煤炭联合制样设备性能调整及检验

田建亮， 王 伟

（1.华电集团北京燃料物流有限公司河北分公司，河北 石家庄 050010；2.中国华电集团公司河北分公司，河北 石家庄 050010；3.中国华电集团公司，北京 100031）

0 引言

我国的能源储量及发展状况决定了我国仍将长期以煤炭为主导的能源消费结构[1]，2020年全国标准煤消费总量将达到40亿至50亿吨[2]。煤炭、港口贸易及火电厂等煤炭制样工作普遍使用煤炭联合制样设备[3]，受材料、工艺水平及工作介质的影响，煤炭联合制样设备极易磨损及变形，进而导致设备精密度低并出现系统偏倚，最终致使制样性能不满足相关技术要求。因此，需要定期对设备进行检查，发现问题并及时调整，调整后通过检验合格方可投入使用。

煤炭联合制样设备主要包含入料、给料、破碎和缩分等过程，在于将大量的粒度较大的煤样制备成一定质量的6mm或3mm煤样，并且要求制备后的一定质量的6mm或3mm煤样煤质能够代表被制煤样，以便检测分析。联合制样设备的结构示意图如图1所示，大颗粒煤炭从入料口1倒入，经给料皮带2送入锤式破碎机3，破碎后煤样经下料口4进入一级缩分器5，缩分出一部分煤样进入余料接样斗10和全水分样接料斗9，另一部分进入对辊破碎机6，破碎后的煤样经电动二分器7缩分进入留样斗A和B，最后收集全水分样和留样A和B进一步制备分析检测用煤样。其中设备的密封性、破碎机出料粒度和缩分过程直接关系到煤样制备的代表性，随着该设备的普及使用[4]，其制样性能也备受使用和监督部门重视，对其性能的研究也更加广泛和深入。

图1 联合制样机结构示意图Fig.1 Structure diagram of the combined sample equipment

1 设备检查及调整

煤炭联合制样设备的检查项目包含外观结构、样品损失率、缩分比及出料粒度等[5]。检查方式分为静态和动态检查，通过静态检查发现设备存在的结构缺陷，关键部件磨损变形情况，设备密封性等；动态检查初步确定出料粒度、样品损失率、缩分比等参数，为设备调整奠定基础。

1.1 静态检查

通过观察和测量的方式对煤炭联合制样设备进行静态检查。经检查，联合制样设备结构完整，各部件未出现损坏或变形现象。一级缩分器开口调节螺丝松动，缩分器工作过程中开口尺寸不断改变，最小22mm，最大35mm。电动二分器各格槽上下端略有倾斜，格槽上端入口分布均匀，开口尺寸为15mm。联合制样设备铭牌参数见表1。

表1 联合制样设备铭牌Tab.1 Nameplate of the combined sample equipment

1.2 动态检查

准确称取40kg煤样，其粒度为150mm，全水分为16%，从入料口送入联合制样机，观察制样过程，分别收集留样A、留样B（右侧）、弃样和全水分样，分别称重，并测试留样A、留样B和弃样的粒度大小，重复上述试验5次。经观察给料过程均匀无卡堵，给料皮带有漏煤现象，一级缩分器不能够截取煤流全断面。粒度筛分试验测得锤式破碎机出料粒度为13mm，对辊破碎机的出料粒度为6mm。样品的质量、样品损失率和缩分比数据见表2。

1.3 设备调整

通过检查分析，联合制样机存在需要调整的项目如下。

1.3.1 一级缩分器开口尺寸

一级锤式破碎机出料粒度为13mm，一级缩分器开口尺寸22～35mm，缩分器切割速度为0.7m/s，根据缩分器开口尺寸公式（1）计算一级缩分器的开口尺寸应该至少为52mm。因此，将一级缩分器开口尺寸调至52mm，并固定调节螺丝。

式中b—缩分器开口尺寸，mm；

v—缩分器切割速度，m/s；

d—被缩分煤样粒度，mm。

1.3.2 对辊破碎机出料粒度

对辊破碎机出料粒度6mm，二分器格槽开口为15mm，小于对辊破碎机出料粒度的3倍（18mm），不满足标准要求。电动二分器开口尺寸不可调节，因此将对辊破碎机出料粒度调整至＜3mm[6]。

1.3.3 一级缩分机

一级缩分器不能够切割煤流的全段面，可能会导致系统偏倚。缩分器的往复运动行程不可调节，因此将下料口的宽度调小，保证切割全断面。

1.3.4 缩分比

一级缩分器缩分比均值为1/16，远小于设备的出厂设定值1/2～1/10，随着一级缩分器开口的增加，缩分比会有所下降，按1.3.1小节所述将一级缩分器开口尺寸调整到52mm后基本能满足要求，待进一步论证。

1.3.5 样品损失率

从表3可知，样品损失率平均值为5.2%，远大于标准允许的1.5%[7]，其主要原因是给料皮带两侧有煤样撒漏。这种情况主要由于部分样品未进入破碎缩分系统中，容易导致将设备不合格误判为合格。调整方式为对皮带两侧的橡胶挡煤胶带重新加固、压紧，保证无煤样的撒漏。

设备调整后，再次进行动态检查，动态检查数据见表3。

表3 调整后动态检查试验数据Tab.3 Test data of the dynamic check after adjusting

从表3可知，设备经过一级缩分机开口尺寸、对辊破碎出料粒度、设备密封性调整后，样品损失率和一级缩分比基本都在合格的范围内，但要判断设备是否调整合格，还需要进行精密度和偏倚检验。

2 设备检验

为保证设备调整后适用于各种品质的煤炭制样工作，试验选用粒度为150mm，干基灰分约为51%的劣质煤样。依次称取20份质量为20kg的试验样品投入联合制样机，分别收集弃样（含全水分样）、留A、留B称重。所有样品按照GB/T 474制备一般分析试验煤样，根据GB/T 212化验干基灰分，参比样干基灰分为留弃样加权平均值，干基灰分数据见表4。

表4 样品干基灰分Tab.4 Dry-base ash of the coal sample

2.1 精密度

令序号1～10为第一组，11～20第二组，连续两组留A和留B差值标准偏差小于，则精密度合格，其中。标准偏差按公式（2）计算得S1～10=0.33，S11～20=0.51，均小于 1.75VP0T=0.63，精密度合格。

式中di—第i号样品留A和留B差值；

n—样品对数，此处取10。

2.2 系统偏倚

比较留样和参比样干基灰分差值偏离程度来判断联合制样机是否存在系统偏倚，样品干基灰分见表4。根据式（3）计算留A、留B和参比样差值平均值与最大允许偏倚B的显著性统计量tnz,A=2.10、tnz,B=1.87，均大于自由度为19时的t检验表单尾值1.729，则系统偏倚显著小于B，即不存在实质偏倚，其中B=0.2%。根据式（4）计算留A、留B和参比样差值平均值与0的显著性差异统计量tz,A=0.22、tz,B=0.24，均小于自由度为19时t检验表双尾值2.093，即系统可接受为无偏倚。

式中 B—最大允许偏倚，取值0.2%；

Sd—留样与参比样干基灰分差值标准偏差；

np—试样对数，此处为20。

3 结论及建议

试验前，对联合制样机进行了静态和动态检查，发现了设备中存在的缺陷和问题，并根据检查分析进行调整，调整后，联合制样设备无系统偏差，表明设备经检查和调整后达到了合格状态。

联合制样机工作介质为煤炭，常常含有大量矸石，对设备的磨损较大，设备往往运行几个月后便会出现性能偏差，需要及时维修维护。日常工作中应注意观察设备的密封性，出现漏煤撒煤现象必须查找分析原因。缩分器开口部件相对单薄，容易发生变形，应定期检查。半年进行一次破碎机出料粒度试验，当标称粒度变大时及时调整破碎机或者相应调整缩分器的开口尺寸。

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