李馨泉 李永亮 趙留偉 徐 昱 沈雪松

焦炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究

李馨泉 李永亮 趙留偉 徐 昱 沈雪松

一、焦炭機(jī)械采制樣現(xiàn)狀

ISO 13909：2001《硬煤和焦炭 機(jī)械采樣》2001年12月15日發(fā)布，GB／T 19494.1～19494.3—2004《煤炭機(jī)械化采樣》系列標(biāo)準(zhǔn)于2004年4月30日發(fā)布。與之對(duì)應(yīng)的焦炭機(jī)械采制樣標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)一直還沒(méi)有。寶鋼集團(tuán)寧波鋼鐵有限公司因生產(chǎn)實(shí)際需要，于2012年3月完成一套焦炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)在完成焦炭工業(yè)分析樣品、焦炭全水分測(cè)定樣品和焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度樣品的在線采樣、制樣的同時(shí)，還能同時(shí)完成焦炭篩分組成測(cè)定及焦炭機(jī)械強(qiáng)度在線測(cè)定。系統(tǒng)功能穩(wěn)定性及與手工檢測(cè)的比對(duì)結(jié)果完全滿足GB 2006—2008《焦炭機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定方法》規(guī)定的誤差范圍。

二、寧波鋼鐵有限公司焦炭全自動(dòng)機(jī)械采制樣系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介

1.寧鋼焦炭采制樣系統(tǒng)工藝

該系統(tǒng)分有三大流程：物理樣流程、化學(xué)樣流程、棄料流程。

物理樣流程又分四個(gè)小流程，分別是：采樣流程、送樣流程、篩分流程、強(qiáng)度測(cè)定（轉(zhuǎn)鼓）流程。

化學(xué)樣流程即制樣流程，分別是：小于3mm工業(yè)分析樣品、小于13mm全水分樣品及23mm～25mm熱反應(yīng)性樣品流程。

物理流程及化學(xué)流程結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)棄料流程，將遺留在各個(gè)電子料斗稱中的焦炭通過(guò)棄料皮帶棄到下級(jí)高爐運(yùn)輸皮帶上。

2.系統(tǒng)運(yùn)行

該系統(tǒng)正常生產(chǎn)時(shí)可根據(jù)控制室可視信號(hào)（工業(yè)電視）監(jiān)視運(yùn)焦皮帶上料情況，發(fā)現(xiàn)上料時(shí)啟動(dòng)采樣流程，機(jī)頭采樣器在PLC控制下，在下落料形成的拋物線上垂直截取焦炭樣品，每10s（可以時(shí)間基，也可以質(zhì)量基）采一次，得到一個(gè)子樣。采下來(lái)的樣品經(jīng)溜管直接落到電子料斗稱里，連續(xù)多次采集的子樣在這里匯成一個(gè)大樣100kg～200kg。

大樣（采到規(guī)定樣品）形成后啟動(dòng)物化樣流程，樣品由在線縮分器分成兩路，一路進(jìn)行物理性能測(cè)定：如篩分組成及轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定。另一路進(jìn)行焦炭工業(yè)分析樣品、焦炭全水分測(cè)定樣品及焦炭熱反應(yīng)性能樣品制備。

物理性能測(cè)定樣品轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶送到五級(jí)篩進(jìn)行篩分組成測(cè)定，每級(jí)篩下方都有電子料斗稱，電子料斗稱還有震動(dòng)出料功能。篩分結(jié)束稱量后樣品會(huì)經(jīng)電子料斗稱震蕩到下級(jí)溜管。控制室電腦畫(huà)面顯示每個(gè)粒級(jí)重量，由系統(tǒng)計(jì)算各粒級(jí)百分比。并在電腦畫(huà)面上顯示各粒級(jí)組成百分比。大于60mm的粒級(jí)自動(dòng)配鼓50kg±0.5kg，進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定。轉(zhuǎn)鼓有三個(gè)限位，分別是接料位、水平位、棄料位。焦炭轉(zhuǎn)鼓后落入下方電子料斗稱經(jīng)溜管進(jìn)入三級(jí)篩，每級(jí)篩后有電子料斗稱，自動(dòng)顯示大于40mm、40mm～10mm及小于10mm各個(gè)粒級(jí)重量，由系統(tǒng)計(jì)算M40及M10百分比，顯示在電腦畫(huà)面上，完成焦炭機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定。

化學(xué)分樣樣品制備的物料經(jīng)顎式破碎機(jī)將全部物料破碎，再經(jīng)在線縮分器分出二部分樣品，一部分熱反應(yīng)性能測(cè)定樣品，經(jīng)二級(jí)篩分出23mm～25mm樣品。另一部分再經(jīng)破碎機(jī)破碎成小于13mm樣品，再經(jīng)在線縮分品一部分物料即全水分樣品。另一部分物料由對(duì)輥破碎機(jī)粉碎成小于3mm工業(yè)分析樣品。得到的最終樣品進(jìn)入各自收集器內(nèi)，由崗位人員來(lái)拿取。

3.系統(tǒng)水分散失檢測(cè)

系統(tǒng)水分散失率因系統(tǒng)除轉(zhuǎn)鼓為開(kāi)放式除塵，其他所有部分全部密封，經(jīng)人工測(cè)定與系統(tǒng)測(cè)定比對(duì)試驗(yàn)，全水誤差均在0.2%之內(nèi)。

4.系統(tǒng)測(cè)定與手工測(cè)定結(jié)果比對(duì)

焦炭機(jī)械強(qiáng)度人工與系統(tǒng)比對(duì)數(shù)據(jù)分兩方面，一方面測(cè)定系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一方面測(cè)定系統(tǒng)準(zhǔn)確性。

在配煤比不變的情況下，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)100次測(cè)定，M40偏差小于0.5%，M10偏差小于0.5%。系統(tǒng)穩(wěn)定性滿足焦炭機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許偏差。

在同一批次物料采兩份樣，一份經(jīng)過(guò)手工轉(zhuǎn)鼓測(cè)定，另一份樣品由系統(tǒng)測(cè)定，以此測(cè)定系統(tǒng)準(zhǔn)確性。

經(jīng)過(guò)50組比對(duì)試驗(yàn)后，M40偏差小于1.0%，M10偏差小于1.0%。準(zhǔn)確性滿足焦炭機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許偏差。

三、寧鋼建成焦炭全自動(dòng)采樣系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)意義

國(guó)內(nèi)焦炭生產(chǎn)基于環(huán)保等要求，特別是新建焦化廠已一律改濕法熄焦為干法熄焦。干法熄焦的焦炭在運(yùn)輸及皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)產(chǎn)生的粉塵十分嚴(yán)重。焦炭篩分組成測(cè)定、機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定等需要人工手篩，產(chǎn)生的濃厚粉塵用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的3D防塵口罩仍無(wú)法有效防塵，對(duì)員工身體健康危害極大。特別是因焦炭粒級(jí)分布較大，堆料焦炭發(fā)生嚴(yán)重粒度偏析，人工采樣無(wú)法從根本上解決粒度樣品代表性的問(wèn)題。

寧鋼焦炭全自動(dòng)采樣系統(tǒng)最大限度地解決了焦炭采樣的代表性問(wèn)題，解決了篩分組成及焦炭機(jī)械強(qiáng)度在線測(cè)定問(wèn)題。從此告別了人工篩分焦炭的歷史，使操作工人從“刀耕火種”中解脫出來(lái)，最大限度地保護(hù)了從業(yè)人員職業(yè)健康，從某種程度上說(shuō)具有劃時(shí)代意義。

附表一：焦炭全自動(dòng)采樣系統(tǒng)與手工轉(zhuǎn)鼓檢測(cè)比對(duì)數(shù)據(jù)

附表二：焦炭全自動(dòng)采樣系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度穩(wěn)定性

附表二 （續(xù)）

寶鋼集團(tuán)寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司寧波分公司）