Page 94 - 电力与能源2023年第三期
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288 杨茂林，等：火电厂燃煤全自动制样机的运行特性
［7］
以入厂煤的化验指标作为结算依据 ，同时碳排
1 研究对象与方法
放 工 作 的 推 进 加 强 了 国 家 对 入 炉 煤 指 标 的 监
管 ［8-10］ 。无论是入厂煤还是入炉煤，都需要进行样 1.1 试验原料
品采集，均匀缩分，制备成 ϕ0.2 mm 的分析样，以 研究对象为全自动制样机。全自动制样机的
用于热值、硫分等的指标化验 ［11-12］ 。煤样制备是 试验原料取自火电厂当天采集的入厂煤和入炉
火电厂进行煤质管理的重要环节，大型火电厂燃 煤。入厂煤和入炉煤均使用机器自动化采样，并
通过集样桶封装。同一批次的入厂煤所采集的样
煤 来 量 大 、煤 质 杂 更 是 加 剧 了 煤 样 制 备 的 工 作
品质量不低于 15 kg，同一台机组的入炉煤所采集
难度。
的样品质量也不低于 15 kg。
传统的煤样制备工作虽然已经实现了机械
1.2 制样流程
化，但仍需要人工参与。制样员操作技能水平的
全自动制样机包括一级破碎单元、二级破碎
高低、制样流程的标准化把控、制样过程中的洒煤
单元、三级破碎单元、干燥单元、清扫单元和弃料
都会影响所制备样品的代表性和稳定性。煤样制
单元，其主要结构示意如图 1 所示。开始制样前，
备量大、制样工作的简单重复加剧了制样人员的
全自动制样机的机械手臂采用每桶依次入料的方
劳动强度；制样工作长期处于高粉尘环境，不利于
式，将集样桶中的煤样倒入一级破碎单元中。同
制样人员的身体健康；此外，人工制样还存在较大
一煤样的所有子样品全部完成入料后，一级破碎
的廉洁风险。为了建设数字化电厂 ［13-14］ ，降低劳
单元才会进行工作。煤样经一级破碎单元破碎至
动强度、规避廉洁风险，不需要人工参与的自动
6 mm 后 ，生 成 不 低 于 1.2 kg 的 全 水 样 和 不 低 于
化 、智 能 化 燃 煤 制 样 机 一 直 是 科 研 人 员 研 发 的
3.5 kg 的备份样、制备样，其余样品通过皮带转运
重点 ［15］ 。
至弃料单元舍弃。备份样通过机械手臂暂时放置
燃 煤 全 自 动 制 样 机 依 据 GB 474—2008《煤
在备份样品柜中，制备样通过机械手臂转移至二
［16］
样的制备方法》 进行煤样制备的全流程控制。
级破碎单元。6 mm 制备样经二级破碎单元破碎
然而在保证全水样、分析样质量和粒度达到要求
至 3 mm 后，生成不低于 800 g 的存查样和干燥样，
的前提下，制样效率、设备的积煤积粉、样品的代
其余样品舍弃。干燥单元位于二级破碎单元下
表性和稳定性等同样是决定全自动制样机能否
方，采用强制通风干燥，干燥温度 50 ℃，干燥时间
在 火 电 厂 广 泛 应 用 的 关 键 性 因 素 ［17-19］ 。 以 华 能
20 min。干燥完成后，干燥样通过机械手臂转移
沁北电厂采购的全自动制样机为研究对象，以当
至三级破碎单元。3 mm 干燥样经三级破碎单元
天采集的入厂煤和入炉煤样品为试验原料进行
破碎至 0.2 mm 后，生成不低于 250 g 的分析样，其
研究。通过记录全自动制样机的制样时长，分析
余样品由弃样瓶收集，然后通过机械手臂转移至
延时原因，揭示影响制样效率的主要因素；通过 弃料单元舍弃。清扫单元用于清洗集样桶和样品
进行质量守恒试验和空载试验，探明全自动制样 瓶。制样结束后，全自动制样机根据分析样的质
机各区域的积煤积粉情况；通过对比全自动制样 量进行判定，如果分析样的质量大于 250 g，则舍
机生成的备份样、存查样、分析样的化验指标，以 弃备份样，如果分析样的质量小于 250 g，则留存
及对比人工制备分析样和全自动制样机制备分 备份样，用于人工重新制备分析样。
析样的化验指标，研究全自动制样机生成样品的 1.3 样品表征
代表性和稳定性。提高制样效率、消除积煤积粉 全自动制样机制备的全水样用于化验收到基
隐患、保证样品的代表性和稳定性有助于推进全 煤样的水分，制备的分析样用于化验空干基煤样
自动制样机的技术进步，从而扩大其在火电厂的 的热值、硫分和氢含量。水分化验使用全自动水
应用规模。 分仪，依据 GB/T 211—2017《煤中全水分的测定
