煤炭檢測(cè)的質(zhì)量管控研究

趙紅洲，黃長(zhǎng)勝，閆 清，畢洪林

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

焦化企業(yè)的煤炭是最主要的原料，又因煤炭品種多導(dǎo)致質(zhì)量管控難度大，把好進(jìn)廠煤炭質(zhì)量關(guān)，是焦化企業(yè)永恒的主題和必要的成本控制措施。公司質(zhì)檢部門承擔(dān)著進(jìn)廠煤炭的取樣、分析化驗(yàn)、配煤的過程控制和入爐煤的分析化驗(yàn)等工作，需要嚴(yán)細(xì)實(shí)快的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的業(yè)務(wù)技能，始終當(dāng)好生產(chǎn)的“眼睛”，辨別出不合格的煤炭，不同品質(zhì)的煤炭各盡所用，為配煤煉焦生產(chǎn)保駕護(hù)航，做好焦炭生產(chǎn)過程把關(guān)的第一道關(guān)口。

1 煤炭檢測(cè)的特點(diǎn)

煤炭檢測(cè)首先是取樣要有代表性，其次化驗(yàn)過程得嚴(yán)格規(guī)范，數(shù)據(jù)處理嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。

1.1 煤炭檢測(cè)

進(jìn)廠煤炭根據(jù)來煤方式及合同要求的不同，采用了卸車抽檢、車輛取樣快灰儀分析、例外放行等不同方式，對(duì)經(jīng)銷商的煤炭始終堅(jiān)持車車取樣和快灰儀檢測(cè)把關(guān)的原則。從采樣、制樣裝桶、送樣、制樣到工業(yè)分析取樣及分析的全過程均有視頻監(jiān)控，能夠覆蓋全部的作業(yè)過程不留死角，采制樣過程中嚴(yán)禁外部人員進(jìn)入，制樣和分析采用了門禁系統(tǒng)。

1.1.1 進(jìn)廠取樣

進(jìn)廠煤炭的取樣按照2-4點(diǎn)法，采用圖例方式，具體使用的圖例由當(dāng)班調(diào)度隨機(jī)抽出并通知，每隔4h更換一次，能夠較好解決現(xiàn)場(chǎng)人員可能出現(xiàn)的取樣不合規(guī)問題。

1.1.2 在線快灰儀把關(guān)

經(jīng)過取樣機(jī)取樣的煤炭先破碎再經(jīng)過快灰儀進(jìn)行分析，然后到取樣皮帶人工取樣。首先由快灰儀預(yù)把關(guān)，快灰儀根據(jù)化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，需要大量的同質(zhì)煤炭至少15次的化驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)得到對(duì)比曲線，才能實(shí)現(xiàn)正常在線分析。對(duì)比曲線的數(shù)據(jù)是一個(gè)逐步積累的過程，每次的手動(dòng)分析異常數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地完善到數(shù)據(jù)庫(kù)中，使得曲線自我校正功能更加完善，在實(shí)際應(yīng)用中也起到了很好的把關(guān)作用。

公司生產(chǎn)和技術(shù)部門針對(duì)快灰儀檢測(cè)出來的異常煤炭專門下發(fā)了相應(yīng)的處置程序，目的就是把初次把關(guān)的結(jié)果經(jīng)過人工手動(dòng)分析進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證的結(jié)果決定該車煤炭是卸車還是退回，是單獨(dú)卸車還是正常卸車，分門別類地處置就是為了做好煤炭進(jìn)廠的第一道關(guān)口。

1.1.3 后續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)

為了減少人為因素干擾取樣，正在實(shí)施自動(dòng)取樣機(jī)改造，可以實(shí)現(xiàn)從煤車刷卡到取樣機(jī)自動(dòng)識(shí)別車輛特性尺寸，自動(dòng)確定取樣點(diǎn)，取樣后經(jīng)破碎、在線快灰儀、自動(dòng)取樣封桶的方式，全過程無需現(xiàn)場(chǎng)人員干預(yù)，實(shí)現(xiàn)快捷自動(dòng)化地完成采制樣和灰分測(cè)定的把關(guān)過程。

1.2 煤炭檢測(cè)

煤炭的質(zhì)量檢測(cè)工作中容易受到煤炭自身性能特點(diǎn)的影響而發(fā)生煤炭檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。采樣不合理會(huì)直接導(dǎo)致最終的煤炭檢測(cè)質(zhì)量結(jié)果發(fā)生偏差，甚至有數(shù)據(jù)表明，若是采樣不合理、操作不規(guī)范的情況下，煤炭檢測(cè)結(jié)果發(fā)生誤差的概率高達(dá)80%，煤炭檢驗(yàn)質(zhì)量直接受到采樣的準(zhǔn)確性、合理性因素的影響。

不僅如此，環(huán)境因素的影響也是不可忽視的，不同環(huán)境因素下煤炭檢驗(yàn)的質(zhì)量結(jié)果可發(fā)生改變，煤炭檢驗(yàn)工作體現(xiàn)了較強(qiáng)的技術(shù)性、特殊性。在煤炭檢驗(yàn)工作中，要考慮到多項(xiàng)因素，結(jié)合煤炭檢驗(yàn)過程中常見的問題，采取有效的方法，最大限度地提高煤炭檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 化驗(yàn)室的煤炭檢測(cè)質(zhì)量控制

2.1 人員管理

隨著企業(yè)管理逐步走向?qū)I(yè)化、精細(xì)化的發(fā)展方向，煤炭檢測(cè)人員的培訓(xùn)與工作考核越來越被公司所重視。通過對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行質(zhì)量體系管理培訓(xùn)，并獲得專業(yè)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的上崗資格證書，檢測(cè)人員除了必須通過崗前培訓(xùn)取得上崗資格外，在日后的工作中還應(yīng)持續(xù)在崗培訓(xùn)，包括新標(biāo)準(zhǔn)的貫徹、新知識(shí)的學(xué)習(xí)等。多創(chuàng)造一些培訓(xùn)的機(jī)會(huì)以及制定培訓(xùn)目標(biāo)考核，針對(duì)檢測(cè)人員提出5個(gè)能力建設(shè)：熟練操作設(shè)備的能力、規(guī)范檢測(cè)實(shí)施的能力、科學(xué)選擇檢測(cè)方法的能力、檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)能力、質(zhì)量控制的能力。目前公司已有多名技術(shù)骨干在煤炭檢測(cè)專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)拿到證書，后期還會(huì)不斷地學(xué)習(xí)進(jìn)修提升個(gè)人專業(yè)素質(zhì)，從取樣、制樣、分析，按照分類培養(yǎng)、交叉使用的方式，引導(dǎo)全員專業(yè)能力的提升。

2.2 采樣管理

固定專人采樣有利于培養(yǎng)采樣人員的專業(yè)能力，提高對(duì)樣品的目測(cè)能力等。與礦方人員共同采樣、共同制樣時(shí)，檢測(cè)樣本各存一份，檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，有助于提高檢測(cè)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)性。公司煤炭采樣為固定人員通過取樣機(jī)隨機(jī)取樣，并且結(jié)合煤場(chǎng)抽檢取樣實(shí)施多環(huán)節(jié)管控。按照不同的方式，增強(qiáng)取樣的透明性和合規(guī)性。

2.3 快灰儀預(yù)檢

原來的質(zhì)量控制是靠人工分析數(shù)據(jù)出來后才能知道灰分指標(biāo)是否合格，增加了快灰儀之后，在取采樣階段就完成了灰分的初步測(cè)定，并且根據(jù)合同的指標(biāo)自動(dòng)判斷是否合格。

2.4 收樣管理

收樣人員對(duì)采集來的樣品包裝、狀態(tài)等進(jìn)行細(xì)致檢查并做好詳細(xì)記錄。做好對(duì)煤樣的編號(hào)，制樣、化驗(yàn)的過程中以煤樣編號(hào)為標(biāo)識(shí)符，確保制樣、化驗(yàn)過程的保密性、公正性、公平性。公司在此環(huán)節(jié)進(jìn)行不同人員兩次編碼，車間管理人員解碼管控，杜絕了分析人員直接接觸供應(yīng)商名稱的可能。

2.5 樣品交接管理

樣品交接環(huán)節(jié)是保證樣品保密的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，必須做到安全可追溯，采樣與制樣的交接過程有詳細(xì)的記錄簽名，專人專項(xiàng)負(fù)責(zé)并全程錄像。

2.6 制樣管理

制樣過程中，制樣人員及時(shí)用標(biāo)簽記錄好樣品，樣簽與煤樣同步，試樣在盤中時(shí)用夾子把標(biāo)簽夾在盤上，試樣裝瓶后標(biāo)簽用膠帶黏到瓶身上，避免串簽。根據(jù)誰(shuí)制樣誰(shuí)負(fù)責(zé)的原則，制備完樣品后在樣品制備記錄單上簽名。

2.7 化驗(yàn)管理

化驗(yàn)人員嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)、計(jì)算結(jié)果，兩名分析人員審核后，再由審核員審核原始記錄，確認(rèn)無誤后轉(zhuǎn)交技術(shù)人員。技術(shù)人員根據(jù)遞交的煤質(zhì)情況，再次對(duì)化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性核驗(yàn)，核實(shí)無誤后出具報(bào)告。在核驗(yàn)有關(guān)化驗(yàn)結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)異常后，通知化驗(yàn)人員重新化驗(yàn)或者由制樣人員用備查樣制備樣品復(fù)檢。

3 生產(chǎn)過程控制

生產(chǎn)過程的煤炭取樣分析，主要有配煤前的堆煤取樣、進(jìn)入配煤坑下煤口的煤炭取樣、加水后皮帶煤的取樣、搗固機(jī)裝煤車取樣等。在涉及煤炭和焦炭取樣的工藝崗位均設(shè)置了簽字本，化驗(yàn)人員取樣需要詳細(xì)記錄取樣的時(shí)間，工藝人員見證取樣過程并協(xié)助取樣后簽字確認(rèn)，相互協(xié)助，相互監(jiān)督實(shí)實(shí)在在地完成生產(chǎn)控制的取樣過程，不得有半點(diǎn)馬虎。

來煤車輛由于安全原因車底部大約5cm的煤炭取樣機(jī)取不到，這部分煤的水分含量和灰分含量也納入了正常監(jiān)控范圍，因此，制作了專用的車底取樣工具，在車輛到達(dá)卸車地點(diǎn)，打開車門后先取車底煤樣，通過對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)路途較長(zhǎng)的外省車輛，車底部水分比上部高1%～3%，而短途車輛還出現(xiàn)了上部高于底部的情況，通過對(duì)比灰分分析，可以判斷車輛是否存在鋪底煤的情況，總體情況是礦點(diǎn)發(fā)煤的質(zhì)量穩(wěn)定性好于供應(yīng)商。

3.1 不同煤種的分析特點(diǎn)

配合煤以氣煤、肥煤（1/3焦煤）、主焦煤、貧瘦煤為主，煤種不同，在配煤煉焦中的作用不同，化驗(yàn)和關(guān)注側(cè)重點(diǎn)也不同。氣煤和貧瘦煤以理化指標(biāo)如揮發(fā)分、灰分、硫分為主，肥煤、1/3焦煤、主焦煤以G值、角質(zhì)體曲線（Y值）、煤巖、40kg小焦?fàn)t強(qiáng)度為主。

3.2 不同煤種儲(chǔ)存特點(diǎn)

氣煤和肥煤（1/3焦煤）顆粒大，易與空氣接觸，容易氧化，長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)G值會(huì)有明顯降低，需重點(diǎn)關(guān)注G值和Y值變化，建議存儲(chǔ)時(shí)間不超過60d；主焦顆粒較小，變質(zhì)程度深，也是需重點(diǎn)關(guān)注G值和Y值變化，建議存儲(chǔ)時(shí)間不超過180d。

煤場(chǎng)堆存的方式主要有堆取料機(jī)、挖掘機(jī)、鏟車、推土機(jī)等方式。堆取料機(jī)可以實(shí)現(xiàn)來煤的堆存，對(duì)于定型的堆取料機(jī)的堆煤高度已經(jīng)確定，可以調(diào)節(jié)的范圍較小，適當(dāng)增加配重可以在允許的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；鏟車堆煤比較常用，但堆存的高度有限，采用長(zhǎng)臂鏟車和推土機(jī)，在堆煤坡度不大的情況下可以實(shí)現(xiàn)，但占地面積會(huì)因?yàn)槠露却嬖谠黾虞^多，在現(xiàn)有煤棚條件下，增加煤炭庫(kù)存的可行辦法是采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)堆煤管道達(dá)到25m的情況。不同煤種的混配難以做到均勻，可以采用挖掘機(jī)在相鄰兩個(gè)煤種進(jìn)行摻混，煤斗鏟煤后往一個(gè)新煤堆傾倒，間隔進(jìn)行，這樣煤種的摻混實(shí)現(xiàn)了盡可能地均勻；其他一些必須配入的雜質(zhì)，不易黏結(jié)的料可以通過專用計(jì)量皮帶直接加入到上煤皮帶，黏稠的物料采用攪拌機(jī)的方式，實(shí)驗(yàn)與煤不同的比例，找到合適的比例方式摻混均勻。

3.3 配合煤和焦炭預(yù)測(cè)值

公司配煤一直有專人負(fù)責(zé)，經(jīng)過十幾年的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累，形成了本身相對(duì)獨(dú)立的配煤方法，根據(jù)煤種的特性和個(gè)性差別，對(duì)不同類型煤種在配煤模型中的計(jì)算公式加上相應(yīng)的系數(shù)，這些系數(shù)都是經(jīng)過長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累和校正，每次新到的煤種都需要配合煤的分析、焦炭分析多次數(shù)據(jù)的綜合調(diào)整得出的。目前配合煤的預(yù)測(cè)值和總體焦炭質(zhì)量能夠基本吻合，起到了很好的指導(dǎo)作用，減少了小焦?fàn)t的實(shí)驗(yàn)頻次。

每次配合煤分析出來后都要和預(yù)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，主要的指標(biāo)有灰分、揮發(fā)分、硫含量和G值，超出誤差范圍的要進(jìn)行原因查找，主要從煤種是否出現(xiàn)了摻混、配煤口的皮帶秤計(jì)量準(zhǔn)確性、水分含量等方面；焦炭質(zhì)量偏差在配合煤相對(duì)穩(wěn)定一致的情況下，重點(diǎn)看直行溫度、結(jié)焦時(shí)間、搗固系數(shù)和煤餅高度等方面進(jìn)行查找。

3.4 搗固系數(shù)的檢測(cè)

（1）設(shè)備：10cm×10cm×10cm正方體盒子（無底，無蓋）；、電子天平一臺(tái)，稱量2 000g。

（2）操作方法：將正方體盒子放入搗固機(jī)煤餅處，需要在搗固后期放入，經(jīng)搗鼓后取出；取出正方體煤餅稱重。

（3）計(jì)算公式K1=

式中：K1為搗固系數(shù)，g/cm3；

m為試樣總重量，g；

V為正方體盒子體積，cm3。

3.5 儀器設(shè)備升級(jí)

傳統(tǒng)的分析儀器可以較好地驗(yàn)證重復(fù)性，但效率是相對(duì)固定的，要加快分析效率和提高準(zhǔn)確性就必須考慮儀器設(shè)備的升級(jí)。

（1）取樣機(jī)由人工取樣采樣改為全自動(dòng)取樣制樣；①來煤車輛進(jìn)入取樣區(qū)域，先揭篷布。

②車輛在取樣機(jī)規(guī)定的位置停車，司機(jī)下車刷卡，自動(dòng)上傳車輛信息。車輛信息包括：車牌號(hào)碼、廠家名稱、煤炭種類、車廂的長(zhǎng)寬高、拉筋的距離、車頭長(zhǎng)度、底盤高度等。

③取樣人員聽到刷卡成功提示音后，按下自動(dòng)取樣機(jī)的“開始”啟動(dòng)按鈕，采樣機(jī)開始自動(dòng)采樣。

④取樣完畢，煤樣品進(jìn)入運(yùn)輸皮帶，再進(jìn)入破碎機(jī)（13mm以下），經(jīng)破碎后進(jìn)入無源快速測(cè)灰儀，快灰儀檢測(cè)完畢，顯示灰分結(jié)果，自動(dòng)判定是否合格，合格后抬桿放行，如不合格，車輛不得過磅，同時(shí)啟動(dòng)不合格應(yīng)急處置程序。

⑤灰分檢測(cè)完畢后，煤炭樣品經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)并且縮分后，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的留樣桶留樣封存。

取樣機(jī)全自動(dòng)取樣流程示意如圖1所示。

圖1 取樣機(jī)全自動(dòng)取樣流程示意圖

自動(dòng)取樣機(jī)的取樣頭底部有自動(dòng)反彈裝置，可以防止鉆頭鉆壞車底，數(shù)據(jù)來源是車輛重車情況下準(zhǔn)確的車輛底盤高度，在給定的高度情況下，取樣機(jī)自動(dòng)設(shè)定下鉆的深度，確保能夠取樣有代表性的同時(shí)不損壞車輛底盤，從實(shí)際情況看，車底高的數(shù)據(jù)需要認(rèn)真核對(duì)才能保證正確。

（2）來煤品種是否出現(xiàn)了摻混之前難以判斷，使用煤巖分析后，對(duì)出現(xiàn)的混煤情況一目了然。

（3）入爐煤的取樣是在搗固機(jī)隨機(jī)取樣的，代表性不強(qiáng)，在皮帶上設(shè)置定時(shí)自動(dòng)取樣，少量多次的取樣會(huì)讓煤樣更有代表性。

上述質(zhì)量把關(guān)控制過程的儀器設(shè)備升級(jí)改造，極大地提高了質(zhì)量把控效率，變事后追究為事前把控。

（4）目前入爐煤的水分控制還存在時(shí)間滯后的問題，破碎機(jī)前加水會(huì)增加破碎機(jī)的電流和內(nèi)部黏結(jié)的情況，采用了破碎機(jī)后加水，由于混合不均勻，給搗固帶來一些不確定性，為了減少塌煤，采取了適當(dāng)控制高水分的情況，但弊端也非常明顯，加熱用的煤氣增加，帶來的剩余氨水量增加，下一步要繼續(xù)研究如何精準(zhǔn)控水的方式。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤炭檢測(cè)質(zhì)量控制的核心問題是保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的控制是對(duì)檢測(cè)過程控制有效性的檢驗(yàn)。而建立完善的質(zhì)量管理體制，適時(shí)改進(jìn)全過程的嚴(yán)格控制，根據(jù)化驗(yàn)分析設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步適時(shí)更新，通過軟硬件的相互配套，逐步提升，才能保證檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)、公正、準(zhǔn)確。