煤炭全自動制樣系統(tǒng)的問題和解決措施

許 斐，馮 奎，李 祥，劉成海

(國電南京煤炭質量監(jiān)督檢驗有限公司，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確保電廠的經濟效益至關重要[1]。煤炭機械采樣機已于20世紀90年代初在火力發(fā)電廠得到廣泛運用[2]，隨著時間的推移，采樣機也經歷了多次的更新換代。相比于人工采樣，機械采樣機不僅采樣精密度高、采樣更具有代表性，且可減少勞動強度[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中最為重要、也是技術難度最大的工種[6]。對于同一種煤，不同的制樣員制備的煤樣在化驗分析后存在一定的差異，為了解決該問題，全自動制樣系統(tǒng)應運而生。

1 煤炭全自動制樣系統(tǒng)簡介

不同廠家生產的全自動制樣系統(tǒng)雖存在差異，但其基本原理一致。全自動制樣系統(tǒng)根據GB/T 474—2008、GB/T 19494.2—2004，結合PLC控制系統(tǒng)自動實現對所采煤樣的輸送、樣品編碼、稱重、破碎、縮分、干燥、封裝、除塵等工藝[7]。

煤炭全自動制樣系統(tǒng)的主要流程和總體的設計理念如圖1所示。

2 煤炭全自動制樣系統(tǒng)的優(yōu)點

(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個煤樣的制備，全自動制樣機的使用大大減輕了制樣人員的工作強度，有效地規(guī)避了人為因素造成的樣品污染[8]。與采樣機進行無縫連接的全自動制樣系統(tǒng)更是實現了采制全過程自動化，降低了送樣人員的勞動強度。

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

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

3 系統(tǒng)在使用過程中存在的問題

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

(1)存在嚴重的漏煤現象。在對山東某電廠全自動制樣系統(tǒng)進行性能試驗時，確定入料質量范圍是(20～70)kg，共25組樣品。通過對入料量與各級所得煤樣質量相加的差值得出，差值的范圍在(-0.16～9.48)kg，平均的差值是2.95 kg，具體數據顯示如圖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)破碎機過破碎及磨損嚴重則導致樣品代表性差。目前常用于全自動制樣系統(tǒng)的破碎機類型包括臥式環(huán)錘、立式環(huán)錘、雙級錘式、對輥式，出料粒度不符合要求會嚴重影響縮分單元取樣的代表性。

圖2 山東某電廠全自動系統(tǒng)入料出料差值圖

① 過破碎。一級破碎一般為6 mm破碎，破碎后煤樣的用途之一就是用于取全水分樣。在對某品牌全自動制樣系統(tǒng)的一級破碎機出料粒度進行篩分試驗后發(fā)現，其6 mm篩上物質量百分比為0.00%，3 mm篩上物質量百分比為11.98%，說明其破碎機出料粒度介于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制樣機制取得到機器樣,用Mtj表示；另外一份煤樣人工用6 mm破碎機破碎后縮分至1.25 kg，得到參比樣，用Mtc表示；6 mm破碎機的過篩率為97.12%。機器樣與參比樣同時進入烘箱進行全水分化驗，試驗結果見表1。

表1 機器樣與參比樣的全水對比值

Table 1 Total moisture contrast value of machine sample and reference

序號機器樣Mtj/%參比樣Mtc/%d/%d2序號機器樣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組數據的對比，機器樣的全水值均小于參比樣的全水值，說明過度破碎會降低煤樣的全水值。

② 破碎機磨損嚴重。全自動制樣系統(tǒng)的所有縮分部件開口尺寸均根據其對應的煤樣標稱最大粒度確定，而煤樣的最大標稱粒度與破碎機的出料粒度為對應。當破碎機磨損嚴重并導致出料粒度嚴重大于其標稱粒度，則縮分單元的取樣代表性將受到嚴重的影響。

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

(4)故障率高。目前市面上全自動制樣系統(tǒng)的自動化程度較高，造成其故障率的增加，經常出現一些非性能原因的故障，導致制樣流程無法正常進行。

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

(6)管理不到位。電廠對設備管理的重視程度不夠，如當設備出現故障時，無法及時查明具體存在的問題并進行檢修；通知廠家進行維修則會耗費大量的時間和金錢，影響全自動制樣系統(tǒng)的使用率，無法滿足設備正常運行的基本條件。

4 解決措施

全自動制樣系統(tǒng)的產生體現了煤樣制備過程數字化、網絡化和自動化的基本內涵，盡管存在不足之處，但還需積極改進。對于全自動制樣系統(tǒng)的使用，提出以下方面的建議:

(1)運行人員需加強對設備的性能監(jiān)測。對每個煤樣的入料質量和各級出料質量進行全監(jiān)測，檢查其是否滿足國標要求；一周對全自動制樣系統(tǒng)的出料粒度進行篩分試驗。如若不滿足國標要求，需及時上報檢修人員。對于出現的故障需在上報檢修的同時進行記錄，并關注解決故障的途徑。

(2)檢修人員需提高自身對系統(tǒng)設備的檢修能力。全自動制樣系統(tǒng)是集機械化、自動化為一體的新型設備，因此需培養(yǎng)專業(yè)的檢修人員對其運行狀態(tài)及影響其安全、可靠運行的因素綜合分析能力，真正做到“應修必修、修必修好”，并明晰故障分類，記錄解決故障的方法，再出現同類問題時應減少故障源的排查時間。在此基礎上最大限度地提高全自動制樣系統(tǒng)的使用率，降低人為干預，提高經濟效益。

(3)管理人員需建立健全管理體系。管理人員對于煤炭全自動制樣系統(tǒng)應建立1套完整的管理體系，嚴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；并加強現場巡查，及時發(fā)現和處理設備運行故障或異常；對于易耗品，電廠應有相應的備品、備件，減少采購時間并定期做好設備的保養(yǎng)維護工作。定期舉行關于系統(tǒng)的技術交流培訓工作，提升運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發(fā)現異常。

5 結 語

綜上所述，煤炭全自動制樣系統(tǒng)的制樣流程符合國標要求且可實現煤樣采制化分離，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)定性也給設備的使用及檢修人員帶來新的困擾。在設備廠家進一步完善設備構造的同時，對火電企業(yè)提出加強設備性能監(jiān)測、提高設備檢修能力和健全設備管理體系等解決措施，希望能夠提高煤炭全自動制樣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行率，并延長其使用壽命。