管带采样机水分偏低原因分析探讨

2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文乌鲁木齐热电厂管带采样机水分偏低原因分析探讨华电乌热电发电部张涛[摘要]通过对乌鲁木齐热电厂管带采样机采样头调整、集样桶更换，将皮带中部采样器所采取的煤样全水分在现有的基础上提高了54%，接近煤样的真实水分值，有效提高的中部皮带采样机所采取煤样全水分，降低了煤样的到厂热值，为电厂方每年挽回了近千万经济损失，对采用管带机入厂的结算热值的其他电厂具有较强的指导意义。[关键词]采样机全水单次采样量采样时间前言乌鲁木齐热电厂位乌鲁木齐市水磨沟区工业园内，是新疆“十一五”电力发展规划和新疆自治区重点建设项目，于２００８年４月８日开工建设，规划容量为２６４万千瓦，一期建设２台３３万千瓦亚临界燃煤热电联产机组，供热能力可达８８０万吉焦，供热面积近１０８０万平方米，是目前中国华电集团新疆火力发电单机容量最大的机组，也是新疆首家采用管带输煤的典型坑口电厂。为有效对坑口煤矿到厂的燃煤进行热值结算，在碱沟煤矿到乌鲁木齐热电厂管带机的敞开段设置一台MZC型青岛三能中部皮带采样机。在采样机投产后一直存在当日采取的煤样水分偏低问题，主要表现在入厂入炉煤水分差长期偏大，超过集团公司规定的1%的规定。在使用入炉煤皮带采样机与管带采样机进行采取同一煤样时，发现管采采取的煤样水分偏小约2%。由于全水对煤样的低位热值影响较大，全水分偏高将使得采取的煤样低位热值虚高，严重损害电厂方利益。针对以上问题经过一系列对比实验后，最终确认造成中部皮带采样机采取的煤样水分偏小问题。1采样时间对采取后煤样的全水分的影响试验皮带采样机的采样时间，主要决定在单位时间所采取煤样子样数，子样数越多的情况下，煤样的精密度越高[1]，同时缩短采样时间也将加大采样器的破碎机的负荷。2011年8月期间采样时间一直设置为9分钟，8月17日至8月24日统计实际水分加权值为4.2%，8月28日采样时间更改为2分钟，连续进行跟踪测定一周测定全水分5.2%，比前一次提高了1.4%。以上试验说明采样频次增加后，由于所采取总的煤样量的获得了增加，当在环境温度一致的情况下，由于进入采样桶中的煤样的堆积厚度增加，导致煤样总的水分损失所占总煤样的量减少，致使测定全水出现明显上升。2单次采样量对管采采取煤样水分的影响分别使用质量是5kg，3kg，0.5kg，0.2kg的子样投入管采内，从管采的集样桶收集处收集子样，对收集的子样进行全水分份测定。实际使用的试验样品水分在经测定为19.0%测定结果如下:表1不同采样量下的全水测定表试样质量3kg0.5kg0.2kg结果%19.415.411.0从以上结果不难看出，在子样量增加后煤样水分迅速增加。经对我厂管采观察后发现管带机上煤量2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文在300吨/小时上下时，管采单次采样量约只有0.2kg，实际在皮带直接人工采样全水大多落在7.5%-8.5%之间，但实际经管带采样机后实际测定煤样全水大多在6.0%以下，与上表中实际测定结果趋势一致。8月24日至8月26日对管带机进行连续人工采样实际测定结果如下（采取后立即测定全水）：表2人工采样测定全水与皮带采样机采取煤样测定全水对比表日期8月24日8月25日8月26日人工取样测定结果8.48.47.6经管带采样破碎后煤样立即测定全水4.63.85.08月25日对在管采上直接进行人工采样，实际采取煤样全水实际测定值为8.4%，采取煤样经管采破碎后的煤样做全水，测定结果仅有4.6%，说明煤样在破碎制样过程中存在严重的水分损失，实际测定结果与试验结果一致，说明在煤样的采样过程中采样机造成了较大的水分损失。3采样机集样桶密封情况对煤样全水的影响乌鲁木齐热电厂采用的管带机采样设备为青岛三能MZC型中部皮带采样机，该采样机集样桶采用六桶集样方式进行收集煤样，单个采样桶采样量以经验设定方式进行，即先通过试验确定单桶采满所需要的采样次序，再根据此采样次数设定单桶旋转至下一个采样桶的时机。试验过程中发现管带采样机在单桶未采满的情况下，所采样取样量约1kg左右就旋转至下一个采样桶，除在落煤管下方的采样桶能够实现基本密封外，其余采样桶实际均未进行密封。造成所采取煤样表层水分在环境温度较高的情况下，很快就出现了严重的外水分损失。2011年8月15日新疆电力科学研究院对管带机皮带采样机进行水分损失率试验，确认在8小时内管带采样机所采取的煤样全水损失达到2.0%。仅此一项将影响管带机低位热值升高0.665MJ/kg.为进一步确认集样桶密封对煤样全水分得影响情况。2011年8月5日管带机采样根据前期工作安排更换为容积为50L的密封大桶，同时采样时间更改为3分钟，记录更改后7天数据和更改前7天数据，经比较在更换为密封大桶后全水上升了1.66%。实际测算碱沟热值下降了约0.415MJ/kg。表3更改为密封大桶后煤样水分统计表改后7天全水8-68-78-88-98-108-118-12平均值改后全水（%）5.86.05.45.86.65.65.65.83改前7天7-297-318-18-28-38-48-5改前全水（%）4.14.24.44.23.83.84.74.17012345671234567更改后全水更改前全水图1更改密封集样桶后水分变化对比图2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文4环境温度对管采煤样全水的影响对兄弟单位苇湖梁电厂2010年全年所进的碱沟煤矿的煤质全水进行分析，苇湖梁电厂全年分别在2月、3月、4月、10月、12月（当月环境温度均较低）采购了碱沟煤矿的燃煤，经核算全年平均全水为9.16%。对我厂2011年全年管采2月、3月、4月取样测定的全水统计计算全水分为8.38%，全水份均维持在较高水平，当进入夏季后随着环境温度的升高我厂管采全水份随着环境温度升高呈逐月下降趋势。2011年1-7月管采全水分变化数据如下：0246810121月2月3月4月5月6月7月2011年管采碱沟煤样全水分析图全水图2碱沟煤样随时间推移全水变化趋势图从以上图表不难看出随着环境温度的升高，我厂采取的管采碱沟煤样的全水呈逐月下降趋势。说明在在采样过程中环境温度对我厂管采，所采取的煤样的全水影响较大。当环境温度较高，煤样放置时间较长的情况下，管采水分损失较大。当采样量越大，采样放置时间越短的情况下管采所采取的煤样水分越小，我厂今年7月12日、7月16日、7月4日、8月4日都存在当日采样量偏小或无样，导致连续多日采样后所采取的煤样才够进行煤样分析，这几日管采所采取的入厂煤水分仅有5.5%、4.5%、4.9%、3.8%。煤样在长时间放置过程中已经转化为空气干燥煤样。煤样的外部附着水分损失殆尽（碱沟煤样的全水主要是在中采采煤过程中形成外部附着水，此部分水分最易损失），根据GB474-2008煤样的制备方法中的规定在不高于20度得环境中煤样干燥时间小于24小时[2]，在不高于30度得环境中煤样干燥时间小于6小时，不高于40度环境中煤样干燥时间小于4小时。7、8月份环境温度经常高于20度，而我厂管采采样时间为24小时，等于在自然环境下煤样在集样桶内不可避免的存在自然水分流失问题。虽然更改密封大桶当煤样在制样、破碎环节的水分损失不可避免。最终导致采取的煤样水分较实际值偏低。在采样频次增加、采样量大幅增加的情况下，当煤样因为采样量增加的水分大于自然状态下的水分损失情况时，管采水分出现小幅升高。5采样机采样头采样量加大后水分变化情况说明因我厂的管带机皮带的特殊性，管带机皮带的敞开段自然收缩，导致管带机皮带两侧弧度偏小，致使在管带机采样头在做圆弧状扫带采样过程中，采样头严重刮扫管带机两侧皮带。采样头下部保护皮带胶皮在调整后，很短的时间内采样头胶皮就会出现严重的磨损，导致管带机采样头无法正常取样，经对管采现场查看，我厂管采在采样频次增加到2分钟，缩分比更改为1:15的情况下，总采样样仍然很小，2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文经与入炉皮带采样机对比发现，管采采样头存在采样头下部胶皮严重磨损（磨损约20mm）、采样头挂扫皮带问题，导致单次采样量严重偏小，造成在管带机皮带出力300t/h，单次采样量仅有200g每次，远小于GB475-2008商品煤采样方法中的规定3kg规定，造成煤样测定全水在破损过程中出现严重损失，致使管采采取的煤样全水长期严重偏小。为保证管采采样头正常采样，以及防止采样头刮伤管带机皮带，要求华电工程检修人员在管采采样器的采样头收集煤侧前后各加装一侧向压辊，调整进入管采采样器区间的管带机皮带弧度，使得在采样过程中，采样头不发生管带机皮带刮擦问题，保证管带机皮带的安全运行，同时保证采样头正常采样。8月28日在检修对皮带进行调整后，连续对采样头单次采样量进行核对，管带机煤流量在300-400t/h，单次采样量3.4kg、3.7kg、2.6kg.平均采样量3.55kg，单次采样量满足国标要求，调整后近8日水分测定结果统计如下：表4采样头调整后煤样水分热值统计表日期8-298-308-319-19-29-39-49-5平均值改后全水（%）6.45.96.37.07.46.66.97.36.7改后热值24.1523.2022.5119.4420.2123.7822.5021.9322.22日期8-208-218-228-238-248-258-268-26改前全水（%）4.04.64.64.54.23.65.25.34.4改后热值24.0325.3321.6922.6721.8222.2622.4822.1222.9401234567812345678改后全水改前全水图3采样头调整后水分测定结果对比图8月28日管带机采样头调整后，同时采样时间更改为5分钟，记录更改后8天数据和更改前8天数据经比较在采样头调整后全水上升了2.36%。较改前水分上升了54%实际测算碱沟平均热值下降了约0.72MJ/kg.（理论计算热值下降在0.59-0.79MJ/kg），若每月购进碱沟煤矿煤炭9万吨，由于水分上升，低位热值下降，每月可为厂里节约燃煤购置费用约45万元。在管带采样机采样头进行调整后，在单次采样量大幅增加的情况下（单次采样量大于3kg），管采所采取的煤样全水迅速增加，接近同期3号带所采取的碱沟煤全水份值（锅炉燃煤设计值全水8.6%），但经对比仍然偏小约1%。主要是因为目前管带单次采样量达不到国标要求造成。3号带单次采样量经实际取样测定最大6.0kg，最小2.6kg。6结论及建议2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文从以上一系列试验不难看出，造成乌鲁木齐热电厂管带机所采取煤样全水分偏低的主要原因由于管带采样单次采样量偏小，以及在环境温度较高的情况下，管带采样机集样桶未进行有效密封，导致所采取煤样水分大量流失。造成存在长期入厂煤水分偏小问题。单次采样量偏小的情况下造成破碎的煤样全水分偏小，经分析主要是因为破碎机在对煤样破碎过程中有一定的干燥出力，当单次所采取煤样量较大时，破碎机干燥造成煤样的水分损失远小于单次所采取煤样的总水分时，所造成的水分损失就变的不那么明显。针对此问题建议在电厂使用低位发热量进行热值结算过程中，为最大程度的避免由于水分测定造成低位热值虚高，建议在使用破碎机过程中测定破碎机的水分损失率试验，测定单次采样量在多大的情况下，破碎环节所造成的水分损失才能被忽略，最大限度的保证电厂方利益。参考文献：[1]曹长武主编电厂煤质检测技术中国标准出版社2002[2]方文沐，杜惠敏，李天荣燃料分析技术问答中国电力出版社2001作者简介：张涛：出生于1981年，男，汉。毕业于长沙理工大学，工学学士，现职称工程师。联系电话：[phone]E-mail：[e-mail]