煤炭采制樣中制樣的要求是什么

【專家解說】：地方發(fā)電廠鍋爐設(shè)備形式多樣,所用煤炭種類繁雜.因此,必須對入廠煤炭進行技術(shù)性的控制，并做到科學、合理、正確地反映出入廠煤炭的質(zhì)量品質(zhì)，以確保機組安全、經(jīng)濟運行。筆者根據(jù)實際工作中碰到的問題，拿出來與大家探討,以起到拋磚引玉的作用。
一、煤炭的采樣、制樣中存在的問題。
地方發(fā)電廠煤炭取樣大都是人工采樣。煤樣的采集是制樣和化驗的前提，采樣的目的就是為了獲取最具代表性的煤樣，并通過化驗來反映出煤炭根本的屬性，從而為入廠煤炭的驗收和結(jié)算提供依據(jù)。
在我國電力系統(tǒng)，長期以來，重化驗，輕采樣。在小型熱電廠中尤為突出，特別是不能被領(lǐng)導所認識，使采樣、制樣得不到應(yīng)有的重視。其實，采樣制樣是電力用煤技術(shù)中最為重要，也是技術(shù)難度最大的工種。根據(jù)相關(guān)資料，如果用樣本方差來表示誤差的話，采樣誤差占80%，制樣誤差占16%，化驗誤差僅占4%。在實踐中，我們也做過這方面的實驗，這種現(xiàn)象確實存在。因為煤的顆粒度及化學成分很不均勻，這是煤的基本特點，也是采樣的難點所在。所以，輕視采樣制樣是人們認識上的誤區(qū)，必須要加以糾正。如何科學、規(guī)范地采樣，是我們每個煤炭工作者必須掌握的。
入廠的每一批煤炭，取一總樣，總樣由若干子樣組成。在實踐 中，我們總結(jié)出：批樣小于100噸，取子樣20個；小于200噸取30個子樣；小于1000噸取60個子樣。大于1000噸，可按公式：
1/2N=n(m/1000)
N:實際采樣個數(shù) 個
m:實際被采樣煤量 噸
n=60子樣的采取個數(shù)，各單位可根據(jù)自己的實際情況來調(diào)配，但一般應(yīng)按照上述來取。
熱電廠入廠煤炭運輸工具一般是汽車、船。
汽車運煤，是一些電廠的主要進煤方式。在對車運煤取樣，應(yīng)嚴格按照標準來取。具體方式是按汽車車廂的對角線方向，3點法采集子樣。首尾兩點距離車角0.5米，另一點為中心，下挖0.4米，取3個子樣。另外，如果煤質(zhì)穩(wěn)定均勻，可以按3點循環(huán)法來取樣，即每輛車取一個樣。但筆者認為，3點法取樣可操作性強，煤樣更具有代表性，優(yōu)于3點循環(huán)法取一個樣。
船運煤，比汽車運煤經(jīng)濟。較多電廠建在內(nèi)河邊，所以運煤船不會很大，一般單船在200噸至700噸之間。在船舶上取樣，強烈建議采用截面法取樣。所謂截面法取樣，就是挖煤機吊煤過程中，在船上形成了一個開挖的截面，我們可以人為地把一船煤做成若干個取樣截面，每個截面取兩個子樣。每個子樣截面為300mm×500mm,厚度 為30mm。好多單位采用打洞法取樣，即挖下400mm來取樣，如此取出的樣，由于可能有大塊煤，（后面要具體談的）代表性差。無論以何種方式取樣，對于每一批煤炭，特別是每一單元的煤（一車或一船），取樣量的多少直接影響到總樣化驗的結(jié)果。由于一批煤中，每一輛汽車、每一條船，可能存在個體差異。比如：有8條船組成一個船隊，4條船每條裝載300噸低位發(fā)熱量6000大卡的煤，另4條每條裝載500噸低位發(fā)熱量5000大卡的煤,如果我們每條船取子樣一樣多，(很多電廠是這樣做的,煤炭供貨商很狡猾的.)即總樣化驗低位熱值為5500大卡。但實際總樣的熱值僅有（1200×6000+2000×5000）/3200 =5375大卡，前后相差125大卡。對于以每大卡多少錢來結(jié)帳的單位，吃大虧了！
所以在取樣過程中，我們一定要將各單位子樣的重量與批煤總重量的比例相近。為此，在卸煤時，根據(jù)車、船的大小，取一只平均噸位作標準值，其它車船根據(jù)比例來確定增加或減少子樣的比例。
在采制樣過程中，還要說明以下問題。
1、關(guān)于對靜止煤堆、船舶面層取煤樣問題。
靜止煤堆、船舶面層所取的煤樣，只能作為參考，僅作指導作用，而不能作為結(jié)算的依據(jù)。因為該取樣方式不具有代表性，特別是在煤炭賣方市場，質(zhì)量良莠不齊。這尤其要引起有關(guān)人員的重視！
2、關(guān)于對大塊煤（大于150mm的煤或矸石）的取樣問題。
原煤中顆粒度大于150mm的大塊，若含量超過5%，則采樣不再采入，而按大于150mm的塊的百分比，以篩分試驗時塊的發(fā)熱量進行加權(quán)平均。但即將推行的ISO/FDIS 18283中規(guī)定，采樣時大塊必須采入子樣中，與其它顆粒分別進行制樣和化驗，然后取加權(quán)平均，作為總樣的品質(zhì)參數(shù)。
3、每個采樣子樣重量 2Kg 。
4、制樣應(yīng)當用密閉式破碎機。
特別是在夏天，如果不用密閉式破碎機,則高氣溫會將外露的煤樣水分蒸發(fā)，結(jié)果使低位熱值升高。
5、制樣室水泥地面上應(yīng)鋪不小于制樣室面積40%--50%的6毫米以上鋼板。
由此可見,應(yīng)當改變過去認為采樣是低水平的體力活,只要識點字就能采樣的觀點,采樣實際上是技術(shù)性很強的工作,對煤炭化驗結(jié)果起到?jīng)Q定性的作用。歐美國家,是有高技術(shù)人員來主持的。隨著國標的提高，采樣技術(shù)人員的素質(zhì)也要相應(yīng)提高。
二、煤質(zhì)化驗中存在的問題。
電力用煤單位煤質(zhì)分析一般采用的是工業(yè)分析法，即分析煤的水分、揮發(fā)分、灰分、固定碳等四項指標，以及煤的發(fā)熱量、含硫、灰融點、結(jié)焦特征等。我們結(jié)合實際化驗中存在的問題，拿出來與大家共同探討。
1、煤的全水分
裝有煤樣的稱量瓶從鼓風干燥箱中取出，應(yīng)立即加蓋，在空氣中 冷卻時間盡量縮短，實驗證明，在空氣中冷卻3分鐘后放入干燥箱中,與從干燥箱中取出加蓋直接放入干燥器中相比，結(jié)果偏低。因為熱的干燥煤樣吸濕性強，當溫度急劇下降時，稱量瓶內(nèi)產(chǎn)生負壓，吸入潮濕空氣，使煤樣增重?；灥臀粺嶂灯?。為此稱量瓶從鼓風干燥箱中取出應(yīng)立即加蓋，并在空氣中冷卻1~2分鐘，再放入干燥器冷卻到室溫后稱量。還應(yīng)當做一次檢查性干燥，前后稱重煤樣減少不超過1% 。在這一點上，電廠化驗人員往往怕麻煩，很少怎么去做，最后會使低位熱值偏離正常值。
由于各電廠所用煤源不同，每在測量水分時，干燥時間也不盡相同，在實踐中不宜作統(tǒng)一規(guī)定，常見煤種干燥時間:蒙煤＞山西煤＞山東、徐州煤。煤質(zhì)越硬,烘干時間越長。
還應(yīng)當說明的是，由于水分的可變性，全水分的測定，只控制精密度，而無法檢驗正確度。有的單位在經(jīng)濟結(jié)算時，用水分來作一部分結(jié)算方式，是不科學的。建議最好還是用大卡來結(jié)算。
2、煤的灰分
電廠灰分的化驗采用的是緩慢灰化法,該法測定時間長,但正確度高,也是仲裁時采用的方法。煤的灰分含量的高低,是表征煤質(zhì)特性的最重要的指標之一，所以被列為電廠入廠、入爐煤必測項目。
用來測定灰分的馬弗爐必須有足夠的恒溫區(qū)，控制在815土10℃之間。但在實踐中我們發(fā)現(xiàn)很難達到這個要求，因為在升、降溫時，有一定的熱慣性。在升溫時，熱慣性越大，做出的熱值就會偏高，反之。因此，我們到市場上應(yīng)挑選熱慣性小的馬弗爐，這樣，才能確?；曳值恼_度。煤中的灰分，特別是矸石，值得一提，矸石對設(shè)備的運行安全存在一定的威脅，這已成為共設(shè)。我們僅從經(jīng)濟性方面來談。在煤中混入1%~5%的矸石，對煤的發(fā)熱量影響不大。比如，在1000噸6000大卡的煤中，混入50噸3500大卡的矸石，則理論總大卡降低125卡，根據(jù)煤炭市場價，供煤商要虧10000多元；但是，如果在1000噸5500大卡的煤中，混入50噸3500大卡的矸石，在理論上，供煤商要賺10000多元。因此，矸石的含量多少，在經(jīng)濟性方面，對于電廠來說，要根據(jù)具體情況而定。
3、揮發(fā)分、固定炭。
揮發(fā)分是影響鍋爐穩(wěn)定燃燒的首要因素。在熱電廠繁雜種類的鍋爐中，不同的爐型選擇不同揮發(fā)分的煤種。而在煤的工業(yè)分析中，揮發(fā)分的技術(shù)測定是難度最大的一個項目。首先，要選擇標準的揮發(fā)分坩堝，要求:蓋要嚴、口要圓、底要平，特別是厚度要均勻。其次加熱溫度和時間要嚴格控制好。加熱溫度900土10℃，加熱時間7分鐘（精確到秒）。我們發(fā)現(xiàn)，有的化驗人員在測定揮發(fā)分時，先計時再打開爐門，將坩堝放入高溫爐恒溫區(qū)，這樣，就會使煤樣的實際加熱時間超過7分鐘，得出的揮發(fā)分結(jié)果偏高。最后還要提的是準確理解揮發(fā)分、焦渣特征、固定碳三者之間的關(guān)系。當揮發(fā)分測出后，其值相對應(yīng)有8個序號的焦渣特征。焦渣特征用作煤炭分類的一項參考指標，它與固定碳的含量決定二次風量，故對燃燒工況有一定影響。焦渣的不同特征，反映了它的粘結(jié)性、膨脹性及熔融性。好多人認為煤的焦渣特征越高，煤越容易結(jié)焦。這是錯誤的理解，煤的焦渣特征與結(jié)焦沒有本質(zhì)的聯(lián)系，焦渣特征1號的煤也可能結(jié)焦，焦渣特征8號的煤卻不一定結(jié)焦。筆者認為，煤的結(jié)焦僅與灰融點有關(guān)，當灰融點（ST軟化溫度）＞1350℃時，結(jié)焦的可能性很小。（ST）＜1200℃結(jié)焦的可能性較大，在實際操作中，我們得出，當DT—FT（DT：變形溫度 FT：流動溫度）之間的差值小于100度，（ST）＜1100℃肯定會結(jié)焦。有的人認為，煤的結(jié)焦還與煤中的含鐵量、含硫量有關(guān)，這是片面的，因為煤中的含鐵量、含硫量的高低有可能會影響的灰融點，但不是絕對的。我們經(jīng)常碰到高含硫量的煤炭，可也沒見到結(jié)焦。
4、煤的發(fā)熱量
影響煤的發(fā)熱量因素有很多，我們僅從操作技術(shù)上來談?wù)劇?br />煤的發(fā)熱量測定，是煤質(zhì)分析中最重要的項目，它不僅是評價煤炭品質(zhì)的好壞，對大多數(shù)熱電廠來而言，而且還是結(jié)算的依據(jù)。所以，正確測定煤炭的發(fā)熱量有重要的意義。
隨著測定發(fā)熱量用的量熱儀越來越先進，似乎操作的重要性也越來越不易體現(xiàn)。但不然，我們只要細心地觀察，有好多方面還需要操作人員去把握。如果關(guān)鍵操作不當，同樣不能得到正確的結(jié)果。
①、新的燃燒皿直接用來測定，會出現(xiàn)發(fā)熱偏低的現(xiàn)象。所以在使用前，應(yīng)當將燃燒皿放入800℃的高溫爐中燒至恒重再測定。
②、不同廠家的燃燒皿，因厚薄深淺不同，質(zhì)量也不盡相同。在大量的實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，輕而薄的燃燒皿測得的熱值要比重而厚的燃燒皿高。所以，在精密測量熱值的時候，要盡量用大小、重量相對一致的燃燒皿。
③、氧彈充氧時間要一致，有一定的余量，避免出現(xiàn)充氧不足而出現(xiàn)燃燒不充分的現(xiàn)象，造成熱值結(jié)果偏低。
④、禁止使用漏氣的氧彈，每次進行測定時，都要檢查氧彈，確保密封良好。否則，測出的熱值也會偏低。
⑤、為了減少化驗誤差，在每次正式測定煤樣熱值前，先要進行標準試樣的測量，若在范圍內(nèi)，再正式測定。
關(guān)于煤炭的分析，影響因素很多。我們認為，取樣、制樣是關(guān)鍵。如何正確、科學、合理地取樣、制樣，是擺在每個企業(yè)面前的一個問題，尤其是要得到領(lǐng)導的重視。在化驗中，操作人員在技術(shù)上要精益求精，找出最適合自己的一套化驗方法。煤炭化驗任重道遠，在熱電行業(yè)煤炭不斷漲價，效益普遍降低的情況下，煤炭化驗的正確性直接影響到企業(yè)經(jīng)濟效益。