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              入廠煤、入爐煤發熱量、大卡、熱值測定誤差的分析以及原因

                      要從一批煤中(幾千噸或上萬噸)采取少量煤樣(幾百公斤),經過制樣程序制成數量較少,僅約100克,粒度<0.2mm的試樣,供化驗使用,即用少量煤樣(單次測定僅為1克左右的樣)的分析結果去推斷一批燃煤的質量和特性,就必然會存在偏差,這些偏差由采樣偏差、制樣偏差和分析偏差構成。在此條件下,若用方差來表示總偏差,則有如下表達式: = + + 。其中采樣偏差最大,占總偏差80%,制樣偏差16%,分析偏差4%。從以上分析結果可以看出,分析結果的可靠性,在很大程度上取決于樣本的代表性,因此在煤質檢測中,首先要做好采樣工作,這說明不但要有科學的采樣方法,而且還要有受過嚴格訓練的、能認真執行采樣方法的采樣人員。
                      但必須強調的是:在上述的關系下,往往容易造成誤解,認為制樣、化驗就不重要了,這是錯誤的。其實制樣、化驗同樣重要,如果不規范操作同樣可以產生較大的誤差。如某廠制樣人員在制粉時不規范操作,產生約1000J的熱量偏差。(操作描述)了解采樣、制樣和化驗偏差組成后,我們就可以有針對性地對各環節進行偏差的分析,以確定哪個環節出現的偏差。

              三.影響入廠煤、入爐煤產生熱量差的因素

              1、入廠煤與入爐燃用煤不同步產生的差異如果以月計算入廠煤、入爐煤熱值差,那么首先要確認一下每月入爐煤燃用的是不是當月入廠煤進的煤,如果不是,那么當月的入廠煤、入爐煤熱值差就沒有可比性?衫塾嫗槿齻月入廠煤、入爐煤熱值差比較。

              2.進廠煤平均質量下降的影響

              2.1對燃用均勻、單一的煤種不易造成采樣偏差,相對比較容易完成熱值差指標我們做過以下試驗:某電廠燃用的神華煤,在同一列火車用機械采20個子樣,人工采20個子樣。機械采20個子樣平均干基灰分Ad=10.27%,人工采20個子樣平均干基灰分Ad=10.20%。機采的20個子樣灰分極差為3.88%(7.93%~11.81%),說明煤質非常均勻。機械采樣與人工采樣20對樣干基灰分Ad相差0.07%,非常吻合,說明煤質較均勻時不容易造成采樣偏差。

              2.2對來煤均勻性較差的煤種易造成采樣偏差煤的粒度越大,越不均勻,而且粒度大的一般以矸石或石頭居多。在實際采樣操作中,人工采樣和機械采樣很難采到大于100毫米以上的矸石或石頭。來煤粒度較大時,人工采樣不好挖深坑,往往在好挖的地方挖坑,或挖的時候遇到較大的矸石、石頭或讓開挖坑或只采小粒度的煤樣。機械采樣頭的直徑一般在270~300毫米,扣除中間的螺旋桿直徑,大于100毫米以上的矸石或石頭也難被采到。此類采樣頭適用于煤的最大粒度為50毫米,被采到的概率可達95%,超過這一最大粒度的煤被采到的概率隨最大粒度的增加而降低。因此隨煤的最大粒度的增加,人工采樣和機械采樣都容易造成入廠煤的熱量偏高。

              2.3煤質極不均勻還容易造成采樣代表性差如某一電廠來煤,在同一車廂機械采20子樣,灰分最小為36.45%,灰分最大為60.89%,極差為24.44%,煤質非常不均勻。對于這種情況,如果按常規采樣而不增加子樣個數,采樣代表性就差。

              3.煤長時間存放氧化的影響,加強煤場管理,防止煤場自燃,及時燒舊存新。據資料統計,無煙煤筒倉存放半年熱量損失1%,若5000大卡/公斤熱量損失就是50大卡/公斤;煙煤筒倉存放半年熱量損失1%~3%;褐煤存放半年熱量損失6%。煤的存放熱量損失數據大多參照一些資料上數據,這些數據只是作為一般性的參考作用,具體到某煤種存放一定時間到底損失多少熱量沒有較準確的數據。有些煤種自然存放的熱損失比經驗數據要大很多。

                     我們在實驗室狀態下做過某煤種煤粉樣存放15天、30天、40天發熱量損失試驗,對所試驗的煤樣存放40天,熱量損失為1.2%。這是在實驗室狀態下的測試結果,如果是在風吹、日曬和雨淋的條件下,煤樣的熱量損失肯定更大。

              4.采樣設備、化驗設備存在系統誤差的影響

                    據了解,在所使用的采樣機中有相當一部分存在系統誤差,體現在熱量上要么偏大,要么偏小。產生系統偏差的原因有廠家設計不合理因素,主要還是使用過程中沒有按機械采樣機標準規定操作;炘O備產生的系統誤差主要是設備造成的。

                     例如,某廠某國產某型號熱量計,全年測定標準煤樣熱量平均偏低120~150J,這種熱量計存在系統偏差。如果入廠煤、入爐煤化驗室的熱量計一個是正偏差,一個是負偏差,熱量差值會增大,這種情況就是不容忽視的因素。使用同種熱量計,若偏差方向一致,不會增大差值。消除設備系統誤差需采取的措施:

              4.1新投運的機采設備按規定做性能試驗。機采設備必須經權威部門鑒定采樣無系統偏差才能使用。對檢定結果及結論要有適用性分析。比如可采煤的最大粒度。

              4.2定期檢查破碎機的出料粒度,定期檢查采樣頭和縮分器的運行狀況。

              4.3要按機采設備性能試驗給出的結論來運行機采設備。

                      比如:制樣設備的出料粒度、破碎縮分比、采樣精密度等指標。同類型的機采設備在不同的電廠由于煤質不一樣,會得出不同的數據。只有按機采設備性能試驗給出的結論來運行機采設備,采樣偏差、制樣偏差才能得到有效的控制。

              5.采制化人員不規范操作帶來的影響

                      采制化人員不規范操作帶來的影響隨意性大,影響大小很難量化?梢酝ㄟ^加強技術培訓,建立有效的監督機制來規范操作。采制化技術管理人員要相對穩定。不規范操作的各種現象:比如火車上采樣蜻蜓點水,深度不夠,采樣量也不夠,背著編織袋從車廂頭采到尾。應對不規范操作的措施:

              5.1由對采制化流程熟悉、標準熟悉且有一定技術的人來監督采制化過程,不熟悉的人監督往往只是監督一些表面的東西,深層次的不到位。

              5.2對采樣點的布置、深度、子樣質量及采后樣品總量監督。

              5.3建立對存查樣定期抽檢制度。

              5.4建立各礦別數據庫,根據數據庫的數據歸納出各礦的經驗公式,以此公式較核各礦測試數據的合理性和可靠性,還可對可疑值做出判斷。

              5.5通過加強技術培訓來規范操作

              由于目前大多以機械采樣為主,采樣人員對機械采樣的采樣原理、工作流程等相關技術缺乏了解,建議進行這方面的技術培訓,尤其要以培訓技術骨干為主。

              四、發電廠入廠煤、入爐煤熱值差分析方法

                      分析時應由淺入深、由易到難、逐一排除,最后找出問題所在。對于較大的熱量差,可以肯定不是化驗為主要問題,應先從制樣開始分析,然后再分析采樣問題。

              1.熱量計準確度檢查

                     當熱量差稍微超規定值時,應首先排除化驗方面是否有問題。熱量計準確度檢查可以使用在有效期內的標準煤樣 ,不推薦使用標準苯甲酸。由于國內主要熱量計制造廠家某型號存在設計制造方面的問題,反標苯甲酸的情況較好,但反標標準煤樣的結果并不理想,這種系統誤差很難從技術上消除,因此不推薦使用標準苯甲酸反標熱量計。當熱量差比較大時,化驗誤差相對較小,應先從采制樣檢查入手。將標準煤樣的測定值與其標準值比較,若測定值在標準煤樣的不確定度范圍內則該熱量計準確度符合要求。另外還要檢查近期3個季度的熱量計熱容量標定記錄及反標記錄。重點看反標標準煤樣測定值與標準值的差值,比較測定值是在標準值的上限還是下限,若3次測定值全部在上限或下限,初步判斷該熱量計存在系統誤差。這點分析重要,往往在熱值差分析時容易被人們忽略。熱量計的標定記錄及反標記錄檢查主要是了解設備性能及系統偏差情況。

              2、人工制樣偏差的檢查

                     人工制樣如果不按標準操作也可產生較大的誤差。熟悉采制化標準的技術人員,可通過對制樣人員的現場實際操作,檢查制樣人員規范操作的程度。

              也可使用下面方法進行制樣誤差的檢查:

                      準備13毫米以下粒度的煤樣60千克以上,用二分器縮分兩份試樣,其中一份樣再用二分器縮分成兩份樣,一份樣由入廠煤化驗室制樣并化驗,另一份由入爐煤化驗室制樣并化驗,主要是檢查制樣環節存在問題。將第一次縮分出的另一份30千克以上的煤樣再用二分器縮分成兩份樣,其中一份由第三方制樣,制得的樣品由入廠煤和入爐煤化驗室化驗,另一份備用(或備檢)。根據三方的化驗數據比較,可得出是否是化驗問題還是制樣過程中存在的問題。此方法在檢查化驗和制樣存在問題上非常實用。

              3.采樣偏差分析

                      對于人工采樣首先應澄清一個認識問題,不是人工采樣不準或代表性差的問題,而是一方面采樣人員沒按照規范操作,另外一方面入廠來煤存在摻假或分層裝車現象,此條件下人工采不到車底部的煤,從而造成人工采樣代表差。入爐煤采樣機裝在碎煤機之后,大塊的石頭或矸石經碎煤機破碎,入爐煤采樣機反而有取到石頭或矸石的機會。在分析熱值差時,人們首先會想到并重點關注采樣問題,更多關注人工采樣而忽略機械采樣問題,以為使用機械采樣就是具有代表性了,其實這種理解是錯誤的。實際采樣過程中有些采樣機存在問題是嚴重的。

                     需要說明的是:大部分機械采樣的采樣頭所采初級子樣(未經破碎、縮分的原始煤樣)基本都具有代表性;另外認為皮帶端部采樣代表性好于中部皮帶采樣的也是錯誤的,缺乏事實根據。機械采樣主要問題出在破碎、縮分系統上。

              機械采樣需檢查下面幾個項目:

              1、對縮分器進行檢查

                     主要檢查縮分器縮分次數或切割煤流次數能否達到要求,而且必須截取煤流的全斷面。

                      在沒有進行采樣機性能檢定情況下,推薦縮分器縮分次數(切割煤流)為:

                —當采樣機出料粒度為13mm時,切割煤流次數應大于10次以上;

                —當采樣機出料粒度為6mm時,切割煤流次數應大于5次以上;

                      采樣機實際采樣時必須按照采樣機性能檢定的結論采樣,或按照推薦的切割煤流次數運行。不符合要求的應進行調整或改造。

              機械采樣機有些問題一般都出在縮分器上,不按照規定粒度要求保留樣品質量,不管縮分精密度是否合格,任意改變留樣量。有些廠家采樣機縮分器要達到縮分精密度合格,留樣量很大,制樣人員為減少制樣工作量就少取樣?s分器縮分次數不夠,直接影響采樣的代表性。

                      例:某電廠入廠煤有汽車煤和火車煤,在以汽車為主時入廠煤與入爐煤熱量差較大。檢查化驗和制樣都沒有太大的問題,初步判斷應該是采樣的問題,F場檢查汽車煤采樣機后認為由于采樣機出料粒度較大,影響了縮分器的縮分精密度,而且存在樣品發熱量偏好的系統偏差。而又當火車煤較多以燃用火車煤為主時,入廠煤與入爐煤熱量差較大的情況并沒有改善,按說火車煤相對要均勻一些,又了解到子樣數、樣品量都沒有問題,看過采樣機后認為問題同樣出在縮分器上,這種類型的縮分器也是容易造成樣品發熱量偏好的系統偏差。根據兩臺采樣機實際運行情況,該廠熱量差的主要原因應該在縮分器上。要解決熱量差問題應先對縮分器進行調整或改進。

              2.檢查采樣機縮分器的開口尺寸

                    縮分器開口尺寸必須根據實際出料粒度去調整,而且必須保證開口尺寸是采樣機實際出料粒度的3倍?s分器開口尺寸小容易造成熱量偏高。這是因為煤樣經過破碎機后,不容易破碎的、大顆粒的以石頭或矸石居多,而這部分顆粒只有一部分經過縮分器縮分進入留樣,從而造成熱量偏高。

              例:某廠入爐煤采樣機縮分器未調整時縮分精密度檢測結果

                     檢測時的運行參數為出料粒度為25mm,遠偏離設計出料粒度6 mm;切割煤流(二次采樣)次數為1次。樣品(留樣)干基灰分平均24.93%,余煤干基灰分平均20.00%,差4.93%。在假定其它都正常的情況下,入爐煤采樣機所采煤樣灰分比實際高4.93%,嚴重偏離實際值,而且存在系統誤差,對應的發熱量高出實際值1650J(灰分變化1%,影響發熱量約80大卡/千克),以這種方式運行必然導致較大的熱量差。原因就是出料粒度為25mm,遠偏離6 mm設計出料粒度,切割煤流次數太少,縮分精密精密度太差,體現在采樣的代表性差。

              縮分器性能評價:

                      綜合幾種型號采樣機縮分器的運行情況,橫過皮帶縮分器和立式旋轉縮分器相對較好,而滾筒式縮分器和圓錐旋轉式縮分器容易造成系統偏差,這與其設計缺陷有關。滾筒式縮分器和圓錐旋轉式縮分器容易造成留樣偏好,熱量偏高。在分析入廠煤熱量偏高時不防找找這方面的原因。為避免使用滾筒式縮分器和圓錐旋轉式縮分器造成的系統誤差,在使用此類型縮分器時不能按常規三倍出料粒度去調整,應按四倍的出料粒度去調整。因為在圓弧上的開口在運轉到側面時實際的橫向開口是逐漸變小的,導致在側面時大顆粒不能進入縮分口,而小顆粒及煤粉可以進入,這樣留樣的熱量必然偏高。

              3.檢查采樣機的出料粒度

                      采樣機出料粒度關系到留樣量,縮分器切割煤流的次數等一系列問題,因此應定期對采樣機出料粒度進行篩分。采樣機出料粒度出現的問題較多,大多由于各種原因出料粒度高于設計值,高于設計值后又沒有及時調整其它運行參數,給采樣工作帶來影響。當采樣機出料粒度大于13毫米時,根據檢測采樣機性能試驗經驗,采樣機很難通過采樣代表性試驗,大多數情況會造成熱量偏高。推薦半年進行一次采樣機出料粒度的篩分試驗。

                      為什么要重視采樣機的出料粒度呢?因為在縮分器開口一定的情況下,煤粒度變大時,大顆粒的煤樣被有效的縮分的概率降低,造成熱量偏高。

              4、劣質煤及摻假煤對采樣機的影響分析

                       由于采樣機設計方面及安全方面的原因,采樣頭不能完全采取車廂底部的煤,大約有10~20cm的煤不能采到;對于螺旋鉆頭較長的采樣頭,大約有30~40cm的煤不能采到。這就給不法發煤單位造成可乘之機,有的采用在車廂底部裝約30cm高左右的矸石或劣質煤,然后再在上面裝質量好的煤。由于以上原因,致使采樣機所采煤樣發熱量偏高,給電廠造成經濟上的損失。  

              應對劣質煤及摻假煤的辦法:

              4.1定期檢查火車底部或汽車底部的裝煤情況;

              4.2拒收有摻假現象的煤進廠;

              4.3對付分層裝車的最好辦法是采用在卸煤過程中用橫過皮帶的采樣機采樣,不管怎樣裝車都會被采樣機采到;

              4.4人工采樣與機械采樣相結合采集煤樣,兩種采樣方法互為補充。

              5.對采樣機性能檢定試驗數據及結論進行分析

                     對應用于商務交往的采樣機,應由權威部門按相關國家標準進行采樣機的性能檢定試驗。但檢定后應對試驗數據及結論進行分析,應該做到對采制樣的性能進行深入分析,在結論中不光要看采樣的代表性,還要看采制樣機是否存在系統偏差。采制樣機是否存在系統偏差是分析熱量差的重要內容之一。

              6.解決熱量差問題應先從規范入爐煤采制化工作開始

                      在分析熱量差前應先將入廠或入爐采制化工作的某一方作為基準進行分析。根據入爐煤都是機械采樣情況,采樣機裝在碎煤機之后,出料粒度一般小于50毫米,采樣機安裝在皮帶中部或端部,因此入爐煤采樣機在采樣條件上好于入廠煤,所以應先從規范入爐煤采制樣工作開始。如果將入爐煤采制樣工作先規范化,以其為基準來比較熱量差,就容易查出問題所在。
               

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