萬(wàn)煌欽 張 康

(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶 400042)

0 引言

隨著煤炭機(jī)械采樣機(jī)在煤炭貿(mào)易和煤炭加工中的廣泛應(yīng)用，煤炭機(jī)械采樣機(jī)的采樣性能受到越來(lái)越多的關(guān)注。機(jī)械采樣機(jī)所采煤樣能否反映煤炭實(shí)際品質(zhì)，代表所采批煤的真正質(zhì)量，是機(jī)械采樣機(jī)使用中面臨的新問(wèn)題[1]。煤炭機(jī)械采樣機(jī)使用單位應(yīng)對(duì)機(jī)械采樣的代表性清楚明了，定期對(duì)機(jī)械采樣機(jī)代表性進(jìn)行核驗(yàn)，為貿(mào)易結(jié)算雙方和煤炭使用單位提供準(zhǔn)確可靠的煤質(zhì)數(shù)據(jù)。

1 機(jī)械采樣機(jī)的精密度

1.1 機(jī)械采樣精密度的核驗(yàn)

1.1.1 核驗(yàn)方法

采樣精密度是同一煤進(jìn)行一系列測(cè)定所得結(jié)果間彼此的符合程度。當(dāng)采樣涉及的煤種和煤源較多時(shí)，應(yīng)選取品質(zhì)最不均勻或灰分最高的煤進(jìn)行精密度核驗(yàn)，同一采樣方案灰分較高的煤精密度差[2]。采樣精密度核驗(yàn)方法有3種：雙倍子樣數(shù)雙份采樣法、例行子樣數(shù)雙份采樣法和多份采樣法。本文采用實(shí)驗(yàn)量較小的多份采樣法。在一個(gè)采樣單元內(nèi)采取n個(gè)子樣，依次輪流放入10個(gè)容器中，合并成10個(gè)實(shí)驗(yàn)煤樣，分別測(cè)算煤樣的干基灰分。按式(1)，(2)計(jì)算采樣總體標(biāo)準(zhǔn)差S和精密度最佳估算值P0利用最佳估算值P計(jì)算精密度范圍[3]，與期望精密度P0進(jìn)行比較，判斷機(jī)械采樣精密度是否合格。

式中，xi為煤樣的干基灰分值；j為實(shí)驗(yàn)煤樣數(shù)，j=10。

1.1.2 精密度判定

原煤的機(jī)械采樣期望精密度為1/10Ad，且不大于1.6。計(jì)算特定批煤精密度范圍，利用式(1)，(2)精密度最佳估算值P，以及精密度上、下限因素au和aL，計(jì)算精密度上、下限，上限=aup，下限=aLp，比較期望精密度P0與特定批煤精密度范圍。

如aLpaup，采樣精密度優(yōu)于期望精密度。精密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 精密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.2 制樣和化驗(yàn)精密度的核驗(yàn)

1.2.1 核驗(yàn)方法

遇到以下兩種情況時(shí)，核驗(yàn)制樣和化驗(yàn)精密度：一是需要了解制樣和化驗(yàn)精密度；二是采樣總精密度難以合格時(shí)[5]。在制樣程序的第一縮分階段，同時(shí)縮分出一對(duì)煤樣，分別按相同的例行制樣程序制備分析煤樣，測(cè)算試樣干基灰分。如不能在第一縮分階段取出雙份煤樣，在制得第一份實(shí)驗(yàn)煤樣后，收集各制樣階段全部棄樣返回制樣系統(tǒng)，按相同例常制樣程序制出第二份實(shí)驗(yàn)煤樣，測(cè)算棄樣干基灰分，構(gòu)成一對(duì)雙份試樣。按此法制備和化驗(yàn)10對(duì)雙份試樣作為一組。需連續(xù)進(jìn)行2組試驗(yàn)。按式(3)計(jì)算制樣和化驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。通過(guò)制樣和化驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差與目標(biāo)范圍進(jìn)行比較，判斷制樣和化驗(yàn)精密度是否滿足要求。

式中，d2為雙份試樣間Ad差值；np為雙份實(shí)樣對(duì)數(shù)，np=10。

1.2.2 精密度判定

將標(biāo)準(zhǔn)差S與方差目標(biāo)值VPT進(jìn)行比較，SPT應(yīng)落在以下范圍內(nèi)，即：

制樣精密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1中兩組制樣精密度試樣對(duì)干基灰分差ΔAd部分，利用式(3)計(jì)算得：

第一組的標(biāo)準(zhǔn)差SPT=0.46

第二組的標(biāo)準(zhǔn)差SPT=0.38

2 機(jī)械采樣機(jī)偏倚核驗(yàn)

2.1 機(jī)械采樣偏倚

偏倚即系統(tǒng)誤差[9]，在精密度滿足要求情況下，導(dǎo)致一系列結(jié)果的平均值總是高于或低于參比方法得到的值。偏倚檢驗(yàn)方法：對(duì)同一來(lái)源或品種煤采制成一系列成對(duì)試樣，一個(gè)由機(jī)械采樣機(jī)采取并制備，另一個(gè)用本質(zhì)上無(wú)偏倚的參比方法采取和制備。然后分別用仲裁方法化驗(yàn)，計(jì)算每對(duì)試樣測(cè)定結(jié)果的差值，對(duì)差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最后用t檢驗(yàn)法判定機(jī)械采樣機(jī)灰分偏倚情況。

2.2 參比采樣方法

對(duì)于移動(dòng)煤流機(jī)械采樣，停輸送帶采樣法是公認(rèn)無(wú)偏倚的參比采樣方法[10]。采樣位置盡量靠近初級(jí)采樣器，用采樣框刮取一完整的橫截煤樣作為參比煤樣，與機(jī)械采樣機(jī)所采煤樣構(gòu)成一對(duì)試樣。靜止煤參比采樣法采用人工鉆孔采樣。在靠近采樣器旁邊，人工鉆孔至煤層內(nèi)插入圓筒，深度與采樣器相同，筒內(nèi)煤樣作為參比煤樣與采樣器所采煤樣構(gòu)成一對(duì)試樣。

2.3 灰分最大允許偏倚試驗(yàn)

最大允許偏倚是從實(shí)際后果考慮可允許的最大偏倚[11]，實(shí)際運(yùn)用中一般是合同各方同意的偏倚，如機(jī)械采樣機(jī)買賣方或煤炭交易雙方的協(xié)商值。發(fā)電行業(yè)建議Ad不大于30%的煤，最大允許偏倚取0.2%～0.3%；大于30%的煤，選取預(yù)期采樣精密度的1/5～1/3之間的值[12]。統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行的偏倚檢驗(yàn)，有3個(gè)假定條件[13]：變量正態(tài)分布；測(cè)量誤差獨(dú)立性；數(shù)據(jù)有統(tǒng)計(jì)一致性。實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與3個(gè)理想條件接近程度，決定統(tǒng)計(jì)分析的有效性?；曳肿畲笤试S偏倚檢驗(yàn)步驟如下：一般采取20對(duì)試樣，機(jī)械系統(tǒng)采取煤樣與參比采樣煤樣構(gòu)成一對(duì)試樣，測(cè)算干基灰分值。系統(tǒng)樣與參比樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 偏倚試驗(yàn)干基灰分?jǐn)?shù)據(jù)處理

式中，dmax為差值中最大差值，nP為差值組中的試樣對(duì)數(shù)。

在95%置信概率下，nP=40的柯克倫臨界值為0.294。如果計(jì)算的C值大于臨界值，則dmax為離群值，舍棄。將表2數(shù)據(jù)代入式(4)得：C=0.221，小于臨界值，該可疑值判斷為非離群值，予以保留。

所需試樣對(duì)數(shù)估算：

式中，B為預(yù)先確定的最大允許偏倚；Sd為差值標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)計(jì)算的試樣因數(shù)g，查最少試樣對(duì)數(shù)的試樣因數(shù)表[13]，核算實(shí)驗(yàn)試樣對(duì)數(shù)是否合適。確定是否需要補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行方差一致性檢驗(yàn)。利用表2數(shù)據(jù)計(jì)算Sd=0.6068，確定最大允許偏倚B=1.00，代入式(5)得試樣因數(shù)g=1.648。查得所需最少試樣對(duì)數(shù)10，實(shí)驗(yàn)試樣對(duì)數(shù)合適。運(yùn)算數(shù)群檢驗(yàn)差值獨(dú)立性，將各試樣對(duì)數(shù)差值按由小到大排列，找出中位值dm。以試樣對(duì)差值減去中位值，按試樣對(duì)先后順序統(tǒng)計(jì)正值和負(fù)值，數(shù)出符號(hào)變化次數(shù)r。若r處于顯著性上、下限之間，則獨(dú)立性檢驗(yàn)通過(guò)。數(shù)群的數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，中位值dm為第20和21差值的平均值-0.335。由表3統(tǒng)計(jì)得知運(yùn)算數(shù)群r=18。正號(hào)和負(fù)號(hào)組數(shù)相等，組數(shù)為20，查數(shù)群顯著性數(shù)值表，下限L=16，上限U=26。運(yùn)算數(shù)群r=18落在上下限之間，差值數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足要求，可以進(jìn)行偏倚判定。

表3 差值獨(dú)立性檢驗(yàn)群數(shù)表

2.4 偏倚的評(píng)定

式中，B為預(yù)先確定的最大允許偏倚；Sd為差值標(biāo)準(zhǔn)差；d為差值平均值；nP為試樣對(duì)數(shù)。試樣對(duì)數(shù)nP=40，自由度為nP-1=39，由GBT19494.3表12查得自由度為39時(shí)單側(cè)檢驗(yàn)tβ=1.685，tnz=7.819，比較tβ和tnz；

如tnz

試樣對(duì)數(shù)nP=40，自由度為nP-1=39，查雙側(cè)檢驗(yàn)tα值表，tα=2.023。比較tα和tZ，如果tZ

機(jī)械采樣機(jī)存在的最大灰分偏倚B＇：

當(dāng)nP=40時(shí)，B＇=g×Sd=0.586×0.6068=0.36%

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械采樣機(jī)的應(yīng)用減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，但存在機(jī)械采樣機(jī)所采煤樣代表性不強(qiáng)，運(yùn)行維護(hù)投入不夠等問(wèn)題[14]。機(jī)械采樣機(jī)使用單位對(duì)所采樣品代表性產(chǎn)生懷疑時(shí)，可組織技術(shù)人員對(duì)采樣機(jī)代表性進(jìn)行檢驗(yàn)。采樣機(jī)更換重要部件后也要核驗(yàn)代表性是否受到影響[15]。通過(guò)采樣系統(tǒng)和制樣系統(tǒng)精密度的核驗(yàn)，確定哪一環(huán)節(jié)存在問(wèn)題缺陷，采取整改措施。在機(jī)械采樣機(jī)采樣精密度滿足要求條件下，才可進(jìn)行干基灰分的偏倚評(píng)定實(shí)驗(yàn)。當(dāng)核驗(yàn)偏倚小于貿(mào)易雙方或合同雙方確定的最大允許偏倚，采樣代表性滿足各方要求。當(dāng)機(jī)械采樣核驗(yàn)為無(wú)偏倚，所采煤樣可完全代表被采批煤。根據(jù)具體項(xiàng)目需要，還可賦予選煤專業(yè)公司以項(xiàng)目的投資權(quán)，代替煤業(yè)公司履行從投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的一體化專業(yè)管理和服務(wù)。區(qū)別在于，只負(fù)責(zé)專業(yè)化運(yùn)營(yíng)符合“輕資產(chǎn)、重經(jīng)營(yíng)”的經(jīng)營(yíng)理念，經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)小；投資行為可以通過(guò)資本進(jìn)一步獲利，但需要考慮投資風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論與建議

采用委托經(jīng)營(yíng)的方式對(duì)集團(tuán)公司動(dòng)力煤進(jìn)行洗選，促使煤礦盡快達(dá)產(chǎn)和生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，有利于降低選煤噸成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。采取“EPC總承包+專業(yè)化管理”的模式建設(shè)、運(yùn)營(yíng)選煤廠項(xiàng)目，使項(xiàng)目盡快從基建進(jìn)入生產(chǎn)，達(dá)到管理和資源的共享，有利于精簡(jiǎn)管理機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)人員、耗材和備品備件的集中調(diào)配和配送[15]，提高標(biāo)準(zhǔn)化管理水平實(shí)現(xiàn)煤企產(chǎn)業(yè)效益的最大化。

[1]曹長(zhǎng)武.火電廠煤質(zhì)監(jiān)督與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010：315-316.

[2]丁海峰，宋兆龍.動(dòng)力配煤技術(shù)及其自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].潔凈煤技術(shù)，2010，16(2)：89-92.

[3]方全國(guó)，王勇.工業(yè)型煤采樣精密度試驗(yàn)研究[J].潔凈煤技術(shù)，2001，7(3)：23-26.

[4]GB/T 475—2008，商品煤樣人工采取方法[S].

[5]方全國(guó).干基灰分小于 30% 的工業(yè)型煤制樣方法對(duì)比研究[J].潔凈煤技術(shù)，2006，12(2)：34-35.

[4]郭有.動(dòng)力煤洗煤經(jīng)濟(jì)效益分析[J].選煤技術(shù)，2010(4)：67-70.

[5]王登林.新興選煤廠降低介子消耗的途徑[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2011(8)：191.

[6]鄧曉陽(yáng)，周少雷，解京選.選煤廠機(jī)械設(shè)備安裝使用與維護(hù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[7]陳強(qiáng).高灰氧化煤的浮選試驗(yàn)研究[J].潔凈煤技術(shù)，2012，18(2)：10-12，22.

[8]蔣斌，李勝，高俊榮，等.褐煤干燥技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2011，17(6)：69-72.

[9]戴少康.選煤工藝設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010：52-81.

[10]陶東.不連溝選煤廠降低介耗的措施[J].潔凈煤技術(shù)，2012，18(2)：20-22.

[11]陳曉玲.配煤線性規(guī)劃模型的研究[J].煤炭加工與綜合利用，2003(2)：34-37.

[12]任勇強(qiáng)，許世森，張東亮，等.干粉煤加壓氣化技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].煤化工，2004(3)：10-13.

[13]熊道陵，李金輝，鐘洪鳴.煤炭深加工技術(shù)及應(yīng)用[J].潔凈煤技術(shù)，2009，15(2)：11-14，35.

[14]于載澤.礦井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社，1998.

[15]中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì).選煤實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[16]楊興偉，陳寶華，張寶青，等.煤樣破碎、縮分和干燥問(wèn)題分析[J].潔凈煤技術(shù)，2012，18(4)：35-38.

[7]孫剛.煤炭四階段制樣和化驗(yàn)方差(VPT)的分階段核驗(yàn)方法[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011(2)：23-26.

[8]GB/T 474—2008，煤樣的制備方法[S].

[9]孫剛，楊華玉，武增禮，等.煤炭制樣偏倚試驗(yàn)有關(guān)問(wèn)題的探討[J].煤質(zhì)技術(shù)，2012(5)：33-35.

[10]李興旺.煤炭采樣標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)踐中的應(yīng)用及常見(jiàn)問(wèn)題淺析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2012(6)：36-38.

[11]謝恩情，孫剛.煤炭采樣機(jī)偏倚試驗(yàn)中最大允許偏倚(B)的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2008，33(2)：210-213.

[12]DL/T 747—2010，發(fā)電用煤機(jī)械采制樣裝置性能驗(yàn)收導(dǎo)則[S].

[13]GB 19494.3—2004，精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn)[S].

[14]毛光劍，孫剛.煤炭機(jī)械化采樣隨機(jī)誤差分析[J].潔凈煤技術(shù)，2012，18(3)：44-47.

[15]劉長(zhǎng)杰.影響入廠煤采樣裝置采樣精密度的因素與分析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2009(1)：17-19.