自動(dòng)采樣機(jī)在斜溝選煤廠原煤采制中的應(yīng)用

牛秀榮，回尹斌

（晉興公司斜溝煤礦選煤廠，山西呂梁 033602）

1 概 述

斜溝煤礦選煤廠是晉興能源有限責(zé)任公司建設(shè)的現(xiàn)代化礦井型選煤廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力15.00 Mt／a，入廠原煤設(shè)計(jì)最大粒度為150 mm，實(shí)際粒度可達(dá)200 mm，膠帶輸煤量1700 t／h左右。初期在原煤采樣環(huán)節(jié)為人工采樣，采樣工具為240 mm×300 mm的方鐵鍬，未達(dá)到最大粒度的3.0倍這一要求；而且采樣點(diǎn)設(shè)置在原煤膠帶給煤機(jī)出料口，采集煤樣的區(qū)域有限，也無法滿足全方位采樣的要求。此外，人工采樣過程因人而異，不同的人員采取煤樣的手法有所不同，也造成了采樣結(jié)果的不同；而且人工采樣的穩(wěn)定性很難保證，操作人員受外部因素的影響較大，采樣工具、采樣頻率以及周邊環(huán)境等等都會(huì)對(duì)人產(chǎn)生干擾，人為誤差更容易導(dǎo)致質(zhì)量檢測(cè)出現(xiàn)偏差。為了解決這些問題，準(zhǔn)確掌握入廠原煤質(zhì)量情況，選煤廠在入廠原煤膠帶上安裝了自動(dòng)采樣系統(tǒng)。通過自動(dòng)機(jī)械方式截取煤流橫斷面，自動(dòng)完成采樣、破碎、縮分、收集等工序，再對(duì)煤樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，從而獲得準(zhǔn)確的原煤質(zhì)量指標(biāo)。整個(gè)過程由機(jī)械自動(dòng)控制，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，避免人為操作誤差，保證了所采取煤樣的代表性，為指導(dǎo)洗選生產(chǎn)提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考。

2 自動(dòng)采樣機(jī)系統(tǒng)及參數(shù)

系統(tǒng)設(shè)備主要由初級(jí)采樣機(jī)、初級(jí)膠帶機(jī)、斗提機(jī)、破碎機(jī)（錘式破碎機(jī)）、次級(jí)膠帶機(jī)、二級(jí)采樣機(jī)、樣品收集器等組成；電氣部分由采制樣控制柜、兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作盒、電機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器件等組成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)器件有初級(jí)采樣機(jī)位置檢測(cè)開關(guān)、堵塞開關(guān)、初級(jí)膠帶機(jī)零速開關(guān)、二級(jí)采樣機(jī)位置開關(guān)、次級(jí)膠帶機(jī)零速開關(guān)、斗提機(jī)零速開關(guān)、樣品收集器位置開關(guān)等（見圖1）。

圖1 自動(dòng)采樣機(jī)示意

自動(dòng)采樣機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 自動(dòng)采樣機(jī)技術(shù)參數(shù)

3 采樣方案的制定

根據(jù)優(yōu)質(zhì)高效選煤廠日常生產(chǎn)檢查要求，原煤至少每4 h進(jìn)行一次快速檢測(cè)。

3.1 子樣數(shù)目

根據(jù)GB474-2008，規(guī)定標(biāo)稱最大粒度為150 mm時(shí)，一般共用煤樣需要2600 kg。

選煤廠原煤采樣裝置初級(jí)子樣量：

式中：C——煤的流量， t／h；

b——采樣器開口尺寸，mm；vb——原煤膠帶速度， m／s。

將實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)帶入公式中，則：

由此可見，需要的子樣數(shù)不少于55個(gè)。

3.2 采樣時(shí)間間隔

子樣的分布采用等時(shí)間間隔方式，其間隔由下式確定：

式中：T——時(shí)間間隔，min；

Q——采樣單元， t；

G——煤流量， t／h；

N——子樣個(gè)數(shù)。

如果原煤流量在1700 t／h左右，按照4 h一個(gè)采樣單元，最多可達(dá)到6800 t，將實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)代入公式中，則：

3.3 最終試樣量

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，制定的采樣方案為：以4 h為一個(gè)采樣單元，每4 min采一個(gè)子樣，每個(gè)子樣47 kg，由裝置進(jìn)行二級(jí)縮分破碎，可將試樣破碎至小于6 mm。根據(jù)國標(biāo)要求，標(biāo)稱粒度為6 mm的煤樣量至少達(dá)到3.75 kg。

3.4 采樣精密度核對(duì)

根據(jù)GB／T 19494.3-2004《煤炭機(jī)械化采樣第3部分：精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn)》，對(duì)每臺(tái)自動(dòng)采樣機(jī)實(shí)行的采樣方案進(jìn)行了雙份采樣方法的精密度測(cè)定。隨機(jī)采取10份原煤樣進(jìn)行雙份分析測(cè)定水分、灰分，數(shù)據(jù)列于表2。精密度范圍計(jì)算因素列于表3。

表2 采樣方法精密度試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

用精密度點(diǎn)估算值P和因數(shù)aL、au（與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的自由度f有關(guān)）計(jì)算出精密度的上、下限：

精密度上限：auP=1.75×0.304%=0.53%；

精密度下限：aLP=0.70×0.304%=0.21%。

在95%置信概率下，10份原煤的真實(shí)精密度落在0.21%和0.53%之間。由此表明，該采樣方案可達(dá)到精密度要求。

4 自動(dòng)采樣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

（1）斜溝選煤廠原煤入洗量大，原煤中大塊物料多，為此該廠將自動(dòng)采樣機(jī)采樣斗設(shè)計(jì)為最大標(biāo)稱粒度的3倍，符合國標(biāo)規(guī)定要求；還將自動(dòng)采樣器設(shè)置在入廠膠帶中部，利用采樣斗截取煤流橫斷面，使整個(gè)斷面都能進(jìn)入到采集的煤樣中，采樣代表性強(qiáng)。

表3 精密度范圍計(jì)算因素

（2）利用膠帶走廊下的空間，根據(jù)采樣要求，選擇、安裝所需的自動(dòng)采樣系統(tǒng)，采用順煤流方向布置，節(jié)能降耗。

（3）與原煤膠帶給煤機(jī)閉鎖，保證啟停機(jī)的自動(dòng)連鎖運(yùn)作，同時(shí)在出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)自動(dòng)停煤，防止事故的進(jìn)一步惡化。

（4）在初級(jí)給料膠帶頭設(shè)置安裝除鐵器，防止鐵器等雜物進(jìn)入破碎機(jī)對(duì)設(shè)備造成損壞。

（5）煤樣通過逐級(jí)破碎、縮分，均勻采樣，提高煤樣采集精密度，保證采集的代表性和有效性，試驗(yàn)樣定時(shí)、定量收集，廢棄物料通過提升斗排至入廠煤流中，以減少浪費(fèi)。

（6）全過程采用機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)，防止人為誤差，提高采樣效率，保證采樣的準(zhǔn)確性。自動(dòng)采樣系統(tǒng)按國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按規(guī)定要求設(shè)置采集操作程序，采樣精密度高。

（7）減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了職工的工作安全。自動(dòng)采樣系統(tǒng)選擇使用的采樣斗以國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，全斷面采取入洗原煤樣，整個(gè)工序采用機(jī)械作業(yè)，采取足夠的煤樣量，在保證采樣精密度的同時(shí)，也保障了職工的人身安全。

5 自動(dòng)采樣機(jī)的缺點(diǎn)及整改措施

（1）在使用過程中，煤流中摻雜的小螺栓、鐵絲等雜物易干擾初級(jí)破碎機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成破碎機(jī)卡死，出現(xiàn)煤流堵塞現(xiàn)象。

改進(jìn)措施：由于落煤口處堆煤較厚，除鐵器不能有效清除煤中鐵器雜物，當(dāng)煤流均勻攤開后，除鐵效果明顯變好。為此，首先將原有自動(dòng)采樣機(jī)初級(jí)給料膠帶上方的除鐵器位置向后平移400 mm，以遠(yuǎn)離溜槽出口堆煤處；其次根據(jù)最大標(biāo)稱粒度（150 mm），將除鐵器安裝高度降低，降至距運(yùn)轉(zhuǎn)膠帶300 mm處，使其在不干擾煤流正常移動(dòng)的情況下，盡可能接近煤流，達(dá)到最佳除鐵效果。

（2）由于自動(dòng)采樣系統(tǒng)為全封閉狀態(tài)，采取收集的煤樣自動(dòng)經(jīng)過破碎縮分處理，粒度質(zhì)量都有所變化，無法進(jìn)行下一步的試驗(yàn)分析（如篩分、浮沉試驗(yàn)等）。

改進(jìn)措施：一是設(shè)置膠帶反轉(zhuǎn)運(yùn)行，在初級(jí)給料膠帶機(jī)尾增設(shè)下料溜槽，同時(shí)在溜槽彎頭上方2 m處設(shè)置30°傾斜板，用于緩沖煤流下落速度，減少塊煤破碎程度；二是精準(zhǔn)積累月綜合煤樣，使煤樣粒度組成不受過多干擾變化，確保下一步試驗(yàn)分析的準(zhǔn)確性；三是在下料溜槽底部增設(shè)煤樣收集箱。

（3）自動(dòng)采樣系統(tǒng)存在如下問題：① 初級(jí)、二級(jí)、三級(jí)給料膠帶跑料嚴(yán)重，導(dǎo)致膠帶跑偏；②觀察口密封不嚴(yán)；③ 初級(jí)、二級(jí)破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中漏煤；④ 斗提機(jī)軸承處漏煤。這些現(xiàn)象導(dǎo)致空氣中煤塵大，崗位工人衛(wèi)生清理量大。

整改措施：①更換初采膠帶兩側(cè)擋煤板和清掃器，對(duì)膠帶底部進(jìn)行密封；② 在二采、三采膠帶末端設(shè)置擋煤板、更換膠帶兩側(cè)擋煤板，對(duì)膠帶機(jī)頭進(jìn)行密封；③ 在各觀察口、斗提機(jī)軸承處打膠密封，防止設(shè)備運(yùn)行時(shí)煤塵外漏；

（4）樣品集樣箱運(yùn)行過程中感應(yīng)器定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致下料煤樣不能準(zhǔn)確進(jìn)入集樣桶，煤樣拋灑嚴(yán)重。

整改措施：將原集樣箱拆除，直接在下料溜槽口放置一個(gè)集樣桶，使煤樣準(zhǔn)確進(jìn)入集樣桶，不但方便取樣，還減少了職工打掃衛(wèi)生的強(qiáng)度。

6 結(jié) 語

斜溝煤礦選煤廠安裝使用原煤自動(dòng)采樣系統(tǒng)后，提高了工作效率，增強(qiáng)了采樣的精密度，增加了煤炭質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，為及時(shí)準(zhǔn)確反映原煤質(zhì)量情況提供了保障，為安排調(diào)節(jié)生產(chǎn)提供了更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；此外，在減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，還提高了人員崗位操作安全系數(shù)，為今后選煤廠全面推行自動(dòng)化煤質(zhì)檢測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。