張 遼 王 成 陳方園

（陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 靖邊 718500）

延長(zhǎng)榆能化公司（全稱(chēng)為陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司）[1]是陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)和中煤能源共同組建的大型煤化工企業(yè)，是以煤、渣油、天然氣為原料，設(shè)計(jì)產(chǎn)能180 Mt/a甲醇、150 Mt/a渣油催化裂解、60 Mt/a甲醇制烯烴及以烯烴為原料的下游產(chǎn)業(yè)。入廠(chǎng)原煤使用量不低于200 Mt/a，主要采用汽車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞焦┙o，快速有效地對(duì)來(lái)煤進(jìn)行采樣、制樣、化驗(yàn)是入廠(chǎng)煤接收工作的重要環(huán)節(jié)。在煤質(zhì)檢驗(yàn)過(guò)程中，采樣部分引起的誤差約占整個(gè)采制化過(guò)程誤差的80%左右[2]，人工采樣具有很大的不確定性，且人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全無(wú)保障[3]。全自動(dòng)汽車(chē)煤采樣制化系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)方面很好地解決了上述問(wèn)題，為此延長(zhǎng)榆能化公司根據(jù)實(shí)際情況，選用了長(zhǎng)沙開(kāi)元的5E-CYQ全自動(dòng)汽車(chē)煤采樣機(jī)及附屬制樣化驗(yàn)系統(tǒng)。

1 全自動(dòng)采制化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

5E-CYQ全自動(dòng)汽車(chē)煤采樣機(jī)及附屬制樣化驗(yàn)系統(tǒng)主要由采樣機(jī)、智能封裝機(jī)、在線(xiàn)全水分測(cè)試系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)及土建設(shè)施組成，主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)的性能參數(shù)

2 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程及工作原理

2.1 采制樣系統(tǒng)

5E-CYQ汽車(chē)采樣機(jī)（5E-產(chǎn)品系列號(hào)，CY-為采樣，Q-汽車(chē)）主要用于汽車(chē)車(chē)廂內(nèi)煤樣采制。其標(biāo)準(zhǔn)配置由采樣大小車(chē)、長(zhǎng)螺旋采樣系統(tǒng)、制樣系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)四部分組成。采樣時(shí)來(lái)煤車(chē)輛停至采樣區(qū)域后，車(chē)廂定位器的紅外線(xiàn)和超聲波分別對(duì)車(chē)廂的尾部和側(cè)面進(jìn)行定位。煤樣經(jīng)過(guò)長(zhǎng)螺旋采樣器鉆取后進(jìn)行1級(jí)縮，通過(guò)采樣大小車(chē)將被采煤樣運(yùn)送到給料皮帶機(jī)接料口并轉(zhuǎn)入破碎機(jī)內(nèi)，破碎至13 mm以下后在制樣皮帶機(jī)運(yùn)送的過(guò)程中進(jìn)行2級(jí)縮分，多余煤樣通過(guò)制樣皮帶機(jī)輸送至棄煤處理倉(cāng)中。

2.2 樣品收集系統(tǒng)

煤樣收集使用8工位全自動(dòng)智能封裝機(jī)，主要由自動(dòng)進(jìn)桶模塊、分樣分裝系統(tǒng)、自動(dòng)出桶模塊、電氣控制模塊組成。進(jìn)行封裝煤樣時(shí)，空桶自動(dòng)送入到封裝機(jī)內(nèi)并進(jìn)行讀寫(xiě)碼，系統(tǒng)將根據(jù)采樣機(jī)給出的煤樣信息從分樣盤(pán)上選擇對(duì)應(yīng)的樣桶進(jìn)行裝料，被選擇的桶將旋轉(zhuǎn)至下料工位，并執(zhí)行開(kāi)啟密碼蓋、稱(chēng)樣重、落料和壓蓋流程。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某一煤樣已滿(mǎn)桶的信息后，封裝機(jī)自動(dòng)執(zhí)行出桶和進(jìn)桶流程。滿(mǎn)桶煤樣送至化驗(yàn)室后需要專(zhuān)用開(kāi)蓋掃碼器進(jìn)行開(kāi)蓋和讀取煤樣信息。

2.3 在線(xiàn)全水分測(cè)試系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由自動(dòng)取棄樣裝置、接樣布料裝置、烘箱組件、智能機(jī)械臂、稱(chēng)量機(jī)構(gòu)、電控系統(tǒng)等組成。使用空氣干燥法進(jìn)行煤樣全水分測(cè)定，符合國(guó)標(biāo)GB/T211方法要求，可用于仲裁試驗(yàn)[4]。在全水分測(cè)試時(shí)，接到采樣機(jī)控制程序啟動(dòng)命令，自動(dòng)進(jìn)行稱(chēng)樣、放樣、烘干、殘重稱(chēng)量、廢樣處理、結(jié)果計(jì)算等步驟，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)約150 min。

3 采樣方案的制定

延長(zhǎng)榆能化采用汽車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞焦┙o原煤。經(jīng)供需雙方協(xié)商，對(duì)不同礦源來(lái)煤進(jìn)行分類(lèi)并執(zhí)行隨機(jī)間斷的采樣方式進(jìn)行采樣，即按同一礦源來(lái)車(chē)總數(shù)的20%左右作為間斷采樣的抽取車(chē)輛，同一礦源來(lái)煤第一車(chē)必須進(jìn)行取樣，之后來(lái)煤每5車(chē)進(jìn)行隨機(jī)抽取一車(chē)，將以上同一礦源的所有被采子樣混合作為一個(gè)采樣單元的樣品進(jìn)行化驗(yàn)。

表2是2020年11月01日—11月30日對(duì)魏強(qiáng)煤礦進(jìn)行連續(xù)采樣和間斷采樣的灰分化驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表2 采樣機(jī)連續(xù)采樣與上述方案的間斷采樣所得灰分的數(shù)據(jù)匯總

對(duì)表2的連續(xù)采樣和間斷采樣化驗(yàn)灰分結(jié)果差值波動(dòng)范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如柱形圖1所示。

圖1 連續(xù)采樣與間斷采樣所得灰分差值的柱形圖

如圖1所示，間斷采樣和連續(xù)采樣所得干基灰分級(jí)差落在0.06%～0.34%的較小區(qū)間內(nèi)。參考申瑞紅的《QMC-Q1橋式汽車(chē)自動(dòng)采樣機(jī)在邯鄲洗選廠(chǎng)的應(yīng)用》論文，對(duì)人工采樣和采樣機(jī)采樣兩者灰分化驗(yàn)的級(jí)差落在0.97%～2.28%區(qū)間進(jìn)行了論述，得到采樣機(jī)采樣可以取代人工采樣的結(jié)論。為此，所述的間斷采樣在汽車(chē)運(yùn)輸進(jìn)煤的場(chǎng)景中具有較高的參考價(jià)值。

4 存在問(wèn)題及原因分析

（1）來(lái)煤水分＞12%時(shí)，存料倉(cāng)處易發(fā)生堵煤現(xiàn)象[5]。原因是由于煤樣水分過(guò)高時(shí)，粘度變大，容易粘附和積壓成塊；另一方面，長(zhǎng)螺旋鉆頭上部的一級(jí)縮分比例過(guò)高，進(jìn)入存料倉(cāng)煤樣變多，導(dǎo)致存料倉(cāng)內(nèi)煤樣壓實(shí)成塊，無(wú)法落入輸送皮帶機(jī)接料口，發(fā)生堵煤現(xiàn)象。

（2）縮分皮帶機(jī)和棄煤倉(cāng)等間隙處有漏煤現(xiàn)象，進(jìn)行密封處理后，仍然有煤粉吹出現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)制樣室內(nèi)粉塵濃度達(dá)到900 mg/m3，嚴(yán)重超標(biāo)。分析認(rèn)為，主要是由于皮帶機(jī)密封良好，破碎機(jī)啟動(dòng)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部處于較高正壓狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)部干燥的煤粉從各個(gè)細(xì)小孔隙中吹出，導(dǎo)致房間內(nèi)粉塵濃度超標(biāo)。

（3）棄煤倉(cāng)內(nèi)廢煤處理難度較高。處理廢煤時(shí)先將廢煤從棄煤倉(cāng)底門(mén)處排至地面，然后用鏟車(chē)將廢煤運(yùn)至原煤倉(cāng)，遇刮風(fēng)下雨等天氣，灑落的廢煤對(duì)周?chē)h(huán)境污染嚴(yán)重。

（4）全自動(dòng)在線(xiàn)測(cè)水系統(tǒng)分析一批（10個(gè)平行樣）樣品需要150 min左右，當(dāng)在該時(shí)間內(nèi)來(lái)煤車(chē)輛多于10車(chē)時(shí)，因在線(xiàn)測(cè)水系統(tǒng)未準(zhǔn)備就緒，無(wú)法進(jìn)行下一車(chē)采樣，嚴(yán)重影響了采樣機(jī)的工作效率。

（5）采樣機(jī)配置的破碎篩板標(biāo)準(zhǔn)孔徑為13 mm，根據(jù)GB474中要求，進(jìn)行一般分析實(shí)驗(yàn)和全水分測(cè)定時(shí)，最大標(biāo)稱(chēng)粒度為13 mm的煤樣取樣量≮18 kg，取樣量較大，不易搬運(yùn)；另一方面，進(jìn)行全水分和一般分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需要對(duì)煤樣進(jìn)行破碎縮分至6 mm后進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

5 解決對(duì)策

（1）為了解決存料倉(cāng)堵煤?jiǎn)栴}，一是在存料倉(cāng)處加裝震動(dòng)器，同時(shí)將震動(dòng)器啟?？刂茖?xiě)入采樣控制程序；二是將長(zhǎng)螺旋取樣頭頂部一級(jí)縮分比例調(diào)小，使進(jìn)入存料倉(cāng)煤樣適當(dāng)減少。

（2）為了最大限度地降低制樣室內(nèi)煤塵濃度，將縮分皮帶機(jī)、棄煤倉(cāng)等縫隙處打膠處理，同時(shí)在棄煤倉(cāng)頂蓋處開(kāi)孔并加裝一臺(tái)功率為1.5 kW引風(fēng)機(jī)，使整個(gè)制樣系統(tǒng)內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)。引風(fēng)機(jī)啟停隨破碎機(jī)同步進(jìn)行，并在引風(fēng)機(jī)入口處加裝粉塵濾網(wǎng)，確保煤粉不被吹至外界環(huán)境。加裝引風(fēng)機(jī)后，制樣室內(nèi)粉塵濃度降至30 mg/m3。

（3）為了解決廢煤不易處理問(wèn)題，加裝一臺(tái)螺旋輸送機(jī)，將廢煤由棄煤倉(cāng)直接輸送至來(lái)煤車(chē)輛車(chē)廂內(nèi)。

（4）為了解決在線(xiàn)測(cè)水和采樣機(jī)運(yùn)行不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，對(duì)來(lái)煤車(chē)輛的水分進(jìn)行按比例抽檢的同時(shí)將來(lái)煤異常（如滴水、粒度不符合要求）車(chē)輛也納入水分抽檢范圍。通過(guò)上述改進(jìn)，確保第一時(shí)間監(jiān)控來(lái)煤質(zhì)量，也提高了采樣機(jī)運(yùn)行效率。

（5）為了解決子樣取樣量大和另需破碎縮分的問(wèn)題，將13 mm篩板更換為6 mm篩板，同時(shí)為防止6 mm篩板因出料量小而發(fā)生堵煤故障，調(diào)節(jié)進(jìn)料刮板高度、降低一級(jí)縮分比例和進(jìn)料皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使進(jìn)入破碎機(jī)的煤樣量能夠滿(mǎn)足6 mm篩板的破碎要求。改進(jìn)后最少被采子樣量由18 kg降至5 kg，同時(shí)不需要再對(duì)被采煤樣進(jìn)行破碎和縮分工序。

6 結(jié)語(yǔ)

全自動(dòng)汽車(chē)煤采制化系統(tǒng)在延長(zhǎng)榆能化的應(yīng)用，取代了汽車(chē)來(lái)煤人工采制化的勞作方式，提高了入廠(chǎng)原煤接收效率。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和改進(jìn)，為其今后類(lèi)似設(shè)備設(shè)施安裝應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。