煤樣制備方法不同破碎過(guò)程的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

楊曉良

摘要：隨著北方港口煤質(zhì)檢驗(yàn)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，大型煤炭企業(yè)紛紛將煤炭檢驗(yàn)業(yè)務(wù)，采取引入多家第三方檢驗(yàn)單位利用相互競(jìng)爭(zhēng)的方式進(jìn)行。但由于各自的檢驗(yàn)單位在煤樣制備方法上的不同、設(shè)備流程的不同造成各自化驗(yàn)結(jié)果存在一定差異，為此我們選取國(guó)內(nèi)主流動(dòng)力煤種，“神華混煤”為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，探究其制樣環(huán)節(jié)在不同制備方法，不同設(shè)備的條件下對(duì)化驗(yàn)結(jié)果的影響，文章分別用濕煤破碎機(jī)、普通錘式破碎機(jī)、聯(lián)合制樣機(jī)三種不同制樣設(shè)備進(jìn)行樣品制備并進(jìn)行化驗(yàn)，對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明聯(lián)合制樣機(jī)制備的樣品全水值明顯高于濕煤破碎機(jī)和普通錘式破碎機(jī)制備的全水值，并且呈一致性表現(xiàn)，同時(shí)也是造成熱值偏差的主要原因。

關(guān)鍵詞：神華煤;制樣設(shè)備;數(shù)據(jù)對(duì)比

中圖分類號(hào)：TQ536 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2020）04-0-02

前言

煤質(zhì)分析是指從煤炭試樣的采取，煤樣的制備到分析實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。欲得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，在煤樣的制備過(guò)程中我們應(yīng)在不改變煤樣組成和特性的條件下將之制成供實(shí)驗(yàn)室分析實(shí)驗(yàn)的分析試樣。在煤樣的每個(gè)基本制樣階段，可分為干燥、破碎、混合和縮分。在破碎的過(guò)程中，不同型號(hào)的破碎機(jī)對(duì)煤樣的制備有不同的影響。為尋找濕煤破碎機(jī)、普通錘式破碎機(jī)、聯(lián)合制樣機(jī)制樣三種不同制樣設(shè)備對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果的影響，天津分公司制定了“制樣對(duì)比方案”，查找不同制樣方式對(duì)煤樣全水份和熱值的變化規(guī)律，為指導(dǎo)后期化驗(yàn)工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

一、制樣設(shè)備現(xiàn)狀

目前北方港口各檢驗(yàn)單位主流破碎機(jī)基本分為顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)以及自動(dòng)化程度更高的聯(lián)合制樣機(jī)。以上三種破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)煤種的水份適應(yīng)性較好，尤其是雨季濕粘煤制備過(guò)程中不易沾壁、堵煤，且易清理。缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低，需人工輔助參與作業(yè)。

當(dāng)然，隨著近幾年人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，部分熱電廠逐步嘗試使用全自動(dòng)制樣設(shè)備進(jìn)行樣品制備，該設(shè)備具有智能控制系統(tǒng)和高度自動(dòng)化，例如：自動(dòng)稱量、自動(dòng)研磨制粉、自動(dòng)空氣干燥、自動(dòng)封裝樣品等，如前后配合全自動(dòng)采樣機(jī)、歸批分揀系統(tǒng)、氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)、全自動(dòng)煤樣柜可實(shí)現(xiàn)采制化的全過(guò)程自動(dòng)運(yùn)行。因其高度自動(dòng)化人員需求量小，高效率等特點(diǎn)正逐步得到行業(yè)的認(rèn)可，可有效解決人為干預(yù)改變煤樣真實(shí)屬性的難題，為企業(yè)消除廉政風(fēng)險(xiǎn)，提高采制化管理水平起到了積極的促進(jìn)作用。同時(shí)也代表了未來(lái)煤炭采、制、化業(yè)務(wù)的發(fā)展方向，本次實(shí)驗(yàn)所選取的設(shè)備不包含全自動(dòng)制樣機(jī)。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)共分兩個(gè)階段，第一階段抽檢了10組煤樣，采取聯(lián)合制樣機(jī)分別與濕煤破碎機(jī)對(duì)比的方式進(jìn)行，第二階段抽取了10組煤樣，采取聯(lián)合制樣機(jī)與普通錘式破碎機(jī)的方式進(jìn)行，20組煤樣的煤種分別從混1.混2.混3、混4和神混5000等神華主力煤種選取。采、制、化全過(guò)程將樣品進(jìn)行盲樣編號(hào)，保障樣品唯一性，待試驗(yàn)完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)核對(duì)統(tǒng)計(jì)。

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1將實(shí)驗(yàn)煤種通過(guò)橫跨皮帶式采樣機(jī)進(jìn)行樣品采集，粒度小于13毫米且每袋樣品重量不低于30公斤。

1.2將實(shí)驗(yàn)樣品拆封后，倒入電動(dòng)旋轉(zhuǎn)縮分機(jī)進(jìn)行混合縮分至兩份，且每份樣品不低于15公斤最低留樣量。

1.3將縮分好的兩份樣品分別采用不同制樣設(shè)備進(jìn)行制備，其中過(guò)篩環(huán)節(jié)要求為100%通過(guò)，超粒度的統(tǒng)一采用對(duì)輥破碎機(jī)進(jìn)行破碎直至100%過(guò)篩。

1.4全水粒度為6毫米，留樣量不低于1.25kg。全水制備過(guò)程要求避光、快速縮分，盡可能減少樣品在空氣中暴露時(shí)間。

1.5分析樣制備過(guò)程中，烘箱溫度統(tǒng)一設(shè)定為43攝氏度;烘烤時(shí)間統(tǒng)一為50分鐘，烘烤完樣品統(tǒng)一攤涼10分鐘;

1.6研磨時(shí)間統(tǒng)一設(shè)定為90秒，粒度為小于等于0.2毫米，留樣量不低于100g，研磨完畢后統(tǒng)一進(jìn)行除鐵并進(jìn)行空氣干燥60分鐘，再進(jìn)行裝瓶送檢。

注：將聯(lián)合制樣機(jī)破碎的樣品標(biāo)記為A樣品;將濕煤破碎機(jī)破碎的樣品標(biāo)記為B樣品;將普通錘式破碎機(jī)破碎的樣品標(biāo)記為C樣品。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)化驗(yàn)室測(cè)得的所有樣品的數(shù)據(jù)，我們根據(jù)測(cè)得的全水、分析水、灰分、揮發(fā)份、全硫、氫值及發(fā)熱量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

將A樣品-B樣品的值作為表1;A樣品-C樣品的值作為表二，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

將10組煤樣用聯(lián)合制樣機(jī)制好的樣品記為A樣品（即A1.A2.A3、.......、A10），濕煤破碎機(jī)制成的樣品記為B樣品（即B1.B2.B3、.......、B10），送到化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)室根據(jù)國(guó)標(biāo)要求測(cè)出10組煤的全水、分析水、灰分、揮發(fā)份、全硫、氫和發(fā)熱量，統(tǒng)計(jì)10組樣品不同制備方式的結(jié)果差（A1-B1.A2-B2.......、A10-B10）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出全水項(xiàng)10組中的最大差值為0.8，最小差值為0.2，平均差值為0.6;分析水項(xiàng)10組中的最大差值為-1.45，最小差值為0.06，平均差值為-0.18;灰分項(xiàng)10組中的最大差值為0.46，最小差值為0.03，平均差值為-0.02;揮發(fā)份項(xiàng)10組中的最大差值為-0.87，最小差值為-0.02，平均差值為-0.06;全硫項(xiàng)10組中的最大差值為0.07，最小差值為0.00，平均差值為0.02;氫值項(xiàng)10組中的最大差值為-0.09，最小差值為0.00，平均差值為-0.02;發(fā)熱量項(xiàng)10組中的最大差值為-84，最小差值為-12，平均差值為-45;

同理，將上述10組煤樣用錘式破碎機(jī)制好的樣品記為C樣品（即C1.C2.C3、.......、C10），送到化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)10組樣品不同制備方式的結(jié)果差（A1-C1.A2-C2.......、A10-C10）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出全水項(xiàng)10組中的最大差值為0.9，最小差值為0.0，平均差值為0.5;分析水項(xiàng)10組中的最大差值為-1.19，最小差值為0.01，平均差值為-0.06;灰分項(xiàng)10組中的最大差值為-0.94，最小差值為0.01，平均差值為0.02;揮發(fā)份項(xiàng)10組中的最大差值為-0.90，最小差值為-0.01，平均差值為-0.2;全硫項(xiàng)10組中的最大差值為0.13，最小差值為0.00，平均差值為0.00;氫值項(xiàng)10組中的最大差值為-0.27，最小差值為0.01，平均差值為0.04;發(fā)熱量項(xiàng)10組中的最大差值為-100，最小差值為3，平均差值為-41;

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通多數(shù)據(jù)對(duì)比可看出表中工分、全硫、氫值各項(xiàng)目干基差值有高有低、浮動(dòng)范圍較小且結(jié)果無(wú)一致性指向，屬于正常的試驗(yàn)結(jié)果范圍內(nèi)。全水分和收到基低位發(fā)熱量差值較大，細(xì)致分析如下：

1）表1中全水分Mt：全水分差值最大為0.8，最小為0.2，全水平均差值為0.6，即通過(guò)聯(lián)合制樣機(jī)所制備的樣品全水分值均高于濕煤破碎機(jī)結(jié)果，并且呈一致性表現(xiàn)。

2）表2中全水分Mt：全水分差值最大為0.9，最小為0，全水平均差值為0.5，即通過(guò)聯(lián)合制樣機(jī)所制備的樣品全水分值均高于普通錘式破碎機(jī)結(jié)果，并且呈一致性表現(xiàn)。

3）表1中收到基低位發(fā)熱量Qnet.ar，熱值差值最大為-84大卡，最小為-12大卡，平均差值為-44大卡，即通過(guò)聯(lián)合制樣機(jī)所制備的樣品發(fā)熱量熱值均低于濕煤破碎機(jī)結(jié)果，并且呈一致性表現(xiàn)，根據(jù)熱值與水分的反比關(guān)系，所得平均熱值差在合理范圍內(nèi)。

4）表2中收到基低位發(fā)熱量Qnet.ar，熱值差值最大為-100大卡，最小為+3大卡，平均差值為-41大卡，即通過(guò)聯(lián)合制樣機(jī)所制備的樣品發(fā)熱量熱值均低于普通錘式破碎機(jī)結(jié)果，并且呈一致性表現(xiàn)（因5號(hào)樣品全水分無(wú)差異，故熱值相差+3屬正常浮動(dòng)范圍）。

4.試驗(yàn)結(jié)論

1）聯(lián)合制樣機(jī)與濕煤破碎全水份平均差值為0.6，熱值差為-44大卡;與普通錘式破碎機(jī)全水份平均差值為0.5，熱值差為-41大卡。

2）聯(lián)合制樣機(jī)制備的樣品全水值明顯高于濕煤破碎機(jī)和普通錘式破碎機(jī)制備的全水值，并且呈一致性表現(xiàn)，同時(shí)也是造成熱值偏差的主要原因。

3）濕煤破碎機(jī)與普通錘式破碎機(jī)制備的樣品在全水和熱值上相比，較為接近。

5.原因分析

1）由于聯(lián)合制樣機(jī)具備電動(dòng)縮分功能，且6毫米全水樣品可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)縮分。其中3毫米樣品的縮分比可在二分之一、四分之一、八分之一、十分之一之間相互調(diào)節(jié)，可顯著減少人工二分器縮分次數(shù)。因此聯(lián)合制樣機(jī)的樣品制備效率要明顯優(yōu)于優(yōu)于濕煤破碎機(jī)和普通錘式破碎機(jī)。

2）由于聯(lián)合制樣機(jī)相較于濕煤破碎機(jī)和普通錘式破碎機(jī)具有自動(dòng)縮分功能，其縮分效率明顯提高。另外由于聯(lián)合制樣機(jī)的縮分過(guò)程始終處于機(jī)器內(nèi)部完成密閉性較好，至使全水樣品在空氣暴露的時(shí)間明顯縮短，有效的保持了煤樣最原始水份。

3）反觀濕煤破碎機(jī)和普通錘式破碎機(jī)，由于沒(méi)有自動(dòng)縮分功能，其破碎完畢的煤樣需要全部進(jìn)行人工二分器完成，其縮分次數(shù)、煤樣暴露空氣時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于聯(lián)合制樣機(jī)。如加上煤樣過(guò)篩、篩上物對(duì)輥破碎的環(huán)節(jié)，時(shí)間將繼續(xù)延長(zhǎng)。

4）綜合以上原因分析，聯(lián)合制樣機(jī)制備全水份煤樣水份高的主要原因?yàn)槎ū瓤s分煤樣數(shù)量少、縮分次數(shù)少、無(wú)過(guò)篩、無(wú)對(duì)輥破碎，最大程度的減少了煤樣在空氣中的暴露時(shí)間，最大程度保持了樣品的真實(shí)水分含量。尤其是在冬季空氣濕度最低值在10%以下，雨季在70%以上，對(duì)全水份煤樣的影響將更為直接。即空氣濕度大時(shí)煤樣較干燥的情況下，樣品暴露的時(shí)間越長(zhǎng)吸附空氣中的水份就越多，從而增加全水值;當(dāng)空氣干燥時(shí)，濕度較大的煤樣暴露在空氣中的時(shí)間越長(zhǎng)其水份被周邊空氣吸附的越多，從而降低全水值。

因此，本次對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果只代表一段時(shí)期的結(jié)果變化，并不能代表全年的結(jié)果變化。隨著季節(jié)的變化、環(huán)境的變化、氣溫的變化、空氣的濕度的變化都會(huì)影響全水份的偏差。

參考文獻(xiàn)

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