一种煤炭机械化采制样装置的设计

杨卫强　王维　汪后港　周璇　秦岭

【摘 要】本文对常见的煤炭机械化采制样装置进行阐述，提出了一种煤炭机械化采制样装置的结构设计和工作原理，对该装置的特点进行剖析，为火电企业在采制样装置的引进和优化提供帮助。

【关键词】设计；采样；水分样；采制样；精密度；缩分器

【Abstract】The structure of coal sampling and division device is introduced， proposing a new design and the working principle. This article analyzes the advantages of this design， helps the thermal power enterprise in the introduction and optimization.

【Key words】Design； Sampling； Moisture； Sample； Coal； Precision； Cutter

0 引言

近年来，随着火力发电的不断发展，商品煤的验收越来越得到火电企业的认识。通常的验收环节包括，采样、制样和化验，其中采样在整个环节中占有极其重要的地位。能否采集到具有代表性的煤样关系到整个批次的煤炭验收，直接影响煤炭买卖双方的经济效益。由于近年来技术水平的提高，火电企业逐步使用煤炭机械化采制样装置代替人工采样，极大程度的避免了由于人工采样造成的误差。本文提出了一种机械化采制样装置的设计，解决采样过程中的样品堵塞、交叉污染等影响煤炭代表性的问题，保证采样设备连续无故障的工作能力，提高自动化采样工作效率。

1 常见的结构设计

传统采样装置包括：初级采样器、初级给料皮带、破碎机、二级给料皮带、缩分器和集样器等，初级采样器采集到的煤样通过初级给料皮带按照一定的流量输送到破碎机内，破碎后到达一定粒度的煤样再经过缩分器缩分，一部分进入到集样器内，其余部分由二级给料皮带输送至弃料收集装置。

2 本方案设计原理

本方案设计能实现样品采取、样品旁路收集、全水分样收集、分析样和存查样制备及弃料返排。每车采样过程包括全水分样采取和分析样（存查样）采取，两个流程相互独立。采取全水分样品时分析样制样系统暂停工作，全水分样缩分机和集样桶正常工作。采取分析样（存查样）时则全水分样缩分机和集样桶暂停工作，其它部件正常工作。如遇极端煤质超出采样机制样系统的设计煤质范围则实行旁路采样，设计原理图如图1。该装置工作原理如下：

2.1 旁路采样

采样器（1）自动采样后，采样器行走至旁路系统（26）上方，采样器（1）内煤样从采样器底部卸料，煤样不经过破碎缩分过程由旁路系统（26）直接分批收集。

2.2 全水分样采取

采样器（1）自动采样后，从一级皮带入料口（2）处卸料，煤样随一级皮带（6）往一级弃料口（11）方向输送。输送过程中，一级煤流整形器（3）对煤流进行规整，使煤样均匀平铺在一级皮带（6）上，一级缩分机（4）对煤流从起始到末端进行均匀切割，全水分样集样桶（19）按不同矿点或公司分别收集全水分样，未被切割的煤样由一级皮带（6）输送至二通挡板（9）处从一级弃料口（11）排出。全水分样采样时制样系统暂停工作。

2.3 分析样采取

采样器（1）自动采样后，从一级皮带入料口（2）处卸料，煤样随一级皮带（6）输送至二通挡板（9）处，煤样经过一级皮带落煤管（10）进入锤式破碎机（12），破碎后煤样进入二级皮带（13）向二级皮带弃料口（23）方向输送。输送过程中，二级煤流整形器（24）对煤流进行规整，煤样平铺均匀后被二级缩分机（20）均匀切割，切割样通过二级缩分机落煤管（15）落入电动二分器（16），样品缩分为两份后通过二分器落煤管（17）分别进入分析样集样桶（18）和存查样集样桶（25）。二级皮带（13）上未被切割煤样随二级弃料口（23）排出。

分析样（存查样）采样时全水分样集样桶（19）和一级缩分机（4）停止工作。

图1 设计方案原理图

1.采样器；2.一级皮带入料口；3.一级煤流整形器；4.一级缩分机；

5.一级缩分基玻璃观察孔；6.一级皮带；7.一级皮带清扫器；

8.一级皮带玻璃观察孔；9.二通挡板；10.一级皮带落煤管；11.一级弃料口；

12.锤式破碎机；13.二级皮带；14.二级皮带玻璃观察孔；15.二级缩分机落煤管；16.电动二分器；17.二分器落煤管；18.分析样集样桶（旋转接样机）；

19.全水分样集样桶（旋转接样机）；20.二级缩分机；21.二级缩分机玻璃观察孔；

22.二级皮带清扫器；23.二级弃料口；24.二级煤流整形器；

25.存查样集样桶（旋转接样机）；26.旁路系统

3 本方案设计的优势

本方案相比传统机械采制样装置具有以下几大改进：

1）在一级给料皮带上加装一级缩分器实现了全水分采样和分析样的分别采取。极大程度上减小了采样过程中的水分损失，取得的全水分样更具有代表性。

2）给料皮带、二级给料皮带均装有玻璃观察孔，便于日常使用中观察沾煤、堵煤情况，给料皮带示意图见图2。

3）一级给料皮带和二级给料皮带均装有煤流整形器，整形器为二级整形，挡板设置在皮带的两侧，煤流从两侧挡板中间通过，第一级挡板中间开口宽度较大，实现初次整形的目的，避免二级挡板出现积煤的现象。第二级整形挡板中间开口约为标称最大粒度1.5倍，保证煤样不卡堵的前提下有良好的整形效果。示意图见图3。

4）为避免皮带上粘附煤样导致样品交叉污染，在一级给料皮带和二级给料皮带均设计皮带清扫器，主要由橡胶刮片（1）、固定铁片（3）、固定螺丝（2）和电磁振打器（4）构成，其正面结构如图9（a），侧面结构如图9（b）。刮扫下的煤样进入落煤管。示意图见图4。

5）二级缩分器后接有电动二分器，该电动二分器增加了防溅挡板，同时将密封的框架结构改为可拆卸的壁板结构，解决了常见电动二分器存在的煤样飞溅、检查不便等问题。煤样经过二级缩分后的分析样经过电动二分器，分别进入分析样集样桶和存查样集样桶，直接得到一个分析样和存查样，得到的存查样较后续制样过程中取出一部分作为存查样更原始，更真实有效。其结构图见图5。

4 总结

本方案通过增加旁路系统解决了极端煤质情况下的制样系统容易粘煤堵塞的问题，且对未破碎的原煤样缩分采样作为全水分样提高了采样的精密度和准确性，避免了过多的水分损失。制样系统能够同时制备分析样及存查煤样，存查样直接由监督人员收取保管，存查样的客观真实通过对制样系统增加煤流整形器、观察孔，增加设备的密封，提高了制样精密度，便于日常过程中对设备进行观察，以便出现异常情况及时检修。