（华润电力（常熟）有限公司 江苏常熟市 215536）
摘要：通过煤炭机械化采样装置（以下简称采样机）初级采样切割器切取煤流的实证分析，探究造成煤样灰分偏低的主要原因，提出了相应的具体改进措施。结果表明，通过将初级采样切割器下部区域连续五组槽型托辊更换为弧型整形托辊，可以有效降低煤炭灰分偏倚，提高采样机采样代表性，对于真实表征煤炭的发热量具有重要意义。
关键词：采样机；切割器；偏倚；离析；灰分；发热量
1 引言
煤的灰分，是指煤在一定的温度（815℃±10℃）下，其中所有可燃物完全燃尽，同时，矿物质发生一系列分解、化合等复杂反应后遗留下来的残留物[1]。它是表征煤质特性的最重要指标之一，与发热量之间具有良好的负相关性。根据陈文敏的研究，若假定Mt不变，当灰分平均值在20%，灰分每增减1%，收到基低位发热量将降低或增高0.376MJ/kg[2]。由此可见，灰分测定值在煤炭贸易中将直接影响供需方的经济利益。
煤质检验验收涉及采样、制样与化验三个相对独立又相互联系的环节。对煤质检测结果的影响来说，如以方差表示误差的话，采样占80%、制样占16%，化验占4%，灰分测试的误差来源分布亦遵循该规律，故煤质检验的关键在于采样，其次是制样[3]。因此，采样机性能的好坏是决定所采煤样代表性（采样精密度和偏倚）的重要因素，发电企业的也越来越重视采样环节。
2 项目改造实施背景
2.1入厂煤采样机运行情况
华润电力（常熟）有限公司装机容量为3×650MW超临界燃煤机组，全年耗煤约500万吨。入厂煤检质验收为皮带机中部机械采样方式，公司自从2005年发电投产，到2014年，经过近10年的运行，入厂煤采样机长期被煤流冲刷、锈蚀，存在以下问题：
1）初级给料机、二级给料机、三级给料机整形导料槽严重锈蚀，虽经过多次补修，但密封性很差，漏粉、撒煤现象严重。
2）初级采样切割器、二级缩分器及三级缩分器切割器清扫刚刷磨损严重，达不到清扫作用，致使采样后仍残余煤颗粒。
2.2燃料验收结算情况
长期以来我国煤炭供应为卖方市场，煤炭结算方式均为装港验收，到厂验收仅作为复检。近年来，由于我国煤炭产能过剩，煤炭结算方式逐渐趋于到厂验收，特别是2015年度开始，市场煤价低于长协煤价，我司来煤70%采用到厂验收结算，公司高度重视燃料验收环节。燃料验收管理人员积极开展入厂煤验收精益管理。
基于上述原因，我司燃料验收管理人员2015年度深入开展入厂煤采制精益管理SGA活动，并对采制样环节存在的问题开展摸查与会诊，进行集中整改。
3 项目改造实施原因
华润电力（常熟）有限公司入厂煤采样机布置在205皮带机中部，为皮带中部采样机，采样方式为皮带煤流采样。由于205皮带机托辊为槽型托辊，是按一定间隔架设的，且成35°倾斜安装，煤炭在输送中随着皮带将产生上下振动，在振动过程中煤炭产生离析现象，密度较轻的煤粒将逐渐到煤流表面，粒度大的煤块将滚到胶带两边。表观现象为煤流上表面大颗粒煤炭含量偏高，细粒煤炭聚集在煤流底部。若煤炭在胶带输送机上长距离运输，此现象就变得非常明显。皮带采样机的工作原理就是通过初级采样头按照预设时间间隔动作截取一次煤流全横断面，但是实际中并未做到完全的煤流全横断面截取，存在一定的采样死角区域，而该区域正好为细粒粉末煤，灰分高，热值低，造成采样一定程度的灰分偏倚，且往往表现为灰分偏低，热值虚高。目前国内行业内，这种现象普遍存在。
GB 475—2008《商品煤人工采取方法》和GB/T 19494.1-2004《煤炭机械化采样》中明确规定初级子样为采样器具操作一次或截取一次煤流全横断面所采取的一份样[4]。我国目前的皮带输送机生产厂家和采样机生产均是执行自己的行业规范，当皮带机械采样设备安装于皮带机上时，尽管依据GB/T 19494-2004《煤炭机械化采样》进行性能试验，并且采样机系统灰分偏倚试验合格，不存在灰分实质性偏倚，但是在实际运行中，因为皮带机机械采样装置初级采样头下部几组托辊均为35°槽型托辊，造成了初级采样切割器边板弧度与皮带的曲率配合存在采样刮取死角，如图1，从图中可以看出采样切割器回转动作采样时，明显存在切割死角区域。
图4 2016年度（改造后）来煤厂内验收与装港验收灰分差
5 项目改造实施后效果评价
华润电力（常熟）有限公司入厂煤采样机初级采样头下部区域槽型托辊支架改造为弧型整形托辊支架后，入厂来煤到厂采样较装港采样灰分取得明显改善效果，所采样品更加客观、公正。2015年度（改造前）来煤厂内验收与装港验收灰分差如图3，2016年度（改造后）来煤厂内验收与装港验收灰分差如图4，2015年度、2016年度来煤厂内验收与装港验收灰分差如表1。
由图3、图4、表1可以看出，改造后来煤灰分差较改造前上升了0.103%，与改造前分析判断相符，充分验证了改造的必要性。2016年1月改造后截止到2016年12月来煤约442.99万吨，来煤平均热值按5000大卡计算，单价按500元/吨计算，根据陈文敏的研究，Aad每变化±1%，影响热值约∓90大卡，则改造后全年度较改造前为公司节约燃料费用：
442.99*500/5000*90*0.103=410.651（万元）
这仅仅是2016年度的短期效益，长期效益将是巨大的。
6 结论
近年来，由于我国各行各业中大量用煤的企业都异常重视燃料验收管理，煤炭机械化采样得到了广泛应用，尤其是性能比较好的皮带采样机，并且经过权威第三方性能试验也都合格，但是，由于皮带机生产厂家和采样机生产厂家各自执行自身的行业规范，导致其在安装衔接方面依然存在缺陷，依然未实现绝对的全断面采样，存在采样盲区。
华润电力（常熟）有限公司燃料验收管理人员在生产实践中，通过摸查与分析，立足于初级子样为采样器具截取一次煤流全横断面所采取的一份样这一规范，巧妙地将入厂煤采样机采样头下部区域原来的Ø159-600型槽型托辊支架（三段式）改造为Ø159-330型弧形托辊支架（五段式），并且更换该区域连续五组托辊支架，改造后的皮带的曲率与初级采样切割器边板弧度完全匹配，不存在采样刮取死角区域，从根本上解决了煤炭在皮带运输途中由于离析作用而导致的采样偏差，弥补了目前国内皮带采样机在皮带煤流中采样的的缺陷。进一步提升了皮带采样机的性能，使得所采样品更接近于真值，更能反映煤炭的品质，为煤炭供需方提供真实的计价依据，故该改造成果可在行业内全面推广。
参考文献：
[1] 方文沐，杜慧敏，李天荣.燃料分析技术问答.中国电力出版社，2001年1月，第二版：153-154.
[2] 陈文敏.灰分增减1%对煤热值的影响.煤炭科学技术，1992年第03期.
[3] 曹长武.电力用煤采制化专题技术.中国质检出版社，2012年2月，第一版：240.
[4] 国家质量监督检验检疫总局.煤炭机械化采样 GB／T 19494.1-2004，第l部分采样方法.
论文作者:赵涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
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