器、样品收集器、弃料返回系统、控制系统组成。采样间隔（时间、质量）可由定时控制器或程序设定。采样装置按设定的时间从皮带上做全断面刮扫，采取的子样通过溜槽进入初级送料皮带机，同时把样品均匀送入破碎机破碎到一定的粒度（一般6~13mm），再通过次级皮带及缩分器分成留样和弃料，留样被自动收集在储料罐中，弃料被斗式提升机返回到皮带。
汽车、火车机械采样装置（不带破碎缩分系统，离线制样）的工作原理：由钻取式螺旋采样机直接采取煤样，不经过任何破碎缩分，直接装入密封的容器中，采用离线制样的方式，把采取的原煤样用人工或机械制样。目前江西火电厂绝大部分进厂煤采样都是采用这种方式。
3、 机械采样装置的优点
3.1 机械采样装置采样精密度：
3.1.1 GB 475-2008《商品煤样人工采取方法》中规定人工采样精密度见表二：
采样精密
度（灰分，Ad %）
原煤、筛选煤
精煤
其他洗煤
（包括中煤）
Ad ≤20%
Ad>20% ±1/10Ad但不小于±1%（绝对值）
±2%
（绝对值）
±1%
（绝对值）
±1.5%
（绝对值）
3.1.2 GB/T19494.1 -2004《煤炭机械化采样 第一部分：采样部分》中规定煤炭采、制、化总精密度见表三：
煤炭采、制、化总精密度
煤炭品种
精密度Ad /%
精煤
±0.8%
其他煤
±1/10Ad但不小于±1.6%
3.1.3 某电厂进厂煤采样装置的精密度性能试验按GB/T19494.3 -2004《煤炭机械化采样 第三部分：精密度测定和偏倚试验》中“例行子样数双份采样方法”进行，试验结果见表四：
某电厂进厂煤机械采样装置采样精密度测试检验记录:
样品编号
干燥基灰分Ad/%
双份试样间差值 A
B
| A-B |=d
d2
1
35.73
34.38
1.35
1.81
2
35.40
35.75
0.35
0.12
3
35.07
34.88
0.19
0.03
4
35.03
35.65
0.62
0.38
5
36.57
35.98
0.61
0.35
6
36.52
35.61
0.91
0.83
7
34.86
35.23
0.37
0.14
8
36.01
37.20
1.19
1.39
9
36.24
36.86
0.62
0.38
10
37.15
37.57
0.42
0.18
∑d2
5.62
3.1.4 实验结果处理：按下式计算子样数为n0/2的双份试样的标准差s和精密度P；
S=0.75
95%置信概率下单个采样单元精密度为：Pn0/2 =2S = 1.50
10个采样单元平均值的精密度为: Pn0/2= = 0.47 %
子样数为n0时的精密度为:
Pn0= 0.34
从精密度范围计算因素表中查出自由度f下的精密度上、下限因素au=1.75和al=0.70,然后计算精密度上、下限：
上限= au Pn0 =0.60%
下限= al Pn0 =0.24%
则该批煤以10个采样单元下，灰分测定平均值的真实精密度在95%置信概率下落在0.60%与0.24%之间。
由上可以得出机械采样装置的采样采样精密度明显优于国家标准。
3.2 子样质量：煤的子样最小质量是指能保持采取的每个子样的粒度组成与它周围煤的粒度组成相接近的最小质量。如果子样质量偏小，就可能漏采或少采某种粒度的煤（通常是粒度大的煤），造成两者粒度组成差异，从而导致煤样的代表性降低。因些，采样时，要使每个子样的质量均不少于其相应标称最大粒度要求的最小质量，因为子样最小质量与粒度大小密切相关。子样质量确定后，采样时必须保证每个子样的质量大致均匀相等，否则代表性就较差。所采第一点的子样量是多少，其后所采各点的子样量应与之相同，各点子样量必须保持一致。否则，其加权平均质量结果就会偏离真值，其反映结果的准确性就较差。但是并不是子样质量越多越好，试验表明，子样质量达到一定值后，即使再增加也不会提高采样精密度，反而会给制样带来困难。目前江西火电厂进厂煤人工采样器具一般都是
用尖铲(300mm×400mm)，子样的质量在3kg左右，很难保证每个子样的质量一致。特别遇到煤炭粒度较大时，人工采样时极容易发生粒析现象，漏采或少采某种粒度的煤。样品代表性不强。而机械采样装置采取的每个子样质量为5kg左右，有些电厂甚至达到10kg左右，并且每个子样的质量能够保持基本相等，遇到粒度较大时，不会发生粒析现象，所采取的样品具有较强的代表性。
3.3 采样深度和子样分布：目前煤炭市场形势复杂，有些不法商户无孔不入，弄虚作假，有“装底盖面”、“包饺子”...等。虽然GB 475-2008《商品煤样人工采取方法》规定“采样应采取全深度试样或不同深度（上、中、下或上、下）的试样”，但是人工采样实际有很难的操作性，比如，从火车底部采取一个子样，挖坑至少需要20min，甚至更长时间，劳动强度可想而知，另外导致火车车皮压车、燃运卸煤速度慢，特别到了“迎峰度夏”、“迎峰度冬”进煤高峰期，问题更加突显。而机械采样装置就可以任意深度采样，除了采样头的安全保护距离外，整个车厢的任意深度都有可能采取子样，更能有效的杜绝一些不法分子谋取非法暴利，维护企业的切身利益；还能大大减少劳动强度。完全能够满足GB/T19494.1 -2004《煤炭机械化采样 第一部分：采样部分》要求；并且机械采样装置完成每个子样的时间大约1min，比人工深部采样时间短的多。
采样的基本原则是：被采样批煤的所有颗粒都有可能进入采样设备，每一个颗粒都有相等的机率被采入试样中。人工采样一般都是将煤面划分为15或18个方格，采用系统或随机的方法采取。而机械采样装置子样分布可以是车厢的任意部位。所以机械采样装置的子样分布更满足采样的基本原则。
电力企业将加快燃料机械化采样步伐，人工采样将逐步成为历史。火电厂煤炭质量管理过程中，采样是关键，采样工作关系到厂、矿双方的经济利益。长期以来，电厂煤炭质量验收大多靠人工采样，劳动量大，且难以公平、公正。因此，加速电力燃料机械化采样迫在眉睫。机械采样装置在很多电厂应用已普及，并且机械采样装置在燃煤质量验收工作中发挥很大成效，另外需要制定出详细的燃料管理制度，规范操作人员工作，强化管理燃煤的采制化环节，依靠科学有效的燃煤质量验收办法，真实反映出煤质情况，体现质量验收工作的公平、公正性，促进燃料现代化管理工作再迈新台阶，努力做到降低发电成本，确保锅炉安全经济运行，切实维护好企业的利益。
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