邵兆东

【摘  要】自从20世纪70年代采样设备发展到现在，我国的煤炭采样设备已经具有一定的规模，其自动化程度也在逐步提升，设备的功能也由最初单纯的煤炭采样功能，发展到当前具备有制作、煤炭分析等功能。但是，我国的煤炭采样设备与发达国家相比仍落后许多。因此，在煤炭采样设备选型中必须遵循不同的采样设备的性能及实际工况等原则进行选定。

【关键词】煤炭;采样设备;选型

1 引言

近年来，随着能源需求的提高，煤炭事业得到了社会的关注。同时，煤炭企业也对采样这一重要工作提出了更高的要求，机械化成为采样发展的主要趋势。在这种背景下，采样设备的工作能力成为决定采样效果的重要因素。当前，采样设备种类日趋多样，其功能也更加复杂，涵盖了采样、制样的各个环节，这在便利采样工作的同时，也提高了煤炭企业选用设备的难度。要想实现优质的采样效果，用户就必须充分了解煤炭采样的基本情况，并立足于自身的发展实际选取合适的采样设备。本文就聚焦于煤炭工作的实际，从采样设备的工作原理出发，探寻具有实效性的选型方法。

2 煤炭采样概述

所谓采样工作，顾名思义，就是从相对大的物料群体中选出一定的样品，实现对全部物料质量把控的目的，可以看出，能否实现这一目的，很大程度上取决于所选取的样本是否具有较高的代表性。样品的确定依照不同行业的工作实际而具体确定，就煤炭产品而言，能反映其基本性质及应用价值的参数主要包括水分、发热量、灰分这些指标，因此在采样过程中也应当重点检测样本的相应状况。

与其他物料相比，煤炭本身构成的不均匀性决定了其采样工作的难度，各类复杂因素均可能影响采样工作的代表性：分析化验的程序;采样过程中物料水分的变化以及被采物料的水分过高;煤炭中含有泥（灰）;样品代表的煤批量大小;所需采样精确度的要求等等。

通常，煤有各种形状和粒度、不同的物理特性、化学成分及含灰量。为了保证子样能够真正代表整批货物，应以确定的次数，按一定的周期从整批煤中采取。“子样”是指采样设备从煤流中（通常为胶带运输机的胶带表面或头部卸料处）穿过一次采样所获得的样品。对于指定精度的采样需求，所需子样的数量和质量取决于煤本身的可变性。煤中的杂质越多，其可变性越大。为了正确地采集到有代表性的样品及满足采样系统的精度要求，需要了解所采集物料的特性，并确定样品子样的最少采样次数和最小采样量。这就必须遵从有关采样标准。如：

（1）美国材料试验学会ASTM标准：煤采样标准D-2234;洗选煤的化学分析采样标准D-2013;

机械螺旋采样标准D-4946。

（2）国际标准化组织ISO标准：机械采样标准ISO-9411（第一部分：煤;第二部分：焦炭）;铁矿石机械采样标准ISO-3082。

（3）中华人民共和国国家标准：商品煤的采取方法GB475;煤样的制备方法GB474。

近年来，为了有效指引我国煤炭事业的发展，相应的国家标准的版本与内容也呈现出持续更新升级的态势，具有较高的适用价值。在工作中，无论采用何种采样方法，无论基于何种工作原理，均应当严格符合相关的规范要求，方可以保证采样工作的科学性。在这一要求引领下，用户可以基于自身需求，有针对性的选用相关标准。

3 煤炭采样系统的类型及特点研究

3.1 多级采样系统

我国目前常采用的多级采样系统主要包括二级采样系统和三级采样系统。不同级数的采样系统适用的范围各不相同。其中，二级采样系统主要应用于流量不超过每小时2 000 t的或者煤炭的颗粒小于75 mm的运输设备。二级采样系统的工作流程为：初级系统以固定的频率将待测的样品通过相关设备送至破碎机中，直至将样品破碎到所需的颗粒大小;然后将处理过后的样品送至二级采样机中，最终得到可以检验的小样，将其送至实验室中。

不同的是，三级采样系统适用于流量大于每小时2 000 t的或者煤炭的颗粒大于75 mm的运输设备。三级采样系统的工作流程为：首先，根据预设的采样频率获取一定量的煤炭样品，并将其送至一级破碎机中;然后，将第一步中获得样品通过二级采样机按照6倍于一级采样频率获取样品;而后，将第二部中获取的，并将其破碎至要求的颗粒大小;最后，将第三步中破碎得到的样品基于一定采样频率获取样品，此时得到样品为最终待测样品（根据相关标准可知，对于每1 000 t煤炭需获取20 kg的样品），并将其送至试验室中。

3.2 刮板式机械采样系统

目前，我国采样操作主要采用刮板式机械采样系统，该采样系统主要适用于对皮带运输机上煤炭的获取。刮板式机械采样系统主要是基于刮扫的形式对皮带输送机上的煤炭进行全断面的切割方式获取样品。该采样系统的采样方式与以往采样方式相比较而言，从一定程度上降低了毛样品的质量，其获取样品的质量也满足相关标准的规定。总的来说，刮板式机械采样系统具有经济、节能的优势。因此，刮板式机械采样系统广泛应用于胶带采样设备，尤其广泛应用于二级采样系统和三级采样系统中。

3.3 螺旋式机械采样系统

螺旋式机械采样系统主要应用于汽车或者火车等途径运输煤炭过程中的采样。该采样系统主要由四部分组成，分别包括有：钻头、提升机、缩分器以及驱动设备等。在实际采样过程中，螺旋式机械采样系统在传统给料、破碎、缩分以及收集等功能的基础上，为了丰富螺旋式机械采样系统的功能，在基础的采样系统上增设了回转梁、行走设备以及升降设备。鉴于螺旋式机械采样系统独特的结构形式，决定于该系统仅能够应用于二级采样系统中。

根据不同结构形式的螺旋式机械采样系统，可以分为不同的类别，分别为门式、桥式、塔式等。其中，橋式采样系统和门式采样系统主要应用于火车运输途径的采样，可以实现对远距离样品的采集;其余形式的采样系统主要应用于汽车运输途径的采样。

3.4 采样及在线分析系统

在传统工作模式下，分析与采样工作是隔离开来的，近年来为了提高工作效率，实现集约化管理，分析设备与采样设备的融合程度不但加深，这也契合了煤炭企业的实际发展需求。当然，在实际工作过程中，煤炭企业也应当依照实际情况加以权衡选择。要避免出现为了追求多功能而忽略实际需求造成的流程复杂、成本增加的情况，也可以同设计院加强合作，实现最优的选型效果。

4 煤炭采样设备选型原则

煤炭实际采样过程中，对设备的选型需遵循以下几条原则：

4.1需掌握采样煤炭的种类和样品的质量

采样单元是对一批煤炭进行试验所采集的一定量的煤。其中，根据被测煤炭的种类确定样品的个数，通过设定一定的采样精密度最终决定样品的个数多少。一般情况下，将煤炭的运输流量确定为一个采样单元。

4.2 需掌握煤炭的最大粒度

煤炭的最大粒度指的是当采样设备上累积煤炭的百分比达到5%时，筛孔的直径大小。一般情况下，根据煤炭的最大粒度确定采样设备的尺寸，从而也决定了所采集样品的质量。

4.3 需掌握所采集煤炭的水分的含量大小和运输皮带的宽度

根据所采集煤炭水分含量的大小可以得出采样系统驱动设备的动力大小;根据运输皮带的宽度可以得出采样系统的容积和相关长度值。

5 结束语

近年来，随着对煤炭质量的要求越来越高，需要一套性能优越的采煤设备为之服务。然而，煤炭采样设备的选型涉及到的众多因素中以样品的质量、最大粒度以及运输速度等为关键因素。因此，在对煤炭采样设备选型时需综合考虑样品数目、样品质量以及采样头切割速度等因素，以确保最终所采煤炭的质量。

参考文献：

[1]闫思宽.煤炭采样设备的选型分析[J].机械管理开发，2019，34（01）：55-56+105.

[2]杨阳.煤炭采制样设备初级采样器断电保护装置的研制[A].中国科学技术协会、陕西省人民政府.第十八届中国科协年会——分10 煤炭清洁高效利用学术论坛论文集[C].中国科学技术协会、陕西省人民政府：中国科学技术协会学会学术部，2016：5.

[3]杨阳，郑宝辉，魏毅龙，王阳阳.煤炭采制样设备初级采样器断电保护装置研制[J].煤质技术，2016（05）：40-42.

（作者單位：华能海南发电股份有限公司东方电厂）