劉奧灝 張 賀 張 磊

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

煤質(zhì)特性以煤質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，煤質(zhì)檢驗(yàn)工作包括對(duì)大批量煤炭進(jìn)行采樣、制樣及化驗(yàn)三個(gè)相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的環(huán)節(jié)，規(guī)范電力行業(yè)煤質(zhì)檢驗(yàn)工作對(duì)加強(qiáng)電廠煤質(zhì)監(jiān)督，確保入廠、入爐煤質(zhì)質(zhì)量，保證鍋爐機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及降低發(fā)電成本有著極為重要的意義。

在煤炭制樣操作環(huán)節(jié)中，縮分環(huán)節(jié)是最為重要的一項(xiàng)操作。目前，通常采用人工方法用堆錐四分法和二分器法進(jìn)行縮分，但人工縮分方法通常存在一些問題，例如由于樣品質(zhì)量大、操作程序復(fù)雜，部分操作人員任意簡(jiǎn)化程序、不按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的規(guī)范方法操作。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各發(fā)電企業(yè)都力求實(shí)施機(jī)械化作業(yè)，減少人工操作的比重。目前，已有不少機(jī)械化的縮分設(shè)備，但大多出現(xiàn)在采樣工作中，制樣工作涉及的縮分設(shè)備又通常與破碎設(shè)備聯(lián)合使用，即破碎縮分機(jī)或聯(lián)合制樣機(jī)，但此類設(shè)備一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維修難度大、維護(hù)成本高。因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷的機(jī)械化電動(dòng)縮分設(shè)備是目前亟須解決的問題。

1 設(shè)計(jì)方案

針對(duì)目前煤炭制樣工作中的縮分操作環(huán)節(jié)存在的一系列問題以及電動(dòng)縮分設(shè)備短缺的現(xiàn)狀，本方案設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)合理的用于煤樣制備的電動(dòng)縮分機(jī)。設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

設(shè)備各個(gè)組成部件的設(shè)計(jì)安裝順序?yàn)椋喝肓隙钒惭b在入料斗支撐桿上，入料斗支撐桿安裝在底座上，落料管安裝在入料斗的底部，接料斗放置在底座上，且接料斗位于落料管的下方，電動(dòng)擋板和旋轉(zhuǎn)軸分別安裝在電動(dòng)擋板支撐桿和旋轉(zhuǎn)軸支撐桿上，電動(dòng)擋板位于入料斗內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸與落料管連接。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)備各個(gè)組成部件的結(jié)構(gòu)或功能為：落料管與入料斗連通，電動(dòng)擋板和旋轉(zhuǎn)軸各與一個(gè)電機(jī)連接，其中電動(dòng)擋板用于阻隔入料斗與落料管，在電機(jī)的作用下，電動(dòng)擋板可以滑動(dòng)開啟，開啟后入料斗與落料管相連通。旋轉(zhuǎn)軸在電機(jī)的作用下可以帶動(dòng)落料管勻速旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速可調(diào)，通過落料管將入料斗中的樣品均勻地倒入接料斗中。電動(dòng)擋板支撐桿用于固定和支撐電動(dòng)擋板，旋轉(zhuǎn)軸支撐桿用于固定和支撐旋轉(zhuǎn)軸，入料斗支撐桿用于固定和支撐入料斗。接料斗由四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的四分之一圓柱體容器組成，四部分可以組合成一個(gè)完整的圓柱體容器，用于接收從落料管中落下的煤樣。另外，落料管的直徑可調(diào)，根據(jù)不同煤炭樣品標(biāo)稱最大粒度，直徑可調(diào)為39 mm、18 mm和9 mm，分別用于縮分標(biāo)稱最大粒度為13 mm、6 mm和3 mm的煤樣。

相比現(xiàn)有技術(shù)，使用該用于煤樣制備的電動(dòng)縮分機(jī)進(jìn)行縮分工作，不但可以提高工作效率，縮短縮分時(shí)間，降低煤樣長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中可能產(chǎn)生的性質(zhì)變化，還可以實(shí)現(xiàn)一次縮分操作過程的自動(dòng)化作業(yè)，降低由于人為操作不當(dāng)帶來的縮分誤差，保證樣品縮分的代表性，提高縮分精密度。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、維護(hù)方便、易于推廣。

2 工作過程

本方案設(shè)計(jì)的一種用于煤樣制備的電動(dòng)縮分機(jī)的工作過程如下：電動(dòng)擋板2初始狀態(tài)為閉合狀態(tài)，根據(jù)煤樣的標(biāo)稱最大粒度調(diào)整入料斗1與落料管7的開口尺寸；開啟控制旋轉(zhuǎn)軸6的電機(jī)4，旋轉(zhuǎn)軸6帶動(dòng)落料管7開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整到合適轉(zhuǎn)速；將需要縮分的煤樣全部裝入料斗1后，開啟控制電動(dòng)擋板2的電機(jī)4，電動(dòng)擋板2開始緩慢地滑動(dòng)開啟；在電動(dòng)擋板2緩慢滑動(dòng)開啟的過程中，入料斗1的煤樣通過落料管7落入接料斗8中；接料斗8將煤樣均勻地縮分成4份質(zhì)量、性質(zhì)完全相等的煤樣，根據(jù)制樣需要，收集其中1部分或2部分煤樣，其余煤樣舍棄；若收集1部分煤樣，可以選擇接料斗8中任意1份煤樣，若收集2部分煤樣，可以選擇接料斗8中任意對(duì)角線2份煤樣。

3 設(shè)備性能驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)的主要目的在于檢驗(yàn)使用該設(shè)備對(duì)煤炭樣品進(jìn)行縮分操作是否能夠達(dá)到要求。選用粒度為13 mm占5%左右的最常見的煙煤煤樣作為試驗(yàn)用煤，試驗(yàn)主要項(xiàng)目包括接料斗的留樣縮分比以及留樣的粒度分析。

留樣縮分比試驗(yàn)方法為：準(zhǔn)備質(zhì)量約為1 600 g的13 mm試驗(yàn)煤樣，使用該設(shè)備進(jìn)行縮分操作，縮分完成后收集接料斗中的留樣，將斜對(duì)角的兩份樣品混合成為1份煤樣，共得到2份質(zhì)量約為800 g的留樣，記作留樣1和留樣2。分別稱量留樣1和留樣2的質(zhì)量，并計(jì)算其所占總質(zhì)量的比例即縮分比。重復(fù)進(jìn)行10次上述縮分試驗(yàn)，分別計(jì)算10次重復(fù)試驗(yàn)得到的縮分比的最大值、最小值、平均值，判斷設(shè)備縮分過程的縮分比是否合格。

留樣粒度分析試驗(yàn)方法為：準(zhǔn)備質(zhì)量約為3 000 g的13 mm試驗(yàn)煤樣，分別通過不同粒度的試驗(yàn)篩，稱量煤樣占25～13 mm、13～6 mm、6～3 mm、＜3 mm各粒度級(jí)的質(zhì)量并計(jì)算其所占比例。使用該設(shè)備對(duì)該煤樣進(jìn)行縮分操作，縮分完成后收集接料斗中的留樣，將斜對(duì)角的兩份樣品混合成為1份煤樣，共得到2份質(zhì)量約為1 600 g的留樣，記作留樣1和留樣2。分別稱量留樣1和留樣2的質(zhì)量，然后過不同粒度的試驗(yàn)篩，稱量煤樣占25～13 mm、13～6 mm、6～3 mm、＜3 mm各粒度級(jí)的質(zhì)量并計(jì)算其所占比例。重復(fù)進(jìn)行5次上述縮分、過篩試驗(yàn)，判斷設(shè)備縮分過程的粒度分布是否合格。

3.2 縮分比試驗(yàn)結(jié)果

設(shè)備的縮分比試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1中可以看出，留樣1的縮分比的平均值、最大值、最小值分別為1/2.01、1/2.06、1/1.98，留樣2的縮分比的平均值、最大值、最小值分別為1/1.99、1/2.02、1/1.95。留樣1和留樣2的縮分比結(jié)果非常接近，由此可見，設(shè)備的縮分過程比較均勻，縮分比滿足要求。

3.3 粒度分析試驗(yàn)結(jié)果

設(shè)備的粒度分析試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2中可以看出，經(jīng)過5次重復(fù)性粒度分析試驗(yàn)，得到留樣1和留樣2在各粒度段煤樣所占比例非常接近，粒度分布較為均勻，因此設(shè)備的粒度分析同樣滿足要求，使用該設(shè)備進(jìn)行縮分不會(huì)造成粒度離析。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種用于煤炭樣品制備的電動(dòng)縮分機(jī)，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、維護(hù)方便，使用該裝置進(jìn)行縮分工作，不但可以提高工作效率，縮短縮分時(shí)間，降低煤樣長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中可能產(chǎn)生的性質(zhì)變化，還可以實(shí)現(xiàn)一次縮分操作過程的自動(dòng)化作業(yè)，降低由于人為操作不當(dāng)帶來的縮分誤差，保證樣品縮分的代表性，提高縮分精密度。另外，通過對(duì)該設(shè)備進(jìn)行留樣的縮分比和粒度分析試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)備縮分過程均勻，不會(huì)造成粒度離析，設(shè)備的性能符合要求。

表1 接料斗留樣的縮分比

表2 接收斗留樣的粒度分析