煤样制备方法不同破碎过程的对比实验

杨晓良

摘要：随着北方港口煤质检验业务的不断发展，大型煤炭企业纷纷将煤炭检验业务，采取引入多家第三方检验单位利用相互竞争的方式进行。但由于各自的检验单位在煤样制备方法上的不同、设备流程的不同造成各自化验结果存在一定差异，为此我们选取国内主流动力煤种，“神华混煤”为实验对象，探究其制样环节在不同制备方法，不同设备的条件下对化验结果的影响，文章分别用湿煤破碎机、普通锤式破碎机、联合制样机三种不同制样设备进行样品制备并进行化验，对测定数据进行对比分析。结果表明联合制样机制备的样品全水值明显高于湿煤破碎机和普通锤式破碎机制备的全水值，并且呈一致性表现，同时也是造成热值偏差的主要原因。

关键词：神华煤;制样设备;数据对比

中图分类号：TQ536 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2020）04-0-02

前言

煤质分析是指从煤炭试样的采取，煤样的制备到分析实验的全过程。欲得到准确的分析结果，在煤样的制备过程中我们应在不改变煤样组成和特性的条件下将之制成供实验室分析实验的分析试样。在煤样的每个基本制样阶段，可分为干燥、破碎、混合和缩分。在破碎的过程中，不同型号的破碎机对煤样的制备有不同的影响。为寻找湿煤破碎机、普通锤式破碎机、联合制样机制样三种不同制样设备对煤质化验结果的影响，天津分公司制定了“制样对比方案”，查找不同制样方式对煤样全水份和热值的变化规律，为指导后期化验工作提供有力的数据支撑。

一、制样设备现状

目前北方港口各检验单位主流破碎机基本分为颚式破碎机、锤式破碎机以及自动化程度更高的联合制样机。以上三种破碎机的优点是特点是结构简单，对煤种的水份适应性较好，尤其是雨季湿粘煤制备过程中不易沾壁、堵煤，且易清理。缺点是自动化程度低，需人工辅助参与作业。

当然，随着近几年人工智能技术的飞速发展，部分热电厂逐步尝试使用全自动制样设备进行樣品制备，该设备具有智能控制系统和高度自动化，例如：自动称量、自动研磨制粉、自动空气干燥、自动封装样品等，如前后配合全自动采样机、归批分拣系统、气动传输系统、全自动煤样柜可实现采制化的全过程自动运行。因其高度自动化人员需求量小，高效率等特点正逐步得到行业的认可，可有效解决人为干预改变煤样真实属性的难题，为企业消除廉政风险，提高采制化管理水平起到了积极的促进作用。同时也代表了未来煤炭采、制、化业务的发展方向，本次实验所选取的设备不包含全自动制样机。

二、实验设计

本次试验共分两个阶段，第一阶段抽检了10组煤样，采取联合制样机分别与湿煤破碎机对比的方式进行，第二阶段抽取了10组煤样，采取联合制样机与普通锤式破碎机的方式进行，20组煤样的煤种分别从混1.混2.混3、混4和神混5000等神华主力煤种选取。采、制、化全过程将样品进行盲样编号，保障样品唯一性，待试验完成后进行数据核对统计。

1.实验过程

1.1将实验煤种通过横跨皮带式采样机进行样品采集，粒度小于13毫米且每袋样品重量不低于30公斤。

1.2将实验样品拆封后，倒入电动旋转缩分机进行混合缩分至两份，且每份样品不低于15公斤最低留样量。

1.3将缩分好的两份样品分别采用不同制样设备进行制备，其中过筛环节要求为100%通过，超粒度的统一采用对辊破碎机进行破碎直至100%过筛。

1.4全水粒度为6毫米，留样量不低于1.25kg。全水制备过程要求避光、快速缩分，尽可能减少样品在空气中暴露时间。

1.5分析样制备过程中，烘箱温度统一设定为43摄氏度;烘烤时间统一为50分钟，烘烤完样品统一摊凉10分钟;

1.6研磨时间统一设定为90秒，粒度为小于等于0.2毫米，留样量不低于100g，研磨完毕后统一进行除铁并进行空气干燥60分钟，再进行装瓶送检。

注：将联合制样机破碎的样品标记为A样品;将湿煤破碎机破碎的样品标记为B样品;将普通锤式破碎机破碎的样品标记为C样品。

2.实验数据统计

根据化验室测得的所有样品的数据，我们根据测得的全水、分析水、灰分、挥发份、全硫、氢值及发热量进行了统计分析。

将A样品-B样品的值作为表1;A样品-C样品的值作为表二，统计结果如下：

将10组煤样用联合制样机制好的样品记为A样品（即A1.A2.A3、.......、A10），湿煤破碎机制成的样品记为B样品（即B1.B2.B3、.......、B10），送到化验室进行化验，化验室根据国标要求测出10组煤的全水、分析水、灰分、挥发份、全硫、氢和发热量，统计10组样品不同制备方式的结果差（A1-B1.A2-B2.......、A10-B10）。经统计得出全水项10组中的最大差值为0.8，最小差值为0.2，平均差值为0.6;分析水项10组中的最大差值为-1.45，最小差值为0.06，平均差值为-0.18;灰分项10组中的最大差值为0.46，最小差值为0.03，平均差值为-0.02;挥发份项10组中的最大差值为-0.87，最小差值为-0.02，平均差值为-0.06;全硫项10组中的最大差值为0.07，最小差值为0.00，平均差值为0.02;氢值项10组中的最大差值为-0.09，最小差值为0.00，平均差值为-0.02;发热量项10组中的最大差值为-84，最小差值为-12，平均差值为-45;

同理，将上述10组煤样用锤式破碎机制好的样品记为C样品（即C1.C2.C3、.......、C10），送到化验室进行化验，根据化验结果统计10组样品不同制备方式的结果差（A1-C1.A2-C2.......、A10-C10）。经统计得出全水项10组中的最大差值为0.9，最小差值为0.0，平均差值为0.5;分析水项10组中的最大差值为-1.19，最小差值为0.01，平均差值为-0.06;灰分项10组中的最大差值为-0.94，最小差值为0.01，平均差值为0.02;挥发份项10组中的最大差值为-0.90，最小差值为-0.01，平均差值为-0.2;全硫项10组中的最大差值为0.13，最小差值为0.00，平均差值为0.00;氢值项10组中的最大差值为-0.27，最小差值为0.01，平均差值为0.04;发热量项10组中的最大差值为-100，最小差值为3，平均差值为-41;

3.实验结果分析

通多数据对比可看出表中工分、全硫、氢值各项目干基差值有高有低、浮动范围较小且结果无一致性指向，属于正常的试验结果范围内。全水分和收到基低位发热量差值较大，细致分析如下：

1）表1中全水分Mt：全水分差值最大为0.8，最小为0.2，全水平均差值为0.6，即通过联合制样机所制备的样品全水分值均高于湿煤破碎机结果，并且呈一致性表现。

2）表2中全水分Mt：全水分差值最大为0.9，最小为0，全水平均差值为0.5，即通过联合制样机所制备的样品全水分值均高于普通锤式破碎机结果，并且呈一致性表现。

3）表1中收到基低位发热量Qnet.ar，热值差值最大为-84大卡，最小为-12大卡，平均差值为-44大卡，即通过联合制样机所制备的样品发热量热值均低于湿煤破碎机结果，并且呈一致性表现，根据热值与水分的反比关系，所得平均热值差在合理范围内。

4）表2中收到基低位发热量Qnet.ar，热值差值最大为-100大卡，最小为+3大卡，平均差值为-41大卡，即通过联合制样机所制备的样品发热量热值均低于普通锤式破碎机结果，并且呈一致性表现（因5号样品全水分无差异，故热值相差+3属正常浮动范围）。

4.试验结论

1）联合制样机与湿煤破碎全水份平均差值为0.6，热值差为-44大卡;与普通锤式破碎机全水份平均差值为0.5，热值差为-41大卡。

2）联合制样机制备的样品全水值明显高于湿煤破碎机和普通锤式破碎机制备的全水值，并且呈一致性表现，同时也是造成热值偏差的主要原因。

3）湿煤破碎机与普通锤式破碎机制备的样品在全水和热值上相比，较为接近。

5.原因分析

1）由于联合制样机具备电动缩分功能，且6毫米全水样品可实现自动缩分。其中3毫米样品的缩分比可在二分之一、四分之一、八分之一、十分之一之间相互调节，可显著减少人工二分器缩分次数。因此联合制样机的样品制备效率要明显优于优于湿煤破碎机和普通锤式破碎机。

2）由于联合制样机相较于湿煤破碎机和普通锤式破碎机具有自动缩分功能，其缩分效率明显提高。另外由于联合制样机的缩分过程始终处于机器内部完成密闭性较好，至使全水样品在空气暴露的时间明显缩短，有效的保持了煤样最原始水份。

3）反观湿煤破碎机和普通锤式破碎机，由于没有自动缩分功能，其破碎完畢的煤样需要全部进行人工二分器完成，其缩分次数、煤样暴露空气时间要远远多于联合制样机。如加上煤样过筛、筛上物对辊破碎的环节，时间将继续延长。

4）综合以上原因分析，联合制样机制备全水份煤样水份高的主要原因为定比缩分煤样数量少、缩分次数少、无过筛、无对辊破碎，最大程度的减少了煤样在空气中的暴露时间，最大程度保持了样品的真实水分含量。尤其是在冬季空气湿度最低值在10%以下，雨季在70%以上，对全水份煤样的影响将更为直接。即空气湿度大时煤样较干燥的情况下，样品暴露的时间越长吸附空气中的水份就越多，从而增加全水值;当空气干燥时，湿度较大的煤样暴露在空气中的时间越长其水份被周边空气吸附的越多，从而降低全水值。

因此，本次对比试验结果只代表一段时期的结果变化，并不能代表全年的结果变化。随着季节的变化、环境的变化、气温的变化、空气的湿度的变化都会影响全水份的偏差。

参考文献

[1]孙刚编著，《商品煤采样与制样》[M]中国质检出版社中国标准出版社，2012年7月.

[1]李英华主编，《煤质分析应用技术指南》（第2版）[M]中国标准出版社，2013年12月.