自動采樣機在斜溝選煤廠原煤采制中的應用

牛秀榮，回尹斌

（晉興公司斜溝煤礦選煤廠，山西呂梁 033602）

1 概 述

斜溝煤礦選煤廠是晉興能源有限責任公司建設的現代化礦井型選煤廠，設計生產能力15.00 Mt／a，入廠原煤設計最大粒度為150 mm，實際粒度可達200 mm，膠帶輸煤量1700 t／h左右。初期在原煤采樣環節為人工采樣，采樣工具為240 mm×300 mm的方鐵鍬，未達到最大粒度的3.0倍這一要求；而且采樣點設置在原煤膠帶給煤機出料口，采集煤樣的區域有限，也無法滿足全方位采樣的要求。此外，人工采樣過程因人而異，不同的人員采取煤樣的手法有所不同，也造成了采樣結果的不同；而且人工采樣的穩定性很難保證，操作人員受外部因素的影響較大，采樣工具、采樣頻率以及周邊環境等等都會對人產生干擾，人為誤差更容易導致質量檢測出現偏差。為了解決這些問題，準確掌握入廠原煤質量情況，選煤廠在入廠原煤膠帶上安裝了自動采樣系統。通過自動機械方式截取煤流橫斷面，自動完成采樣、破碎、縮分、收集等工序，再對煤樣進行化驗分析，從而獲得準確的原煤質量指標。整個過程由機械自動控制，按照國家標準進行作業，避免人為操作誤差，保證了所采取煤樣的代表性，為指導洗選生產提供了精準的數據參考。

2 自動采樣機系統及參數

系統設備主要由初級采樣機、初級膠帶機、斗提機、破碎機（錘式破碎機）、次級膠帶機、二級采樣機、樣品收集器等組成；電氣部分由采制樣控制柜、兩個現場操作盒、電機和現場檢測器件等組成。現場監測器件有初級采樣機位置檢測開關、堵塞開關、初級膠帶機零速開關、二級采樣機位置開關、次級膠帶機零速開關、斗提機零速開關、樣品收集器位置開關等（見圖1）。

圖1 自動采樣機示意

自動采樣機技術參數見表1。

表1 自動采樣機技術參數

3 采樣方案的制定

根據優質高效選煤廠日常生產檢查要求，原煤至少每4 h進行一次快速檢測。

3.1 子樣數目

根據GB474-2008，規定標稱最大粒度為150 mm時，一般共用煤樣需要2600 kg。

選煤廠原煤采樣裝置初級子樣量：

式中：C——煤的流量， t／h；

b——采樣器開口尺寸，mm；vb——原煤膠帶速度， m／s。

將實際生產數據帶入公式中，則：

由此可見，需要的子樣數不少于55個。

3.2 采樣時間間隔

子樣的分布采用等時間間隔方式，其間隔由下式確定：

式中：T——時間間隔，min；

Q——采樣單元， t；

G——煤流量， t／h；

N——子樣個數。

如果原煤流量在1700 t／h左右，按照4 h一個采樣單元，最多可達到6800 t，將實際生產數據代入公式中，則：

3.3 最終試樣量

結合生產實際情況，制定的采樣方案為：以4 h為一個采樣單元，每4 min采一個子樣，每個子樣47 kg，由裝置進行二級縮分破碎，可將試樣破碎至小于6 mm。根據國標要求，標稱粒度為6 mm的煤樣量至少達到3.75 kg。

3.4 采樣精密度核對

根據GB／T 19494.3-2004《煤炭機械化采樣第3部分：精密度測定和偏倚試驗》，對每臺自動采樣機實行的采樣方案進行了雙份采樣方法的精密度測定。隨機采取10份原煤樣進行雙份分析測定水分、灰分，數據列于表2。精密度范圍計算因素列于表3。

表2 采樣方法精密度試驗測定結果

用精密度點估算值P和因數aL、au（與計算標準差的自由度f有關）計算出精密度的上、下限：

精密度上限：auP=1.75×0.304%=0.53%；

精密度下限：aLP=0.70×0.304%=0.21%。

在95%置信概率下，10份原煤的真實精密度落在0.21%和0.53%之間。由此表明，該采樣方案可達到精密度要求。

4 自動采樣機的優點

（1）斜溝選煤廠原煤入洗量大，原煤中大塊物料多，為此該廠將自動采樣機采樣斗設計為最大標稱粒度的3倍，符合國標規定要求；還將自動采樣器設置在入廠膠帶中部，利用采樣斗截取煤流橫斷面，使整個斷面都能進入到采集的煤樣中，采樣代表性強。

表3 精密度范圍計算因素

（2）利用膠帶走廊下的空間，根據采樣要求，選擇、安裝所需的自動采樣系統，采用順煤流方向布置，節能降耗。

（3）與原煤膠帶給煤機閉鎖，保證啟停機的自動連鎖運作，同時在出現故障報警時自動停煤，防止事故的進一步惡化。

（4）在初級給料膠帶頭設置安裝除鐵器，防止鐵器等雜物進入破碎機對設備造成損壞。

（5）煤樣通過逐級破碎、縮分，均勻采樣，提高煤樣采集精密度，保證采集的代表性和有效性，試驗樣定時、定量收集，廢棄物料通過提升斗排至入廠煤流中，以減少浪費。

（6）全過程采用機械自動化作業，防止人為誤差，提高采樣效率，保證采樣的準確性。自動采樣系統按國家標準要求設計，嚴格按規定要求設置采集操作程序，采樣精密度高。

（7）減輕了職工的勞動強度，保障了職工的工作安全。自動采樣系統選擇使用的采樣斗以國家標準為依據，全斷面采取入洗原煤樣，整個工序采用機械作業，采取足夠的煤樣量，在保證采樣精密度的同時，也保障了職工的人身安全。

5 自動采樣機的缺點及整改措施

（1）在使用過程中，煤流中摻雜的小螺栓、鐵絲等雜物易干擾初級破碎機的正常運轉，造成破碎機卡死，出現煤流堵塞現象。

改進措施：由于落煤口處堆煤較厚，除鐵器不能有效清除煤中鐵器雜物，當煤流均勻攤開后，除鐵效果明顯變好。為此，首先將原有自動采樣機初級給料膠帶上方的除鐵器位置向后平移400 mm，以遠離溜槽出口堆煤處；其次根據最大標稱粒度（150 mm），將除鐵器安裝高度降低，降至距運轉膠帶300 mm處，使其在不干擾煤流正常移動的情況下，盡可能接近煤流，達到最佳除鐵效果。

（2）由于自動采樣系統為全封閉狀態，采取收集的煤樣自動經過破碎縮分處理，粒度質量都有所變化，無法進行下一步的試驗分析（如篩分、浮沉試驗等）。

改進措施：一是設置膠帶反轉運行，在初級給料膠帶機尾增設下料溜槽，同時在溜槽彎頭上方2 m處設置30°傾斜板，用于緩沖煤流下落速度，減少塊煤破碎程度；二是精準積累月綜合煤樣，使煤樣粒度組成不受過多干擾變化，確保下一步試驗分析的準確性；三是在下料溜槽底部增設煤樣收集箱。

（3）自動采樣系統存在如下問題：① 初級、二級、三級給料膠帶跑料嚴重，導致膠帶跑偏；②觀察口密封不嚴；③ 初級、二級破碎機運轉過程中漏煤；④ 斗提機軸承處漏煤。這些現象導致空氣中煤塵大，崗位工人衛生清理量大。

整改措施：①更換初采膠帶兩側擋煤板和清掃器，對膠帶底部進行密封；② 在二采、三采膠帶末端設置擋煤板、更換膠帶兩側擋煤板，對膠帶機頭進行密封；③ 在各觀察口、斗提機軸承處打膠密封，防止設備運行時煤塵外漏；

（4）樣品集樣箱運行過程中感應器定位不準，導致下料煤樣不能準確進入集樣桶，煤樣拋灑嚴重。

整改措施：將原集樣箱拆除，直接在下料溜槽口放置一個集樣桶，使煤樣準確進入集樣桶，不但方便取樣，還減少了職工打掃衛生的強度。

6 結 語

斜溝煤礦選煤廠安裝使用原煤自動采樣系統后，提高了工作效率，增強了采樣的精密度，增加了煤炭質量檢測的準確性，為及時準確反映原煤質量情況提供了保障，為安排調節生產提供了更為準確的數據；此外，在減輕了職工勞動強度的同時，還提高了人員崗位操作安全系數，為今后選煤廠全面推行自動化煤質檢測奠定了堅實的基礎。