摘"要：選取機(jī)械采制樣過程和集樣儲(chǔ)存過程，對(duì)火電廠煤炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)煤樣水分損失進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：煤樣在機(jī)械采制樣過程中的水分損失隨著煤樣全水分的增加整體呈線性增加的趨勢(shì)，不同礦點(diǎn)煤樣的水分損失存在著顯著的差異。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，不同全水分的煤樣在集樣儲(chǔ)存過程的水分損失隨著存儲(chǔ)時(shí)間的增加整體呈線性增加的趨勢(shì)，全水分高的煤樣水分損失較全水分低的煤樣顯著更高。建議火電廠對(duì)不同全水分的來煤和不同礦源的來煤開展水分損失試驗(yàn)，以進(jìn)行合理的水分損失補(bǔ)正。

關(guān)鍵詞：煤炭；機(jī)械采制樣；水分損失；補(bǔ)正

Test"Study"on"Moisture"Loss"of"Coal"by"Using"the

Coal"Mechanical"Sampling"System"in"Thermal"Power"Plants

Zhou"Jianzhong

CLP"Huachuang"Electric"Power"Technology"Research"Co.，LTD"Shanghai"200086

Abstract：Mechanical"sampling"and"preparation"process"and"temporary"storage"process"of"coal"were"chosen"to"study"the"moisture"loss"of"coal"by"using"the"coal"mechanical"sampling"system"in"thermal"power"plants.The"test"results"indicated"that"the"moisture"loss"of"coal"samples"in"the"process"of"mechanical"sampling"and"preparation"showed"a"linear"increase"trend"with"the"increase"of"its"total"moisture，and"there"were"significant"differences"in"moisture"loss"of"coal"samples"which"from"different"sources.It"was"also"found"that"the"moisture"loss"of"coal"samples"with"different"total"moisture"innbsp;the"temporary"storage"process"showed"a"linear"increase"trend"with"the"increase"of"storage"time，and"the"moisture"loss"of"coal"samples"with"high"total"moisture"were"significantly"higher"than"that"of"coal"samples"with"low"total"moisture.It"was"recommended"that"the"moisture"loss"tests"on"coal"with"different"total"moisture"and"coal"from"different"sources"should"been"carried"out"in"thermal"power"plants，in"order"to"finish"the"moisture"loss"correction"reasonably.

Keywords：Coal；Mechanical"sampling"and"preparation；Moisture"Loss；Correction

煤的全水分是判斷煤炭品質(zhì)及其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的重要參數(shù)指標(biāo)之一［1］。在火電廠燃煤管理監(jiān)督工作中，煤的全水分含量的高低將直接影響煤炭的運(yùn)輸、貯存、輸煤、制粉及鍋爐的燃燒情況等。因此，準(zhǔn)確地采集煤樣并進(jìn)行煤的全水分的測(cè)定，對(duì)火電廠生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著顯著的影響。

目前，火電廠普遍采用煤炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)，自動(dòng)完成入廠煤及入爐煤的采樣工作。煤炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)一般由初級(jí)采樣裝置、給料破碎裝置、縮分裝置、留棄樣裝置和控制系統(tǒng)等部分組成。前期，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者和企業(yè)技術(shù)人員通過理論分析和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在煤炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)的使用過程中，尤其是給料破碎裝置在正常生產(chǎn)運(yùn)行過程中，由于破碎機(jī)錘頭的快速旋轉(zhuǎn)，容易產(chǎn)生摩擦生熱及破碎腔內(nèi)劇烈的空氣對(duì)流，造成煤樣的水分蒸發(fā)情況發(fā)生。此外，在煤樣采取后，采集的留樣在樣桶暫存一段時(shí)間也可能造成水分蒸發(fā)的影響。最終導(dǎo)致了煤炭在機(jī)械采制樣系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中存在一定的水分損失現(xiàn)象［25］。煤炭水分損失的存在易導(dǎo)致煤炭機(jī)械采樣所得的樣品全水分檢測(cè)結(jié)果的偏低，進(jìn)而對(duì)火電廠煤炭的按質(zhì)計(jì)價(jià)、鍋爐系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生不可忽略的影響。因此，為了客觀、準(zhǔn)確地測(cè)定煤炭機(jī)械采制樣樣品的全水分，本文對(duì)火電廠煤炭機(jī)械采制樣過程樣品水分損失進(jìn)行了試驗(yàn)研究，重點(diǎn)對(duì)機(jī)械采制樣過程及集樣儲(chǔ)存過程兩個(gè)方面的水分損失情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及結(jié)果統(tǒng)計(jì)，為火電廠煤炭質(zhì)檢驗(yàn)收工作提供參考依據(jù)，本文的研究成果有利于提升火電廠的安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)技術(shù)水平。

1"試驗(yàn)部分

1.1"機(jī)械采制樣過程水分損失試驗(yàn)方案

以國內(nèi)某一火電廠為研究對(duì)象，通過對(duì)該電廠最近一年內(nèi)的入廠煤來源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別選取該電廠供煤能力較強(qiáng)、粒度分布較為均勻、無明顯分層裝載的3個(gè)礦點(diǎn)的入廠煤進(jìn)行水分損失試驗(yàn)。同時(shí)，為了便于研究同一個(gè)礦點(diǎn)、不同全水分的煤炭的水分損失情況，試驗(yàn)期間分別選取了同一個(gè)礦點(diǎn)的不同批次、不同到廠時(shí)間的10個(gè)車次（汽車）的入廠煤，利用該火電廠的入廠煤汽車橋式自動(dòng)采樣機(jī)（設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示），對(duì)每個(gè)車次隨機(jī)采取車廂內(nèi)不同位置的2個(gè)煤樣作為機(jī)械采樣樣品，并在機(jī)械采樣的取樣點(diǎn)旁邊（盡量靠近但不交叉）、煤的狀態(tài)未被擾亂的部位，分別人工采取體積和深度均相當(dāng)?shù)娜斯っ簶幼鳛閰⒈葮悠?，參比樣品和機(jī)械采樣樣品一一對(duì)應(yīng)，分別形成成對(duì)的試驗(yàn)樣品。因此，每個(gè)礦點(diǎn)都可以采集得到20對(duì)試驗(yàn)樣品。根據(jù)GB/T"19494.22004煤炭機(jī)械化采樣第2部分：煤樣的制備［6］規(guī)定的制樣要求，在短時(shí)間內(nèi)同步制備得到成對(duì)的參比樣品、機(jī)械采樣樣品的全水分樣品，并按GB/T"2112017煤中全水分的測(cè)定方法［7］中的方法B1同步進(jìn)行樣品的全水分測(cè)定。

測(cè)定得到機(jī)械采樣樣品和參比樣品的全水分后，按式（1）計(jì)算機(jī)械采樣樣品的水分損失MP：

MP=100×（MR-MT）（100-MT）（1）

式中：Mp——機(jī)械采樣樣品的水分損失，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；MT——機(jī)械采樣樣品的全水分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；MR——參比樣品的全水分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%。

1.2"集樣儲(chǔ)存過程水分損失試驗(yàn)方案

選取該電廠3種不同全水分的煤炭，將所選煤炭破碎至標(biāo)稱最大粒度與該機(jī)械采制樣系統(tǒng)出料粒度一致并準(zhǔn)確測(cè)定其全水分，并將每個(gè)煤樣人工縮分出1份質(zhì)量約為5kg的煤樣，作為集樣儲(chǔ)存過程的水分損失試驗(yàn)煤樣。選取機(jī)械采制樣系統(tǒng)中3個(gè)集樣桶，準(zhǔn)確稱量并記錄其質(zhì)量（要求稱準(zhǔn)至0.1g）。向稱量后的3個(gè)集樣桶中分別倒入已提前準(zhǔn)備的3種試驗(yàn)煤樣，準(zhǔn)確稱量并記錄倒入煤樣后的集樣桶總質(zhì)量（要求稱準(zhǔn)至0.1g），之后每隔0.5h取出集樣桶并進(jìn)行稱量，試驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)為6h。試驗(yàn)結(jié)束后，按GB/T"2112017煤中全水分的測(cè)定方法［7］中的方法B1進(jìn)行全水分測(cè)定。

單個(gè)集樣桶煤樣水分損失量按式（2）計(jì)算：

M′C=M0-Mh（2）

式中：M0——集樣桶和煤樣的初始質(zhì)量，單位為克（g）；Mh——試驗(yàn)結(jié)束時(shí)集樣桶和煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）；M′C——集樣儲(chǔ)存過程中煤樣的水分損失量，單位為克（g）。

以集樣儲(chǔ)存過程中煤樣的水分損失量占集樣桶內(nèi)煤樣的初始質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)算得到實(shí)際集樣儲(chǔ)存過程中煤樣的水分損失，按式（3）進(jìn)行計(jì)算：

MC=M′Cm×100%（3）

式中：MC——集樣儲(chǔ)存過程中煤樣的水分損失，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；m——集樣桶內(nèi)煤樣的初始質(zhì)量，單位為克（g）。

2"結(jié)果與分析

2.1"機(jī)械采制樣過程水分損失試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)本文1.1章節(jié)內(nèi)容所述的試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，得到該電廠3個(gè)典型礦點(diǎn)不同全水分煤炭的水分損失的試驗(yàn)結(jié)果，并且以機(jī)械采樣樣品的水分損失為因變量，機(jī)械采樣樣品的全水分為自變量，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，并得到其線性回歸方程以及對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

從圖2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，所選取的3個(gè)礦點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果線性擬合相關(guān)系數(shù)均大于0.9，說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)整體呈現(xiàn)出比較好的線性關(guān)系。線性擬合的結(jié)果表明，對(duì)于同一個(gè)礦點(diǎn)的入廠煤，隨著煤樣全水分的增加，其在機(jī)械采樣過程中的水分損失整體呈現(xiàn)出線性增加的趨勢(shì)，而且不同礦點(diǎn)的煤樣在機(jī)械采樣過程中的水分損失情況存在著顯著的差異。由此可見，煤質(zhì)本身的差異對(duì)機(jī)械采制樣過程水分損失的影響較大；研究不同礦點(diǎn)及同一礦點(diǎn)不同全水分的煤炭水分損失對(duì)火電廠的日常生產(chǎn)工作具有現(xiàn)實(shí)意義，尤其是對(duì)煤炭入廠驗(yàn)收工作能發(fā)揮顯著的作用。

2.2"集樣儲(chǔ)存過程水分損失試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)本文1.2小節(jié)內(nèi)容所述的試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，分別選取該電廠3種全水分分別為6%、12%和16%左右的煤樣，得到3種煤樣在集樣儲(chǔ)存過程中隨著集樣存儲(chǔ)時(shí)間的水分損失的變化情況，并且以煤炭集樣儲(chǔ)存過程中煤樣的水分損失為因變量，集樣存儲(chǔ)時(shí)間為自變量，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，并得到其線性回歸方程以及對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同全水分的3種煤樣試驗(yàn)結(jié)果線性擬合相關(guān)系數(shù)均大于0.85，即試驗(yàn)結(jié)果整體呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系。線性擬合的結(jié)果表明，隨著集樣存儲(chǔ)時(shí)間的增加，不同全水分的3種煤樣水分損失整體呈現(xiàn)出線性增加的趨勢(shì)。不同全水分煤樣之間存在著一定程度的差異，全水分高的煤樣水分損失較全水分低的煤樣顯著更高。因此，在火電廠燃煤管理監(jiān)督工作中，為了減少集樣存儲(chǔ)過程中的水分損失，需要盡可能地縮短煤樣的集樣儲(chǔ)存時(shí)間，并及時(shí)收集煤樣進(jìn)行全水分的檢測(cè)。如果不能及時(shí)檢測(cè)煤樣的全水分，應(yīng)將樣品儲(chǔ)存在不吸水、不透氣的密封容器中，并存放在陰涼處；同時(shí)還應(yīng)該準(zhǔn)確稱量煤樣和容器的總質(zhì)量，以方便后續(xù)測(cè)定儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中的水分變化。

3"水分損失補(bǔ)正探討

煤炭在機(jī)械采制樣過程、集樣儲(chǔ)存過程中的水分損失是客觀存在的，且對(duì)火電廠的安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)具有較大的影響。因此，火電廠對(duì)煤炭水分損失進(jìn)行補(bǔ)正的需求較為迫切。目前，我國電力行業(yè)暫時(shí)沒有煤炭機(jī)械采制樣過程樣品水分損失補(bǔ)正的相關(guān)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。建議相關(guān)電廠在使用機(jī)械采制樣系統(tǒng)進(jìn)行采樣工作時(shí)，可針對(duì)自身來煤情況，對(duì)不同全水分的來煤和不同礦源的來煤開展水分損失試驗(yàn)，計(jì)算得到不同來煤的水分損失情況；后根據(jù)GB/T"2112017煤中全水分的測(cè)定方法［7］，對(duì)煤樣的全水分檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行合理的損失補(bǔ)正。

結(jié)語

本文對(duì)火電廠煤炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)煤樣水分損失進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分別選取機(jī)械采制樣過程及集樣儲(chǔ)存過程兩個(gè)方面進(jìn)行詳盡的試驗(yàn)及計(jì)算。試驗(yàn)結(jié)果表明：煤樣在機(jī)械采制樣過程中的水分損失隨著煤樣全水分的增加整體呈線性增加的趨勢(shì)，不同礦點(diǎn)煤樣的水分損失存在顯著的差異。不同全水分的煤樣在集樣儲(chǔ)存過程的水分損失隨著存儲(chǔ)時(shí)間的增加整體呈線性增加的趨勢(shì)，全水分高的煤樣水分損失較全水分低的煤樣顯著更高。針對(duì)火電廠使用煤炭機(jī)械采制樣系統(tǒng)發(fā)生水分損失的客觀事實(shí)，建議火電廠針對(duì)本單位的來煤情況，對(duì)不同全水分的來煤和不同礦源的來煤開展水分損失試驗(yàn)，并計(jì)算得出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)全水分的損失進(jìn)行有依據(jù)的補(bǔ)正。

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