自动采样机在斜沟选煤厂原煤采制中的应用

牛秀荣，回尹斌

（晋兴公司斜沟煤矿选煤厂，山西吕梁 033602）

1 概 述

斜沟煤矿选煤厂是晋兴能源有限责任公司建设的现代化矿井型选煤厂，设计生产能力15.00 Mt／a，入厂原煤设计最大粒度为150 mm，实际粒度可达200 mm，胶带输煤量1700 t／h左右。初期在原煤采样环节为人工采样，采样工具为240 mm×300 mm的方铁锹，未达到最大粒度的3.0倍这一要求；而且采样点设置在原煤胶带给煤机出料口，采集煤样的区域有限，也无法满足全方位采样的要求。此外，人工采样过程因人而异，不同的人员采取煤样的手法有所不同，也造成了采样结果的不同；而且人工采样的稳定性很难保证，操作人员受外部因素的影响较大，采样工具、采样频率以及周边环境等等都会对人产生干扰，人为误差更容易导致质量检测出现偏差。为了解决这些问题，准确掌握入厂原煤质量情况，选煤厂在入厂原煤胶带上安装了自动采样系统。通过自动机械方式截取煤流横断面，自动完成采样、破碎、缩分、收集等工序，再对煤样进行化验分析，从而获得准确的原煤质量指标。整个过程由机械自动控制，按照国家标准进行作业，避免人为操作误差，保证了所采取煤样的代表性，为指导洗选生产提供了精准的数据参考。

2 自动采样机系统及参数

系统设备主要由初级采样机、初级胶带机、斗提机、破碎机（锤式破碎机）、次级胶带机、二级采样机、样品收集器等组成；电气部分由采制样控制柜、两个现场操作盒、电机和现场检测器件等组成。现场监测器件有初级采样机位置检测开关、堵塞开关、初级胶带机零速开关、二级采样机位置开关、次级胶带机零速开关、斗提机零速开关、样品收集器位置开关等（见图1）。

图1 自动采样机示意

自动采样机技术参数见表1。

表1 自动采样机技术参数

3 采样方案的制定

根据优质高效选煤厂日常生产检查要求，原煤至少每4 h进行一次快速检测。

3.1 子样数目

根据GB474-2008，规定标称最大粒度为150 mm时，一般共用煤样需要2600 kg。

选煤厂原煤采样装置初级子样量：

式中：C——煤的流量， t／h；

b——采样器开口尺寸，mm；vb——原煤胶带速度， m／s。

将实际生产数据带入公式中，则：

由此可见，需要的子样数不少于55个。

3.2 采样时间间隔

子样的分布采用等时间间隔方式，其间隔由下式确定：

式中：T——时间间隔，min；

Q——采样单元， t；

G——煤流量， t／h；

N——子样个数。

如果原煤流量在1700 t／h左右，按照4 h一个采样单元，最多可达到6800 t，将实际生产数据代入公式中，则：

3.3 最终试样量

结合生产实际情况，制定的采样方案为：以4 h为一个采样单元，每4 min采一个子样，每个子样47 kg，由装置进行二级缩分破碎，可将试样破碎至小于6 mm。根据国标要求，标称粒度为6 mm的煤样量至少达到3.75 kg。

3.4 采样精密度核对

根据GB／T 19494.3-2004《煤炭机械化采样第3部分：精密度测定和偏倚试验》，对每台自动采样机实行的采样方案进行了双份采样方法的精密度测定。随机采取10份原煤样进行双份分析测定水分、灰分，数据列于表2。精密度范围计算因素列于表3。

表2 采样方法精密度试验测定结果

用精密度点估算值P和因数aL、au（与计算标准差的自由度f有关）计算出精密度的上、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份原煤的真实精密度落在0.21%和0.53%之间。由此表明，该采样方案可达到精密度要求。

4 自动采样机的优点

（1）斜沟选煤厂原煤入洗量大，原煤中大块物料多，为此该厂将自动采样机采样斗设计为最大标称粒度的3倍，符合国标规定要求；还将自动采样器设置在入厂胶带中部，利用采样斗截取煤流横断面，使整个断面都能进入到采集的煤样中，采样代表性强。

表3 精密度范围计算因素

（2）利用胶带走廊下的空间，根据采样要求，选择、安装所需的自动采样系统，采用顺煤流方向布置，节能降耗。

（3）与原煤胶带给煤机闭锁，保证启停机的自动连锁运作，同时在出现故障报警时自动停煤，防止事故的进一步恶化。

（4）在初级给料胶带头设置安装除铁器，防止铁器等杂物进入破碎机对设备造成损坏。

（5）煤样通过逐级破碎、缩分，均匀采样，提高煤样采集精密度，保证采集的代表性和有效性，试验样定时、定量收集，废弃物料通过提升斗排至入厂煤流中，以减少浪费。

（6）全过程采用机械自动化作业，防止人为误差，提高采样效率，保证采样的准确性。自动采样系统按国家标准要求设计，严格按规定要求设置采集操作程序，采样精密度高。

（7）减轻了职工的劳动强度，保障了职工的工作安全。自动采样系统选择使用的采样斗以国家标准为依据，全断面采取入洗原煤样，整个工序采用机械作业，采取足够的煤样量，在保证采样精密度的同时，也保障了职工的人身安全。

5 自动采样机的缺点及整改措施

（1）在使用过程中，煤流中掺杂的小螺栓、铁丝等杂物易干扰初级破碎机的正常运转，造成破碎机卡死，出现煤流堵塞现象。

改进措施：由于落煤口处堆煤较厚，除铁器不能有效清除煤中铁器杂物，当煤流均匀摊开后，除铁效果明显变好。为此，首先将原有自动采样机初级给料胶带上方的除铁器位置向后平移400 mm，以远离溜槽出口堆煤处；其次根据最大标称粒度（150 mm），将除铁器安装高度降低，降至距运转胶带300 mm处，使其在不干扰煤流正常移动的情况下，尽可能接近煤流，达到最佳除铁效果。

（2）由于自动采样系统为全封闭状态，采取收集的煤样自动经过破碎缩分处理，粒度质量都有所变化，无法进行下一步的试验分析（如筛分、浮沉试验等）。

改进措施：一是设置胶带反转运行，在初级给料胶带机尾增设下料溜槽，同时在溜槽弯头上方2 m处设置30°倾斜板，用于缓冲煤流下落速度，减少块煤破碎程度；二是精准积累月综合煤样，使煤样粒度组成不受过多干扰变化，确保下一步试验分析的准确性；三是在下料溜槽底部增设煤样收集箱。

（3）自动采样系统存在如下问题：① 初级、二级、三级给料胶带跑料严重，导致胶带跑偏；②观察口密封不严；③ 初级、二级破碎机运转过程中漏煤；④ 斗提机轴承处漏煤。这些现象导致空气中煤尘大，岗位工人卫生清理量大。

整改措施：①更换初采胶带两侧挡煤板和清扫器，对胶带底部进行密封；② 在二采、三采胶带末端设置挡煤板、更换胶带两侧挡煤板，对胶带机头进行密封；③ 在各观察口、斗提机轴承处打胶密封，防止设备运行时煤尘外漏；

（4）样品集样箱运行过程中感应器定位不准，导致下料煤样不能准确进入集样桶，煤样抛洒严重。

整改措施：将原集样箱拆除，直接在下料溜槽口放置一个集样桶，使煤样准确进入集样桶，不但方便取样，还减少了职工打扫卫生的强度。

6 结 语

斜沟煤矿选煤厂安装使用原煤自动采样系统后，提高了工作效率，增强了采样的精密度，增加了煤炭质量检测的准确性，为及时准确反映原煤质量情况提供了保障，为安排调节生产提供了更为准确的数据；此外，在减轻了职工劳动强度的同时，还提高了人员岗位操作安全系数，为今后选煤厂全面推行自动化煤质检测奠定了坚实的基础。