新型煤質快速檢測技術的實踐應用

梁小娟

(西山煤電（集團）有限公司屯蘭選煤廠，山西 古交 030206 )

西山煤電（集團）有限公司屯蘭選煤廠是山西古交礦區設計規劃建設的一座特大型主焦煤選煤廠，年入洗原煤500萬t。屯蘭選煤廠洗選入廠毛煤后，產品根據不同的情況分類進入到運銷車間，配煤后使用快速定量裝車站進行單點裝車。當前因運銷車間煤質波動而檢測不準的問題，導致商品煤裝車合格率較低，嚴重影響了該選煤廠的經濟效益。

1 存在的問題及原因分析

屯蘭選煤廠裝車合格率只有52%，分析原因如下：

（1）基于成煤環境和條件不同，形成了煤炭賦存狀況上的差異。屯蘭礦井田內，不同采區，不同煤層，其煤質的變化和區別也非常明顯。加之井下各采區工作循環進度不同步，每個工作面在一個班的不同時間內，出煤量也有很大波動，故而致使井口出煤不論在數量上還是質量上，都是不均勻的，因此毛煤熱值的波動較大，甚至于每個班的點樣在±600cal/g范圍內波動。

（2）運輸車間產品化驗結果滯后，無法實時準確掌握配煤結果。當前選煤廠的系統洗選達700萬t/a，超過了500萬t/a的設計能力，導致運銷車間無法準確掌握產品存儲及化驗結果，從而出現盲裝現象，同時影響下一列車的配煤裝車。

（3）煤質檢驗方法落后，無法適應煤質波動較大的檢測。該選煤廠生產及裝車都是基于自動采樣器在膠帶機中部進行采樣，送化驗室常規化驗，生產及裝車點樣的結果都需要在1～2h內報出，檢測結果要滯后生產1～2h。

以上原因導致了選煤廠運輸車間商品煤的質量波動較大，商品煤配出熱值不準，造成了熱值的嚴重浪費，在經濟損失的同時損害了選煤廠的產品形象。

為解決煤質實時快速檢驗問題，選煤廠決定在運銷車間采用TG800快速工業分析儀進行煤質檢測的工業試驗。

2 TG800快速工業分析儀結構及原理分析

圖1為TG800快速工業分析儀實施方式的結構連接示意圖，圖2為水分測試單元實施方式的結構示意圖。

圖1 測試方法結構連接示意圖

圖2 水分測試單元結構示意圖

該設備包括水分測試單元、灰分測試單元和揮發分測試單元，利用獨立的設置技術測試樣品的水分、灰分和揮發分。該分析儀中的水分測試單元、灰分測試單元和揮發分測試單元之間，除了使用的傳感器以及加熱爐組件有所差別之外，其他的同類型部件可以相同，以水分測試單元為案例進行分析。

水分測試單元包括第一加熱爐組件，通過第一天平對樣品進行稱重。樣品放置在水分坩堝內，第一天平放置在第一升降平臺下部，水分坩堝放置在第一送樣盤機構，第一送樣桿安裝在第一天平的天平支架上，通過第一電機帶動第一升降平臺上升或下降，使水分坩堝進入第一加熱爐組件進行水分測試，或離開第一加熱爐組件。溫度傳感器設置在第一加熱爐組件，用于測試溫度，第一升降平臺通過第一絲桿被第一電機帶動進行上下移動。水分測試單元，只需要通過第一加熱爐組件下部的開口通過第一送樣盤機構將樣品送入即可，而無需將第一加熱爐組件進行改造。

快速工業分析儀中，每一個測試單元均由天平、送樣桿、放樣盤機構、坩堝、加熱爐組件和升降平臺組成，送樣桿安裝在天平支架上面，放樣盤機構和加熱爐組件安裝在升降平臺上。有所不同的是，將水分測試傳感器、灰分測試傳感器以及揮發分測試傳感器分別獨立安裝在三個測試單元，每個測試單元僅僅負責測試樣品的三項測試內容中的其中一項，而不像現有技術中使用低溫爐測試水分，使用高溫爐測試灰分和揮發分，測試灰分和揮發分使用同一高溫爐，不僅有先后順序，不能同時測量。另外，送樣桿無需穿過低溫爐，就無需對現有的低溫爐進行改造，減少了改造成本，而且送樣桿無需穿過低溫爐就使得無需對低溫爐穿孔，使得其密閉性能更好，測試結果更加精確。

采用并行測試水分、灰分和揮發分，三個指標測試時間等于水分、灰分和揮發分三個測試時間的最大值，三個指標測試時間小于20min，比現有方案測試時間40min縮短了一半。

3 實踐應用試驗過程分析

3.1 安裝檢測位置的選擇與確定

TG800快速工業分析儀檢驗設備引入后，前期進行了安裝檢測位置的選擇試驗。經過考察分析，制定了三個取樣安裝檢測方案：

（1）檢驗設備安裝在末煤膠帶中部采樣機的給料膠帶上，采集的煤樣經破碎、縮分后，進入到快速工業分析儀進行檢測。初步試驗結果表明：檢驗設備經靜態測試和動態測試的對比試驗發現測量值與化驗值誤差較大，不宜采用。

（2）檢驗設備安裝在裝車膠帶的端部采樣機上，經破碎及二次采樣后進行檢測。初步試驗結果表明：檢驗設備經靜態測試和動態測試的對比試驗發現測量值與化驗值誤差較大，不宜采用。

基于以上兩種檢測方式中的測量值與化驗值誤差較大的結果，分析原因可能是由于采樣的頻率較低、周期較長而導致的，因此設計了第三種檢測方案。

（3）檢驗設備安裝在裝車膠帶采樣機棄樣端進行取樣及檢測試驗。初步試驗結果表明：檢驗設備經靜態測試和動態測試的對比試驗發現測量值與化驗值誤差較小，可以采用該種安裝辦法進行設備的工業試驗。

3.2 裝車站裝車膠帶采樣機棄樣端實踐應用

采用皮帶端部采樣機采樣，優點在于：大大提高了采樣頻率，采樣周期為55s，棄樣量約75kg，安裝溜槽棄樣落入裝車緩沖倉內。

3.2.1 新型煤質檢測設備的安裝

2017年1月開始進行設備的改造和安裝。皮帶運輸上增設一條小膠帶和溜槽裝置，采樣后的棄樣順利落入緩沖倉中；在小膠帶上設置煤流成形裝置，同時預留檢驗設備的安裝空間，并留出安裝煤質檢測設備的空間；小膠帶采用變頻驅動，保障小膠帶啟動、停止、運行的穩定性，符合快速工業分析儀檢驗測量要求。2017年3月，TG800快速工業分析儀安裝并調整完畢，開始在運銷車間裝車配煤使用。

3.2.2 檢測結果對比分析

（1）TG800快速工業分析儀檢測結果與化驗結果對比分析

靜態煤樣的灰分對比測量數據，經擬合如圖3所示。

圖3 靜態煤樣的灰分對比數據擬合圖

2017年4月5日～4月6日測量數據如表1所示。

表1 運銷車間裝車灰分儀熱值與實驗室化驗值對比分析

從表1數據知，裝車灰分儀和實驗室化驗熱值差距較小，測量效果比較理想。

3.2.3 運銷車間裝車合格率分析

針對運銷車間采用TG800快速工業分析儀檢測煤質前后裝車的合格率進行了對比分析。統計2017年3月1日至2017年8月31日、2016年9月1日至2017年2月28日屯2、屯3、屯4煤的熱值、合格率及比例，如表2所示。

表2 屯蘭選煤廠運銷車間裝車合格率對比分析

從表2可知，TG800快速工業分析儀應用后，運銷車間裝車合格率從52.68%提高到了83.36 %，相較使用前提高30.68%，屯2、屯3和屯4煤的熱值共節約近110kcal/kg。因此可以推定TG800快速工業分析設備對于運銷車間的裝車合格率是有明顯效果的。

4 總結

TG800快速工業分析儀檢測設備在屯蘭選煤廠已有近1年半的使用時間，整體來看該設備運行穩定，檢測結果良好，能有效地提高運銷車間裝車合格率，能有效地節約各煤種熱值，對配煤裝車有很好的指導意義。該快速工業分析儀的應用對于控制該選煤廠的產品質量、提高洗選效率起到了積極的作用，同時還降低了化驗實驗室人員的勞動強度，可以起到減人增效的作用。