許 斐，馮 奎，李 祥，劉成海

(國電南京煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)有限公司，江蘇 南京 210031)

0 引 言

火力發(fā)電廠成本的70%來自于煤炭采購，隨著煤價(jià)上漲，該比例還在不斷增加，因而保證采樣和制樣的代表性對(duì)確保電廠的經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要[1]。煤炭機(jī)械采樣機(jī)已于20世紀(jì)90年代初在火力發(fā)電廠得到廣泛運(yùn)用[2]，隨著時(shí)間的推移，采樣機(jī)也經(jīng)歷了多次的更新?lián)Q代。相比于人工采樣，機(jī)械采樣機(jī)不僅采樣精密度高、采樣更具有代表性，且可減少勞動(dòng)強(qiáng)度[3]。在采樣代表性得到保證的前提下，如何提高制樣環(huán)節(jié)的代表性就成了重中之重[4]。

制樣包括分級(jí)破碎、縮分，在傳統(tǒng)的人工制樣過程中人為因素干擾較大[5]。采樣制樣是電力用煤技術(shù)中最為重要、也是技術(shù)難度最大的工種[6]。對(duì)于同一種煤，不同的制樣員制備的煤樣在化驗(yàn)分析后存在一定的差異，為了解決該問題，全自動(dòng)制樣系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)簡介

不同廠家生產(chǎn)的全自動(dòng)制樣系統(tǒng)雖存在差異，但其基本原理一致。全自動(dòng)制樣系統(tǒng)根據(jù)GB/T 474—2008、GB/T 19494.2—2004，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所采煤樣的輸送、樣品編碼、稱重、破碎、縮分、干燥、封裝、除塵等工藝[7]。

煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的主要流程和總體的設(shè)計(jì)理念如圖1所示。

2 煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

(1)降低人力資源成本。傳統(tǒng)的制樣方式需要4～5人完成1個(gè)煤樣的制備，全自動(dòng)制樣機(jī)的使用大大減輕了制樣人員的工作強(qiáng)度，有效地規(guī)避了人為因素造成的樣品污染[8]。與采樣機(jī)進(jìn)行無縫連接的全自動(dòng)制樣系統(tǒng)更是實(shí)現(xiàn)了采制全過程自動(dòng)化，降低了送樣人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(2)制樣流程符合國標(biāo)要求。煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)將破碎、縮分、干燥等不同的制樣環(huán)節(jié)合理模塊化，每個(gè)制樣環(huán)節(jié)均符合GB/T 19494.2和GB/T 474對(duì)煤樣制備的要求，確保每個(gè)樣品按照國標(biāo)的要求進(jìn)行制樣[9，10]。

(3)實(shí)現(xiàn)煤樣采制化分離。煤樣采制化過程中三級(jí)編碼真正實(shí)現(xiàn)了采、制、化的分離[11]，使制樣人員無法了解樣品的煤源；全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的“人樣分離”也從技術(shù)上消除了人為干預(yù)[12]。

3 系統(tǒng)在使用過程中存在的問題

全自動(dòng)制樣系統(tǒng)在實(shí)際的使用過程中存在一定著漏煤、過破碎等問題，影響設(shè)備的正常使用。

(1)存在嚴(yán)重的漏煤現(xiàn)象。在對(duì)山東某電廠全自動(dòng)制樣系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗(yàn)時(shí)，確定入料質(zhì)量范圍是(20～70)kg，共25組樣品。通過對(duì)入料量與各級(jí)所得煤樣質(zhì)量相加的差值得出，差值的范圍在(-0.16～9.48)kg，平均的差值是2.95 kg，具體數(shù)據(jù)顯示如圖2所示。煤樣制備的目的是通過破碎、混合、縮分和干燥等步驟將采集的煤樣制備成一般分析試樣，在煤樣損失如此之大的情況下，留樣的代表性無法得到保證。

(2)破碎機(jī)過破碎及磨損嚴(yán)重則導(dǎo)致樣品代表性差。目前常用于全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的破碎機(jī)類型包括臥式環(huán)錘、立式環(huán)錘、雙級(jí)錘式、對(duì)輥式，出料粒度不符合要求會(huì)嚴(yán)重影響縮分單元取樣的代表性。

圖2 山東某電廠全自動(dòng)系統(tǒng)入料出料差值圖

① 過破碎。一級(jí)破碎一般為6 mm破碎，破碎后煤樣的用途之一就是用于取全水分樣。在對(duì)某品牌全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的一級(jí)破碎機(jī)出料粒度進(jìn)行篩分試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，其6 mm篩上物質(zhì)量百分比為0.00%，3 mm篩上物質(zhì)量百分比為11.98%，說明其破碎機(jī)出料粒度介于6 mm～3 mm。

選取13 mm的煤樣20組，通過13 mm二分器分成2份相同的煤樣。其中一份通過全自動(dòng)制樣機(jī)制取得到機(jī)器樣,用Mtj表示；另外一份煤樣人工用6 mm破碎機(jī)破碎后縮分至1.25 kg，得到參比樣，用Mtc表示；6 mm破碎機(jī)的過篩率為97.12%。機(jī)器樣與參比樣同時(shí)進(jìn)入烘箱進(jìn)行全水分化驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 機(jī)器樣與參比樣的全水對(duì)比值

Table 1 Total moisture contrast value of machine sample and reference

序號(hào)機(jī)器樣Mtj/%參比樣Mtc/%d/%d2序號(hào)機(jī)器樣Mtj/%參比樣Mtc/%d/%d2125.626.0-0.40.161125.525.8-0.30.09225.726.0-0.30.091225.125.4-0.30.09326.026.3-0.30.091326.426.40.00.00425.025.1-0.10.011425.425.6-0.20.04526.126.5-0.40.161525.826.2-0.40.16625.826.3-0.50.251625.826.1-0.30.09725.325.7-0.40.161726.626.8-0.20.04826.426.6-0.20.041825.225.6-0.40.16925.626.0-0.40.161925.626.0-0.40.161026.426.7-0.30.092026.226.5-0.30.09

注:d=Mtj-Mtc。

由表1可知，通過20組數(shù)據(jù)的對(duì)比，機(jī)器樣的全水值均小于參比樣的全水值，說明過度破碎會(huì)降低煤樣的全水值。

② 破碎機(jī)磨損嚴(yán)重。全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的所有縮分部件開口尺寸均根據(jù)其對(duì)應(yīng)的煤樣標(biāo)稱最大粒度確定，而煤樣的最大標(biāo)稱粒度與破碎機(jī)的出料粒度為對(duì)應(yīng)。當(dāng)破碎機(jī)磨損嚴(yán)重并導(dǎo)致出料粒度嚴(yán)重大于其標(biāo)稱粒度，則縮分單元的取樣代表性將受到嚴(yán)重的影響。

(3)烘干裝置問題?；痣娖髽I(yè)的來煤通常較為復(fù)雜，特別對(duì)于以汽車來煤為主的火電廠，此類問題更加明顯。而對(duì)于全自動(dòng)制樣系統(tǒng)，由于其烘干裝置設(shè)定的時(shí)間和溫度為固定，不能根據(jù)煤種的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以無法滿足所有來煤的烘干條件，特別當(dāng)來煤潮濕時(shí)，所設(shè)的溫度和時(shí)間無法滿足其達(dá)到干燥狀態(tài)，故而在進(jìn)行0.2 mm研磨時(shí)其過篩率只有80%～90%。

(4)故障率高。目前市面上全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，造成其故障率的增加，經(jīng)常出現(xiàn)一些非性能原因的故障，導(dǎo)致制樣流程無法正常進(jìn)行。

(5)制樣效率低。全自動(dòng)制樣系統(tǒng)從入料至出0.2 mm煤樣的最短時(shí)間為2 h，烘干單元帶旋轉(zhuǎn)筒的系統(tǒng)能夠縮短時(shí)間，但依然無法滿足來煤批次多電廠的使用。

(6)管理不到位。電廠對(duì)設(shè)備管理的重視程度不夠，如當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，無法及時(shí)查明具體存在的問題并進(jìn)行檢修；通知廠家進(jìn)行維修則會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和金錢，影響全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的使用率，無法滿足設(shè)備正常運(yùn)行的基本條件。

4 解決措施

全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的產(chǎn)生體現(xiàn)了煤樣制備過程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化的基本內(nèi)涵，盡管存在不足之處，但還需積極改進(jìn)。對(duì)于全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的使用，提出以下方面的建議:

(1)運(yùn)行人員需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的性能監(jiān)測(cè)。對(duì)每個(gè)煤樣的入料質(zhì)量和各級(jí)出料質(zhì)量進(jìn)行全監(jiān)測(cè)，檢查其是否滿足國標(biāo)要求；一周對(duì)全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的出料粒度進(jìn)行篩分試驗(yàn)。如若不滿足國標(biāo)要求，需及時(shí)上報(bào)檢修人員。對(duì)于出現(xiàn)的故障需在上報(bào)檢修的同時(shí)進(jìn)行記錄，并關(guān)注解決故障的途徑。

(2)檢修人員需提高自身對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的檢修能力。全自動(dòng)制樣系統(tǒng)是集機(jī)械化、自動(dòng)化為一體的新型設(shè)備，因此需培養(yǎng)專業(yè)的檢修人員對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)及影響其安全、可靠運(yùn)行的因素綜合分析能力，真正做到“應(yīng)修必修、修必修好”，并明晰故障分類，記錄解決故障的方法，再出現(xiàn)同類問題時(shí)應(yīng)減少故障源的排查時(shí)間。在此基礎(chǔ)上最大限度地提高全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的使用率，降低人為干預(yù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

(3)管理人員需建立健全管理體系。管理人員對(duì)于煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)應(yīng)建立1套完整的管理體系，嚴(yán)禁將不符合來煤條件的煤樣直接投入制樣系統(tǒng)而造成堵煤；并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備運(yùn)行故障或異常；對(duì)于易耗品，電廠應(yīng)有相應(yīng)的備品、備件，減少采購時(shí)間并定期做好設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)工作。定期舉行關(guān)于系統(tǒng)的技術(shù)交流培訓(xùn)工作，提升運(yùn)行人員的使用水平和檢修人員的維修水平，有利于在使用過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。

5 結(jié) 語

綜上所述，煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的制樣流程符合國標(biāo)要求且可實(shí)現(xiàn)煤樣采制化分離，從而減輕制樣人員的工作量及改善制樣環(huán)境，但其工作的不穩(wěn)定性也給設(shè)備的使用及檢修人員帶來新的困擾。在設(shè)備廠家進(jìn)一步完善設(shè)備構(gòu)造的同時(shí)，對(duì)火電企業(yè)提出加強(qiáng)設(shè)備性能監(jiān)測(cè)、提高設(shè)備檢修能力和健全設(shè)備管理體系等解決措施，希望能夠提高煤炭全自動(dòng)制樣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行率，并延長其使用壽命。