新型煤質(zhì)快速檢測技術(shù)的實踐應(yīng)用

梁小娟

(西山煤電（集團）有限公司屯蘭選煤廠，山西 古交 030206 )

西山煤電（集團）有限公司屯蘭選煤廠是山西古交礦區(qū)設(shè)計規(guī)劃建設(shè)的一座特大型主焦煤選煤廠，年入洗原煤500萬t。屯蘭選煤廠洗選入廠毛煤后，產(chǎn)品根據(jù)不同的情況分類進入到運銷車間，配煤后使用快速定量裝車站進行單點裝車。當前因運銷車間煤質(zhì)波動而檢測不準的問題，導(dǎo)致商品煤裝車合格率較低，嚴重影響了該選煤廠的經(jīng)濟效益。

1 存在的問題及原因分析

屯蘭選煤廠裝車合格率只有52%，分析原因如下：

（1）基于成煤環(huán)境和條件不同，形成了煤炭賦存狀況上的差異。屯蘭礦井田內(nèi)，不同采區(qū)，不同煤層，其煤質(zhì)的變化和區(qū)別也非常明顯。加之井下各采區(qū)工作循環(huán)進度不同步，每個工作面在一個班的不同時間內(nèi)，出煤量也有很大波動，故而致使井口出煤不論在數(shù)量上還是質(zhì)量上，都是不均勻的，因此毛煤熱值的波動較大，甚至于每個班的點樣在±600cal/g范圍內(nèi)波動。

（2）運輸車間產(chǎn)品化驗結(jié)果滯后，無法實時準確掌握配煤結(jié)果。當前選煤廠的系統(tǒng)洗選達700萬t/a，超過了500萬t/a的設(shè)計能力，導(dǎo)致運銷車間無法準確掌握產(chǎn)品存儲及化驗結(jié)果，從而出現(xiàn)盲裝現(xiàn)象，同時影響下一列車的配煤裝車。

（3）煤質(zhì)檢驗方法落后，無法適應(yīng)煤質(zhì)波動較大的檢測。該選煤廠生產(chǎn)及裝車都是基于自動采樣器在膠帶機中部進行采樣，送化驗室常規(guī)化驗，生產(chǎn)及裝車點樣的結(jié)果都需要在1～2h內(nèi)報出，檢測結(jié)果要滯后生產(chǎn)1～2h。

以上原因?qū)е铝诉x煤廠運輸車間商品煤的質(zhì)量波動較大，商品煤配出熱值不準，造成了熱值的嚴重浪費，在經(jīng)濟損失的同時損害了選煤廠的產(chǎn)品形象。

為解決煤質(zhì)實時快速檢驗問題，選煤廠決定在運銷車間采用TG800快速工業(yè)分析儀進行煤質(zhì)檢測的工業(yè)試驗。

2 TG800快速工業(yè)分析儀結(jié)構(gòu)及原理分析

圖1為TG800快速工業(yè)分析儀實施方式的結(jié)構(gòu)連接示意圖，圖2為水分測試單元實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 測試方法結(jié)構(gòu)連接示意圖

圖2 水分測試單元結(jié)構(gòu)示意圖

該設(shè)備包括水分測試單元、灰分測試單元和揮發(fā)分測試單元，利用獨立的設(shè)置技術(shù)測試樣品的水分、灰分和揮發(fā)分。該分析儀中的水分測試單元、灰分測試單元和揮發(fā)分測試單元之間，除了使用的傳感器以及加熱爐組件有所差別之外，其他的同類型部件可以相同，以水分測試單元為案例進行分析。

水分測試單元包括第一加熱爐組件，通過第一天平對樣品進行稱重。樣品放置在水分坩堝內(nèi)，第一天平放置在第一升降平臺下部，水分坩堝放置在第一送樣盤機構(gòu)，第一送樣桿安裝在第一天平的天平支架上，通過第一電機帶動第一升降平臺上升或下降，使水分坩堝進入第一加熱爐組件進行水分測試，或離開第一加熱爐組件。溫度傳感器設(shè)置在第一加熱爐組件，用于測試溫度，第一升降平臺通過第一絲桿被第一電機帶動進行上下移動。水分測試單元，只需要通過第一加熱爐組件下部的開口通過第一送樣盤機構(gòu)將樣品送入即可，而無需將第一加熱爐組件進行改造。

快速工業(yè)分析儀中，每一個測試單元均由天平、送樣桿、放樣盤機構(gòu)、坩堝、加熱爐組件和升降平臺組成，送樣桿安裝在天平支架上面，放樣盤機構(gòu)和加熱爐組件安裝在升降平臺上。有所不同的是，將水分測試傳感器、灰分測試傳感器以及揮發(fā)分測試傳感器分別獨立安裝在三個測試單元，每個測試單元僅僅負責(zé)測試樣品的三項測試內(nèi)容中的其中一項，而不像現(xiàn)有技術(shù)中使用低溫爐測試水分，使用高溫爐測試灰分和揮發(fā)分，測試灰分和揮發(fā)分使用同一高溫爐，不僅有先后順序，不能同時測量。另外，送樣桿無需穿過低溫爐，就無需對現(xiàn)有的低溫爐進行改造，減少了改造成本，而且送樣桿無需穿過低溫爐就使得無需對低溫爐穿孔，使得其密閉性能更好，測試結(jié)果更加精確。

采用并行測試水分、灰分和揮發(fā)分，三個指標測試時間等于水分、灰分和揮發(fā)分三個測試時間的最大值，三個指標測試時間小于20min，比現(xiàn)有方案測試時間40min縮短了一半。

3 實踐應(yīng)用試驗過程分析

3.1 安裝檢測位置的選擇與確定

TG800快速工業(yè)分析儀檢驗設(shè)備引入后，前期進行了安裝檢測位置的選擇試驗。經(jīng)過考察分析，制定了三個取樣安裝檢測方案：

（1）檢驗設(shè)備安裝在末煤膠帶中部采樣機的給料膠帶上，采集的煤樣經(jīng)破碎、縮分后，進入到快速工業(yè)分析儀進行檢測。初步試驗結(jié)果表明：檢驗設(shè)備經(jīng)靜態(tài)測試和動態(tài)測試的對比試驗發(fā)現(xiàn)測量值與化驗值誤差較大，不宜采用。

（2）檢驗設(shè)備安裝在裝車膠帶的端部采樣機上，經(jīng)破碎及二次采樣后進行檢測。初步試驗結(jié)果表明：檢驗設(shè)備經(jīng)靜態(tài)測試和動態(tài)測試的對比試驗發(fā)現(xiàn)測量值與化驗值誤差較大，不宜采用。

基于以上兩種檢測方式中的測量值與化驗值誤差較大的結(jié)果，分析原因可能是由于采樣的頻率較低、周期較長而導(dǎo)致的，因此設(shè)計了第三種檢測方案。

（3）檢驗設(shè)備安裝在裝車膠帶采樣機棄樣端進行取樣及檢測試驗。初步試驗結(jié)果表明：檢驗設(shè)備經(jīng)靜態(tài)測試和動態(tài)測試的對比試驗發(fā)現(xiàn)測量值與化驗值誤差較小，可以采用該種安裝辦法進行設(shè)備的工業(yè)試驗。

3.2 裝車站裝車膠帶采樣機棄樣端實踐應(yīng)用

采用皮帶端部采樣機采樣，優(yōu)點在于：大大提高了采樣頻率，采樣周期為55s，棄樣量約75kg，安裝溜槽棄樣落入裝車緩沖倉內(nèi)。

3.2.1 新型煤質(zhì)檢測設(shè)備的安裝

2017年1月開始進行設(shè)備的改造和安裝。皮帶運輸上增設(shè)一條小膠帶和溜槽裝置，采樣后的棄樣順利落入緩沖倉中；在小膠帶上設(shè)置煤流成形裝置，同時預(yù)留檢驗設(shè)備的安裝空間，并留出安裝煤質(zhì)檢測設(shè)備的空間；小膠帶采用變頻驅(qū)動，保障小膠帶啟動、停止、運行的穩(wěn)定性，符合快速工業(yè)分析儀檢驗測量要求。2017年3月，TG800快速工業(yè)分析儀安裝并調(diào)整完畢，開始在運銷車間裝車配煤使用。

3.2.2 檢測結(jié)果對比分析

（1）TG800快速工業(yè)分析儀檢測結(jié)果與化驗結(jié)果對比分析

靜態(tài)煤樣的灰分對比測量數(shù)據(jù)，經(jīng)擬合如圖3所示。

圖3 靜態(tài)煤樣的灰分對比數(shù)據(jù)擬合圖

2017年4月5日～4月6日測量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 運銷車間裝車灰分儀熱值與實驗室化驗值對比分析

從表1數(shù)據(jù)知，裝車灰分儀和實驗室化驗熱值差距較小，測量效果比較理想。

3.2.3 運銷車間裝車合格率分析

針對運銷車間采用TG800快速工業(yè)分析儀檢測煤質(zhì)前后裝車的合格率進行了對比分析。統(tǒng)計2017年3月1日至2017年8月31日、2016年9月1日至2017年2月28日屯2、屯3、屯4煤的熱值、合格率及比例，如表2所示。

表2 屯蘭選煤廠運銷車間裝車合格率對比分析

從表2可知，TG800快速工業(yè)分析儀應(yīng)用后，運銷車間裝車合格率從52.68%提高到了83.36 %，相較使用前提高30.68%，屯2、屯3和屯4煤的熱值共節(jié)約近110kcal/kg。因此可以推定TG800快速工業(yè)分析設(shè)備對于運銷車間的裝車合格率是有明顯效果的。

4 總結(jié)

TG800快速工業(yè)分析儀檢測設(shè)備在屯蘭選煤廠已有近1年半的使用時間，整體來看該設(shè)備運行穩(wěn)定，檢測結(jié)果良好，能有效地提高運銷車間裝車合格率，能有效地節(jié)約各煤種熱值，對配煤裝車有很好的指導(dǎo)意義。該快速工業(yè)分析儀的應(yīng)用對于控制該選煤廠的產(chǎn)品質(zhì)量、提高洗選效率起到了積極的作用，同時還降低了化驗實驗室人員的勞動強度，可以起到減人增效的作用。