煤炭采樣精密度核對試驗方法的應用

吳鎖貞

(江蘇方天電力技術有限公司，江蘇 南京 211102)

煤炭是十分重要的電力燃料，是燃煤電站的糧食。通過對煤炭進行采樣、制備和化驗（簡稱“采制化”）獲得其品質參數。煤炭貿易進入市場經濟以來，其質量一直不太穩定，品質變異性較大，給煤炭的采制化工作帶來很大挑戰，特別是對煤炭的采樣尤為明顯。根據國家標準GB 475—2008[1]和GB/T 19494—2004[2]要求，要取得有代表性的煤樣，基本要求是采樣精密度符合要求和采樣沒有實質性偏倚。

1 制定采樣方案

國家標準GB 475—2008中指出，在所有的采樣、制樣和化驗方法中，誤差總是存在的，同時用這樣的方法得到的任一指定參數的試驗結果也將偏離該參數的真值。由于不能確切了解“真值”，一個單個結果對“真值”的絕對偏倚是不可能測定的，而只能對該試驗結果的精密度做一估算。對同一煤進行一系列測定所得結果間的彼此符合程度就是精密度，而這一系列測定結果的平均值對一可以接受的參比值的偏離程度就是偏倚。采樣精密度與被采煤的變異性（初級子樣方差、采樣單元方差）、制樣和化驗方差、采樣單元數、子樣數和試樣量有關。在試樣量一定情況下，對于連續采樣，其計算公式為：

式（1）中：PL為批煤采樣精密度，%；VI為初級子樣方差，無量綱；VPT為制樣和化驗方差，無量綱；m為采樣單元數，個；n為每個采樣單元的子樣數，個。

式（1）說明了采樣精密度的影響因素。核對試驗時，采樣精密度是在確定一部分影響因素后通過標準差計算得到。兩者在本質上是一樣的。在制定采樣方案時，獲得采樣精密度的方法是根據煤炭品種和干基灰分的大小確定，一般取干基灰分的十分之一，并規定其上下限，如人工采樣時上限規定為±2%（干基灰分），機械化采樣時上限規定為±1.6%（干基灰分）。但必須指出，此時得到的精密度只是說明執行采樣方案可能獲得的預期精密度。實際的采樣精密度必須通過采樣精密度核對試驗才能真正確認。國家標準GB 475—2008和GB/T 19494—2004中，關于采樣精密度核對試驗方法，介紹了3種方法，分別是雙倍子樣數雙份采樣法、例行子樣數雙份采樣法和特定批煤的多份采樣法。標準中主要講述方法的概念和計算，沒有對方法的適用情況、核對試驗的操作要點，以及不同情況下的計算方法進行說明。下面對采樣精密度核對試驗的7種情況分別進行描述和分析。

1.1 問題的提出

某沿江南方電廠用海輪運輸煤炭進廠，該海輪有4個倉共運輸篩選煤20000t，干基灰分Ad約為25.00%～30.00%，煤炭標稱最大粒度為50 mm。請按GB 475—2008基本采樣方案要求擬定采樣方案 （假定以一個倉為一個采樣單元）。

1.2 制定采樣方案

依據GB 475—2008中確定基本采樣方案的要求，以及煤炭品種為篩選煤和干基灰分Ad約為25.00%～30.00%，確定采樣單元精密度PSL＝±2%（以Ad計），批煤精密度PL=PSL/2＝±1%。

依題意，以1個倉為一個采樣單元，將批煤平分為4個采樣單元。每個采樣單元子樣數n=60×=135個。

最少子樣量=0.06×50=3 kg，最少總樣量3×135=405 kg，符合總樣量不少于170 kg的規定。

擬定采樣方案為：將該批煤平分為4個采樣單元，每個采樣單元采取135個子樣，平均每個子樣質量3 kg，取4個采樣單元平均值為最終報出結果，預期批煤（20000 t）采樣精密度可達±1%（Ad）。且分 7 種情況闡述采樣精密度核對試驗方法。

2 采樣精密度核對試驗方法

2.1 特定批煤多份采樣法

對該批煤進行10份采樣法精密度核對。具體方法是，對該批煤依據以上基本采樣方案，進行10份采樣法，即將135×4=540個子樣分別放入10個采樣桶中，每個采樣桶采到54個子樣。再將10份試樣分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表1所示。

表1 特定批煤多份采樣法試驗數據

計算統計量：

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.67%，且精密度落在（0.47%～1.17%）范圍內。原預期采樣精密度P0為±1%（Ad），說明制定的采樣方案能達到預期采樣精密度的要求。

2.2 雙倍子樣數雙份采樣法A

對該批煤采用雙倍子樣數雙份采樣法精密度進行核對。具體方法是，選擇同以上情況一樣的批煤10個批次，即10船20000 t同種煤。對每一批（船）煤，依據以上基本采樣方案，進行雙倍子樣數雙份采樣法，即將135×4×2=1080個子樣分別放入2個采樣桶中，每個采樣桶采到540個子樣，依次進行10批煤試驗，得到10對雙份試樣，分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表2所示。

表2 雙倍子樣數雙份采樣法A試驗數據

計算統計量：

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±1.34%，且精密度落在（0.94%～2.34%）范圍內。原預期采樣精密度P0為±1%（Ad），說明制定的采樣方案能達到預期采樣精密度的要求。

2.3 雙倍子樣數雙份采樣法B

對該批煤采用雙倍子樣數雙份采樣法精密度進行核對。具體方法是，將該批煤分成10個采樣單元。對每一采樣單元，進行雙倍子樣數雙份采樣法，即將135×4/10×2=108個子樣分別放入A/B 2個采樣桶中，每個采樣桶采到54個子樣，依次進行10個采樣單元試驗，得到10對雙份試樣，分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表3所示。

表3 雙倍子樣數雙份采樣法B試驗數據

計算統計量：

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.42%，且精密度落在 （0.29%～0.74%）范圍內。原預期采樣精密度P0為±1%（Ad），說明制定的采樣方案優于預期采樣精密度的要求。

2.4 雙倍子樣數雙份采樣法C

對該批煤采用雙倍子樣數雙份采樣法精密度進行核對。具體方法是，選擇同以上情況一樣的采樣單元10個，即再增加6個采樣單元煤量。對每一采樣單元，采用以上基本采樣方案，進行雙倍子樣數雙份采樣法，即將135×2=270個子樣分別放入2個采樣桶中，每個采樣桶采到135個子樣，依次進行10個采樣單元試驗，得到10對雙份試樣，分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表4所示。

表4 雙倍子樣數雙份采樣法C試驗數據

計算統計量：

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.67%，且精密度落在（0.47%～1.17%）范圍內。原預期采樣精密度Po為±1%（Ad），說明制定的采樣方案能達到預期采樣精密度的要求。

2.5 例行子樣數雙份采樣法A

對該批煤采用例行子樣數雙份采樣法精密度進行核對。具體方法是，選擇同以上情況一樣的批煤10個批次，即10船20000 t同種煤。對每一批（船）煤，依據以上基本采樣方案，進行例行子樣數雙份采樣法，即將135×4=540個子樣分別放入2個采樣桶中，每個采樣桶采到270個子樣，依次進行10批煤試驗，得到10對雙份試樣，分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表5所示。

表5 例行子樣數雙份采樣法A試驗數據

計算統計量：

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.95%，且精密度落在（0.66%～1.66%）范圍內。原預期采樣精密度P0為±1%（Ad），說明制定的采樣方案能達到預期采樣精密度的要求。

2.6 例行子樣數雙份采樣法B

對該批煤采用例行子樣數雙份采樣法精密度進行核對。具體方法是，將該批煤分成10個采樣單元。對每一采樣單元，進行例行子樣數雙份采樣法，即將135×4/10=54個子樣分別放入A/B 2個采樣桶中，每個采樣桶采到27個子樣，依次進行10個采樣單元試驗，得到10對雙份試樣，分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表6所示。

表6 例行子樣數雙份采樣法B試驗數據

計算統計量：

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.30%，且精密度落在（0.21%～0.52%）范圍內。原預期采樣精密度P0為±1%（Ad），說明制定的采樣方案優于預期采樣精密度的要求。

2.7 例行子樣數雙份采樣法C

對該批煤采用例行子樣數雙份采樣法精密度進行核對。具體方法是，選擇同以上情況一樣的采樣單元10個，即再增加6個采樣單元煤量。對每一采樣單元，采用以上基本采樣方案，進行例行子樣數雙份采樣法，即將135個子樣分別放入2個采樣桶中 （增加到136個），每個采樣桶采到136/2=68個子樣，依次進行10個采樣單元試驗，得到10對雙份試樣，分別制樣和化驗，其干基灰分Ad試驗數據如表7所示。

計算統計量：

表7 例行子樣數雙份采樣法C試驗數據

根據以上核對試驗結果，在95%概率下，批煤最佳采樣精密度為±0.47%，且精密度落在 （0.33%～0.82%）范圍內。原預期采樣精密度P0為±1%（Ad），說明制定的采樣方案優于預期采樣精密度的要求。

3 結束語

（1）煤炭采樣精密度核對試驗中，要依據確定的采樣方案和預期精密度，再根據精密度核對試驗方法的具體情況，如來煤批量、采樣方法、可接受的核對試驗工作量等，進行計算和核對評價，不能教條地按國標公式計算。否則會得到錯誤的結論。

（2）核對的采樣單元煤量和采樣單元子樣數越接近實際的采樣方案，核對的結果可信度越高。7種方法中，雙倍子樣數雙份采樣法A最準確，但需要的同種試驗煤量也最大，耗用的試驗時間也最長。雙倍子樣數雙份采樣法C最經濟實用，建議電力用戶采納。

（3）在同批煤同煤量的情況下，核對采樣單元精密度時，要根據試樣所包含的子樣數確定。

[1]GB 475—2008，商品煤樣人工采取方法[S].

[2]GB/T 19494—2004，煤炭機械化采樣[S].