淺談提高入廠煤人工采樣精密度的方案及改進(jìn)

于文濤，范志斌，武玉霞，劉 欣，李金鋮

(1.河北省電力研究院 石家莊 050021;2.河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司 石家莊 050400;3.河北科技大學(xué) 石家莊 050021)

0 引言

現(xiàn)在煤炭市場(chǎng)日趨緊張，煤炭價(jià)格居高不下，礦方發(fā)給發(fā)電企業(yè)的煤量減少，不能滿足發(fā)電企業(yè)的需求。發(fā)電企業(yè)不得不由原來的直接礦方供煤轉(zhuǎn)為從中間商手中購煤，但是通過中間商供煤，便會(huì)出現(xiàn)煤場(chǎng)難以管理、煤質(zhì)大幅下降、煤耗增加等現(xiàn)象。在巨大的利益驅(qū)使下，少數(shù)煤炭經(jīng)營者將煤矸石、水、碎石子混入煤中進(jìn)行銷售，嚴(yán)重?fù)p害了發(fā)電企業(yè)的利益，同時(shí)也給發(fā)電企業(yè)燃料質(zhì)量控制帶來了新的挑戰(zhàn)。如何既花了錢，又能夠買到合格的煤炭，成為了當(dāng)前的一個(gè)重要的問題。

1 人工采樣方案

為了準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)煤炭質(zhì)量，需要從幾千噸甚至上萬噸的煤炭中采集少量的樣品，最終縮制成100 g左右的分析樣品，要使之能夠代表這批煤炭的平均質(zhì)量與特性，就必須遵循一定的原則采用科學(xué)的方法。

所獲得的檢驗(yàn)結(jié)果的誤差由采樣、制樣和化驗(yàn)三部分組成，如果用方差來表示，則采樣誤差最大，約占總誤差的80%;制樣誤差次之，約占16%;化驗(yàn)誤差最小，約占4%?？梢?，正確的采制樣是電廠燃料質(zhì)量鑒定中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是獲得可靠分析結(jié)果的必要前提。

對(duì)一批次的煤進(jìn)行采取，首先要確定采樣方案?，F(xiàn)行的人工采樣的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB 475－2008《商品煤樣人工采取方法》，該標(biāo)準(zhǔn)將采樣方案分為基本采樣方案和專用采樣方案。

1.1 基本采樣方案

基本采樣方案的基本原則包括正確劃分采樣單元、確定采樣精密度、計(jì)算最少子樣數(shù)目、最小子樣質(zhì)量、子樣點(diǎn)的分布以及正確選用采樣工具等。

1.1.1 采樣單元的劃分

采樣單元是指從一批(班、組)煤中采取一個(gè)總體的煤量，一批煤可以是一個(gè)采樣單元，也可是多個(gè)采樣單元。采樣單元的劃分方法如下:

(1)精煤和特種工業(yè)用煤，按品種、分用戶以1 000 t(±100 t，下同)為一采樣單元，其他煤按品種、不分用戶以1 000 t為一采樣單元。

(2)進(jìn)出口煤按品種、分國別以交貨量或一天的實(shí)際運(yùn)量為一采樣單元。

(3)運(yùn)量超過1 000 t或不足1 000 t時(shí)，可以按實(shí)際運(yùn)量為一采樣單元。如需進(jìn)行單批煤質(zhì)量核對(duì)，應(yīng)對(duì)同一采樣單元進(jìn)行采樣、制樣和化驗(yàn)。

1.1.2 采樣精密度

采樣精密度是指單次采樣測(cè)定值與對(duì)同一煤(同一來源，相同性質(zhì))進(jìn)行無數(shù)次采樣的測(cè)定值的平均值的差值(在95%概率下)的極限值。原煤、篩選煤、精煤和其他洗煤(包括中煤)等產(chǎn)品的采樣精密度規(guī)定見表1。

表1 采樣精密度

1.1.3 子樣數(shù)目

(1)1 000 t原煤、篩選煤、精煤及其他洗煤(包括中煤)和粒度大于100 mm的塊煤應(yīng)采取的最少子樣數(shù)目規(guī)定于表2。

表2 基本采樣單元最少子樣數(shù)

(2)當(dāng)煤量超過1000t的子樣數(shù)目，按下式計(jì)算:

式中，N為實(shí)際應(yīng)采子樣數(shù)目，個(gè);n為表2規(guī)定的子樣數(shù)目，個(gè);m為實(shí)際被采煤量，t。

(3)當(dāng)煤量少于1 000 t時(shí)，子樣數(shù)目根據(jù)表2規(guī)定數(shù)目按比例遞減，但最少不能少于表3規(guī)定的數(shù)目。計(jì)算公式如下:式中:N為實(shí)際應(yīng)采子樣數(shù)目，個(gè);n為表2規(guī)定的子樣數(shù)目，個(gè);m為實(shí)際被采煤量，t。

表3 煤量少于1 000 t的最少子樣數(shù)

因?yàn)榛静蓸臃桨杆幕疽?，如采樣精密度要求、采樣單元的劃分、子樣?shù)、子樣量、采樣點(diǎn)的選擇及采樣工具均在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定。如果實(shí)施人員按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項(xiàng)要求操作，理應(yīng)有95%的可能采取到有代表性的煤樣。

1.2 專用采樣方案

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 475－2008《商品煤樣人工采取方法》在下列情況下設(shè)計(jì)專用采樣方案:

(1)采樣精密度用灰分以外的煤質(zhì)特性參數(shù)表示時(shí);

(2)要求的灰分精密度值小于基本采樣方案的精密度時(shí);

(3)經(jīng)有關(guān)各方同意另行設(shè)計(jì)采樣方案時(shí)。

專用采樣方案實(shí)施前，建立專用采樣方案的基本程序就包括10項(xiàng)之多，其中確定煤的最大粒度，測(cè)定煤的變異性(即煤的初級(jí)子樣方差和采樣單元方差)和制樣與化驗(yàn)方差就十分的費(fèi)事費(fèi)時(shí)，如煤的變異性不用假定值，其與實(shí)際情況的差值又可能很大，很難保證采樣的代表性。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 475－2008中規(guī)定無論基本采樣方案或?qū)Ｓ貌蓸臃桨付紤?yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)附錄C規(guī)定進(jìn)行精密度和偏倚試驗(yàn)。

按照附錄C的規(guī)定可以這樣做:電廠每天都要對(duì)入廠煤進(jìn)行采樣，我們可以以一個(gè)礦點(diǎn)每天的來煤量為一個(gè)采樣單元，采樣的過程中將奇數(shù)子樣合并為一個(gè)試樣，將偶數(shù)子樣合并為一個(gè)試樣，得到一對(duì)試樣。按照此方法至少采取10個(gè)采樣單元的子樣，得到至少10對(duì)雙份試樣。對(duì)各對(duì)試樣進(jìn)行干基灰分的測(cè)定，然后按照附錄C中規(guī)定例行子樣數(shù)雙份采樣法進(jìn)行核算就可以了，此方法不會(huì)增加電廠人員的勞動(dòng)量又可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

2 方案改進(jìn)

上述兩種方案只是對(duì)煤質(zhì)比較均勻時(shí)適用，但是現(xiàn)階段電廠對(duì)市場(chǎng)煤的需求很大。大部分市場(chǎng)煤的煤質(zhì)極不不均勻，也就是說每一批次的煤的初級(jí)子樣方差和采樣單元方差都不同。在這種情況下怎樣做才能保證能夠達(dá)到國標(biāo)要求的精密度呢?

根據(jù)電廠的實(shí)際情況筆者發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問題，根據(jù)問題提出了改進(jìn)意見:

(1)要嚴(yán)格按照國標(biāo)規(guī)定的要求選擇采樣工具，每個(gè)子樣的子樣量要符合要求。

(2)適當(dāng)增加子樣數(shù)。例如，現(xiàn)在電廠以每天來煤量為一個(gè)采樣單元進(jìn)行化驗(yàn)，采樣單元方差為零，只要實(shí)際采取的子樣數(shù)可以比基本采樣方案確定的子樣數(shù)高1倍，在同等的精密度條件下，其子樣方差基本上也提高了1倍，這就相當(dāng)于煤的不均性也增加了1倍。這就說明，在煤質(zhì)不均勻的時(shí)候，增加子樣數(shù)更能達(dá)到預(yù)期的精密度。

(3)采用隨機(jī)采樣法。由于各電廠大多采用系統(tǒng)采樣法，這種方法的弊端之一，就是容易給供煤方摻假提供條件;因此建議采用隨機(jī)采樣法，采樣最好在卸車以后，用鏟車分不同方向和不同深度將整車煤鏟平，然后在截面上進(jìn)行隨機(jī)采樣。

(4)汽車來煤要根據(jù)汽車的載重進(jìn)行布點(diǎn)。例如，載重30 t采取2個(gè)子樣，載重45 t就應(yīng)該采取3個(gè)子樣。

3 改進(jìn)后的實(shí)施效果

對(duì)河北南網(wǎng)各發(fā)電企業(yè)進(jìn)行走訪發(fā)現(xiàn)在入廠煤人工采樣方面或多或少的存在一些問題，通過對(duì)以上幾點(diǎn)方案進(jìn)行推廣，有效遏制了如夾層煤、蓋帽煤、分裝煤等摻雜使假現(xiàn)象，使入廠煤的采樣精密度得到了提高，對(duì)鍋爐的正常運(yùn)行提供了保障，維護(hù)了發(fā)電企業(yè)的利益，得到了各發(fā)電企業(yè)好評(píng)。

4 結(jié)束語

提高采樣的精密度不僅需要規(guī)范的流程，而且需要有先進(jìn)的管理手段和方法。在煤場(chǎng)僅僅依靠人員的管理是不夠的，還需要按照監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行輔助的管理，這樣即可以幫助查找問題、分析問題、挽回?fù)p失，又可以對(duì)那些少數(shù)損害企業(yè)利益的人員進(jìn)行威懾。

［1］GB 475－2008，商品煤樣人工采取方法［S］.

［2］周桂萍，劉吉武，范志斌等.電廠燃料［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［3］楊磊，孫強(qiáng)，王化，等.林源活性物質(zhì)提取生產(chǎn)中固形剩余物的熱解利用［J］.森林工程，2009，25(2):5－8.

［4］方天沐，杜惠敏，李天榮.燃料分析技術(shù)問答［M］.北京:中國電力出版社，2005.