李馨泉 李永亮 趙留偉 徐 昱 沈雪松

焦炭機械采制樣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究

李馨泉 李永亮 趙留偉 徐 昱 沈雪松

一、焦炭機械采制樣現(xiàn)狀

ISO 13909：2001《硬煤和焦炭 機械采樣》2001年12月15日發(fā)布，GB／T 19494.1～19494.3—2004《煤炭機械化采樣》系列標(biāo)準(zhǔn)于2004年4月30日發(fā)布。與之對應(yīng)的焦炭機械采制樣標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)一直還沒有。寶鋼集團寧波鋼鐵有限公司因生產(chǎn)實際需要，于2012年3月完成一套焦炭機械采制樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)在完成焦炭工業(yè)分析樣品、焦炭全水分測定樣品和焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強度樣品的在線采樣、制樣的同時，還能同時完成焦炭篩分組成測定及焦炭機械強度在線測定。系統(tǒng)功能穩(wěn)定性及與手工檢測的比對結(jié)果完全滿足GB 2006—2008《焦炭機械強度測定方法》規(guī)定的誤差范圍。

二、寧波鋼鐵有限公司焦炭全自動機械采制樣系統(tǒng)工藝簡介

1.寧鋼焦炭采制樣系統(tǒng)工藝

該系統(tǒng)分有三大流程：物理樣流程、化學(xué)樣流程、棄料流程。

物理樣流程又分四個小流程，分別是：采樣流程、送樣流程、篩分流程、強度測定（轉(zhuǎn)鼓）流程。

化學(xué)樣流程即制樣流程，分別是：小于3mm工業(yè)分析樣品、小于13mm全水分樣品及23mm～25mm熱反應(yīng)性樣品流程。

物理流程及化學(xué)流程結(jié)束后系統(tǒng)自動啟動棄料流程，將遺留在各個電子料斗稱中的焦炭通過棄料皮帶棄到下級高爐運輸皮帶上。

2.系統(tǒng)運行

該系統(tǒng)正常生產(chǎn)時可根據(jù)控制室可視信號（工業(yè)電視）監(jiān)視運焦皮帶上料情況，發(fā)現(xiàn)上料時啟動采樣流程，機頭采樣器在PLC控制下，在下落料形成的拋物線上垂直截取焦炭樣品，每10s（可以時間基，也可以質(zhì)量基）采一次，得到一個子樣。采下來的樣品經(jīng)溜管直接落到電子料斗稱里，連續(xù)多次采集的子樣在這里匯成一個大樣100kg～200kg。

大樣（采到規(guī)定樣品）形成后啟動物化樣流程，樣品由在線縮分器分成兩路，一路進行物理性能測定：如篩分組成及轉(zhuǎn)鼓強度測定。另一路進行焦炭工業(yè)分析樣品、焦炭全水分測定樣品及焦炭熱反應(yīng)性能樣品制備。

物理性能測定樣品轉(zhuǎn)運皮帶送到五級篩進行篩分組成測定，每級篩下方都有電子料斗稱，電子料斗稱還有震動出料功能。篩分結(jié)束稱量后樣品會經(jīng)電子料斗稱震蕩到下級溜管?？刂剖译娔X畫面顯示每個粒級重量，由系統(tǒng)計算各粒級百分比。并在電腦畫面上顯示各粒級組成百分比。大于60mm的粒級自動配鼓50kg±0.5kg，進行機械強度測定。轉(zhuǎn)鼓有三個限位，分別是接料位、水平位、棄料位。焦炭轉(zhuǎn)鼓后落入下方電子料斗稱經(jīng)溜管進入三級篩，每級篩后有電子料斗稱，自動顯示大于40mm、40mm～10mm及小于10mm各個粒級重量，由系統(tǒng)計算M40及M10百分比，顯示在電腦畫面上，完成焦炭機械強度測定。

化學(xué)分樣樣品制備的物料經(jīng)顎式破碎機將全部物料破碎，再經(jīng)在線縮分器分出二部分樣品，一部分熱反應(yīng)性能測定樣品，經(jīng)二級篩分出23mm～25mm樣品。另一部分再經(jīng)破碎機破碎成小于13mm樣品，再經(jīng)在線縮分品一部分物料即全水分樣品。另一部分物料由對輥破碎機粉碎成小于3mm工業(yè)分析樣品。得到的最終樣品進入各自收集器內(nèi)，由崗位人員來拿取。

3.系統(tǒng)水分散失檢測

系統(tǒng)水分散失率因系統(tǒng)除轉(zhuǎn)鼓為開放式除塵，其他所有部分全部密封，經(jīng)人工測定與系統(tǒng)測定比對試驗，全水誤差均在0.2%之內(nèi)。

4.系統(tǒng)測定與手工測定結(jié)果比對

焦炭機械強度人工與系統(tǒng)比對數(shù)據(jù)分兩方面，一方面測定系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一方面測定系統(tǒng)準(zhǔn)確性。

在配煤比不變的情況下，系統(tǒng)經(jīng)過100次測定，M40偏差小于0.5%，M10偏差小于0.5%。系統(tǒng)穩(wěn)定性滿足焦炭機械強度測定現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)允許偏差。

在同一批次物料采兩份樣，一份經(jīng)過手工轉(zhuǎn)鼓測定，另一份樣品由系統(tǒng)測定，以此測定系統(tǒng)準(zhǔn)確性。

經(jīng)過50組比對試驗后，M40偏差小于1.0%，M10偏差小于1.0%。準(zhǔn)確性滿足焦炭機械強度測定現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)允許偏差。

三、寧鋼建成焦炭全自動采樣系統(tǒng)現(xiàn)實意義

國內(nèi)焦炭生產(chǎn)基于環(huán)保等要求，特別是新建焦化廠已一律改濕法熄焦為干法熄焦。干法熄焦的焦炭在運輸及皮帶轉(zhuǎn)運時產(chǎn)生的粉塵十分嚴(yán)重。焦炭篩分組成測定、機械強度測定等需要人工手篩，產(chǎn)生的濃厚粉塵用美國標(biāo)準(zhǔn)的3D防塵口罩仍無法有效防塵，對員工身體健康危害極大。特別是因焦炭粒級分布較大，堆料焦炭發(fā)生嚴(yán)重粒度偏析，人工采樣無法從根本上解決粒度樣品代表性的問題。

寧鋼焦炭全自動采樣系統(tǒng)最大限度地解決了焦炭采樣的代表性問題，解決了篩分組成及焦炭機械強度在線測定問題。從此告別了人工篩分焦炭的歷史，使操作工人從“刀耕火種”中解脫出來，最大限度地保護了從業(yè)人員職業(yè)健康，從某種程度上說具有劃時代意義。

附表一：焦炭全自動采樣系統(tǒng)與手工轉(zhuǎn)鼓檢測比對數(shù)據(jù)

附表二：焦炭全自動采樣系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓強度穩(wěn)定性

附表二 （續(xù)）

寶鋼集團寶鋼工業(yè)檢測公司寧波分公司）