新型煤质快速检测技术的实践应用

梁小娟

(西山煤电（集团）有限公司屯兰选煤厂，山西 古交 030206 )

西山煤电（集团）有限公司屯兰选煤厂是山西古交矿区设计规划建设的一座特大型主焦煤选煤厂，年入洗原煤500万t。屯兰选煤厂洗选入厂毛煤后，产品根据不同的情况分类进入到运销车间，配煤后使用快速定量装车站进行单点装车。当前因运销车间煤质波动而检测不准的问题，导致商品煤装车合格率较低，严重影响了该选煤厂的经济效益。

1 存在的问题及原因分析

屯兰选煤厂装车合格率只有52%，分析原因如下：

（1）基于成煤环境和条件不同，形成了煤炭赋存状况上的差异。屯兰矿井田内，不同采区，不同煤层，其煤质的变化和区别也非常明显。加之井下各采区工作循环进度不同步，每个工作面在一个班的不同时间内，出煤量也有很大波动，故而致使井口出煤不论在数量上还是质量上，都是不均匀的，因此毛煤热值的波动较大，甚至于每个班的点样在±600cal/g范围内波动。

（2）运输车间产品化验结果滞后，无法实时准确掌握配煤结果。当前选煤厂的系统洗选达700万t/a，超过了500万t/a的设计能力，导致运销车间无法准确掌握产品存储及化验结果，从而出现盲装现象，同时影响下一列车的配煤装车。

（3）煤质检验方法落后，无法适应煤质波动较大的检测。该选煤厂生产及装车都是基于自动采样器在胶带机中部进行采样，送化验室常规化验，生产及装车点样的结果都需要在1～2h内报出，检测结果要滞后生产1～2h。

以上原因导致了选煤厂运输车间商品煤的质量波动较大，商品煤配出热值不准，造成了热值的严重浪费，在经济损失的同时损害了选煤厂的产品形象。

为解决煤质实时快速检验问题，选煤厂决定在运销车间采用TG800快速工业分析仪进行煤质检测的工业试验。

2 TG800快速工业分析仪结构及原理分析

图1为TG800快速工业分析仪实施方式的结构连接示意图，图2为水分测试单元实施方式的结构示意图。

图1 测试方法结构连接示意图

图2 水分测试单元结构示意图

该设备包括水分测试单元、灰分测试单元和挥发分测试单元，利用独立的设置技术测试样品的水分、灰分和挥发分。该分析仪中的水分测试单元、灰分测试单元和挥发分测试单元之间，除了使用的传感器以及加热炉组件有所差别之外，其他的同类型部件可以相同，以水分测试单元为案例进行分析。

水分测试单元包括第一加热炉组件，通过第一天平对样品进行称重。样品放置在水分坩埚内，第一天平放置在第一升降平台下部，水分坩埚放置在第一送样盘机构，第一送样杆安装在第一天平的天平支架上，通过第一电机带动第一升降平台上升或下降，使水分坩埚进入第一加热炉组件进行水分测试，或离开第一加热炉组件。温度传感器设置在第一加热炉组件，用于测试温度，第一升降平台通过第一丝杆被第一电机带动进行上下移动。水分测试单元，只需要通过第一加热炉组件下部的开口通过第一送样盘机构将样品送入即可，而无需将第一加热炉组件进行改造。

快速工业分析仪中，每一个测试单元均由天平、送样杆、放样盘机构、坩埚、加热炉组件和升降平台组成，送样杆安装在天平支架上面，放样盘机构和加热炉组件安装在升降平台上。有所不同的是，将水分测试传感器、灰分测试传感器以及挥发分测试传感器分别独立安装在三个测试单元，每个测试单元仅仅负责测试样品的三项测试内容中的其中一项，而不像现有技术中使用低温炉测试水分，使用高温炉测试灰分和挥发分，测试灰分和挥发分使用同一高温炉，不仅有先后顺序，不能同时测量。另外，送样杆无需穿过低温炉，就无需对现有的低温炉进行改造，减少了改造成本，而且送样杆无需穿过低温炉就使得无需对低温炉穿孔，使得其密闭性能更好，测试结果更加精确。

采用并行测试水分、灰分和挥发分，三个指标测试时间等于水分、灰分和挥发分三个测试时间的最大值，三个指标测试时间小于20min，比现有方案测试时间40min缩短了一半。

3 实践应用试验过程分析

3.1 安装检测位置的选择与确定

TG800快速工业分析仪检验设备引入后，前期进行了安装检测位置的选择试验。经过考察分析，制定了三个取样安装检测方案：

（1）检验设备安装在末煤胶带中部采样机的给料胶带上，采集的煤样经破碎、缩分后，进入到快速工业分析仪进行检测。初步试验结果表明：检验设备经静态测试和动态测试的对比试验发现测量值与化验值误差较大，不宜采用。

（2）检验设备安装在装车胶带的端部采样机上，经破碎及二次采样后进行检测。初步试验结果表明：检验设备经静态测试和动态测试的对比试验发现测量值与化验值误差较大，不宜采用。

基于以上两种检测方式中的测量值与化验值误差较大的结果，分析原因可能是由于采样的频率较低、周期较长而导致的，因此设计了第三种检测方案。

（3）检验设备安装在装车胶带采样机弃样端进行取样及检测试验。初步试验结果表明：检验设备经静态测试和动态测试的对比试验发现测量值与化验值误差较小，可以采用该种安装办法进行设备的工业试验。

3.2 装车站装车胶带采样机弃样端实践应用

采用皮带端部采样机采样，优点在于：大大提高了采样频率，采样周期为55s，弃样量约75kg，安装溜槽弃样落入装车缓冲仓内。

3.2.1 新型煤质检测设备的安装

2017年1月开始进行设备的改造和安装。皮带运输上增设一条小胶带和溜槽装置，采样后的弃样顺利落入缓冲仓中；在小胶带上设置煤流成形装置，同时预留检验设备的安装空间，并留出安装煤质检测设备的空间；小胶带采用变频驱动，保障小胶带启动、停止、运行的稳定性，符合快速工业分析仪检验测量要求。2017年3月，TG800快速工业分析仪安装并调整完毕，开始在运销车间装车配煤使用。

3.2.2 检测结果对比分析

（1）TG800快速工业分析仪检测结果与化验结果对比分析

静态煤样的灰分对比测量数据，经拟合如图3所示。

图3 静态煤样的灰分对比数据拟合图

2017年4月5日～4月6日测量数据如表1所示。

表1 运销车间装车灰分仪热值与实验室化验值对比分析

从表1数据知，装车灰分仪和实验室化验热值差距较小，测量效果比较理想。

3.2.3 运销车间装车合格率分析

针对运销车间采用TG800快速工业分析仪检测煤质前后装车的合格率进行了对比分析。统计2017年3月1日至2017年8月31日、2016年9月1日至2017年2月28日屯2、屯3、屯4煤的热值、合格率及比例，如表2所示。

表2 屯兰选煤厂运销车间装车合格率对比分析

从表2可知，TG800快速工业分析仪应用后，运销车间装车合格率从52.68%提高到了83.36 %，相较使用前提高30.68%，屯2、屯3和屯4煤的热值共节约近110kcal/kg。因此可以推定TG800快速工业分析设备对于运销车间的装车合格率是有明显效果的。

4 总结

TG800快速工业分析仪检测设备在屯兰选煤厂已有近1年半的使用时间，整体来看该设备运行稳定，检测结果良好，能有效地提高运销车间装车合格率，能有效地节约各煤种热值，对配煤装车有很好的指导意义。该快速工业分析仪的应用对于控制该选煤厂的产品质量、提高洗选效率起到了积极的作用，同时还降低了化验实验室人员的劳动强度，可以起到减人增效的作用。