火电厂煤炭采样精密度影响因素分析

刘涛

 摘要：煤炭是我国重要的传统能源之一，从其自身特点来看，不仅化学组分较为复杂，不同品级之间的差异也较大，在单位热值等方面也存在着显著差别。由于火力发电仍是我国主要的电力来源，对煤炭的品级进行鉴定将有助于优化煤炭的贸易结算，由此可见，对火电厂煤炭进行采样的重要性不言而喻。因此，本文旨在探讨影响煤炭采样精度密度的主要因素，在充分结合专业标准以及工作实际的基础上，通过煤炭均匀度、子样点布置及数目等几个方面挖掘采样精密度的影响机理，为保证采样数据精准性以及优化火电厂煤炭贸易结算提供完备的技术支撑。

        关键词：火电厂；煤炭；采样精密度

1．作为火电厂发电原料的煤炭采样精密度标准

        作为火电厂运行原料的煤炭，分为原煤、筛选煤、精料煤、其他洗煤等，而国家对于不同类型的煤炭都规定了不同的采样参数，设置了不同的采样精密度标准，国家规定的采样煤炭的标准要求是，在概率为95%的情况下，所采煤样和被采煤样之间的质量误差必须保持在规定参数的界限之内，两者直接质量误差界限没有超过规定界限，则表明此次所采煤样符合国家规定标准，表明了所采煤样的品级和特性能够满足火电厂稳定运行的需求，反之亦然[1]。

2.火电厂影响煤炭采样精密度的因素考察

        根据实践调查研究表明，影响所采煤样质量参数误差的因素主要来源于采样的过程，只有少量来源于制样和化验过程。对于所采煤样进行检测，是明确采购煤炭品级特性的主要方法，从而保证火电厂在煤炭原料购置方面的精确结算，因此对于影响煤炭采样精密度的因素进行研究和把握就是十分重要的工作。由于煤炭种类繁多，煤炭自身所含化学成分多样，以及煤炭自身的大小不均等，对于采样煤炭进行检测的结果必定和真实情况有一定的误差，这就对确定影响煤炭采样因素的工作提出了很大的挑战。但是只要抓住了影响所采煤样精密度的主要因素，即煤炭的整体均匀程度和煤炭采样的最佳工具尺寸，以及所采煤样的子样点布置和数目、质量等因素，就能保证所采煤样和被采煤样之间的质量误差比[2]。

        2.1煤炭的整体均匀程度

        煤炭都是一批次进行买卖的，采样也是挑取某一批次中的煤炭进行分析。一批次中的煤炭在整体颗粒大小上差异不大，整体上比较均匀整齐，所采子样之间和真实情况的差距就会比较小，保证所采煤样检测结果能准确表明这一批次煤炭的品质特性。即在子样数量相同的情况下，各个子样的颗粒大小差距越大，即煤炭子样的均匀程度差异越大，所采煤样的精密度也会降低，采样检测结论的误差也会增大。因此，从煤炭均匀度的影响因素入手，能够准确的表明这一批次的煤炭精密度是否符合火电厂要求的标准。

        2.2煤炭的子样采样点布置

        煤炭采样检测结论的准确性主要取决于所采子样的样本情况，能够较为准确的表明该批次的煤炭的真实情况，因此必须严格把握煤炭子样采样点的位置控制，布置好子样采样点，保证子样检测结论接近所采煤样的真实情况。

        例如，煤炭在装载运行过程中，难免会发生煤炭掉落的情况，造成了煤堆里各区域的煤炭质量不均匀和煤炭品质不统一，那么在对这一批次的煤炭进行取样检测的时候，必须先优化子样采样点的布置，否则检测结果的误差比就会在人为因素的影响之下增大。

        2.3煤炭所采子样的数量

 相关实践经验和理论研究都表明所采子样数量越多，子样的检测结论越能接近这一被采煤样的真实情况。但是这种增加子样采样数量的方法往往会造成采样工作的压力过大，影响采样工作的整体效率，需要对采样工作的整体情况进行综合分析后，再决定是否采取这种采样方法。
        例如，某一批次的煤炭颗粒大小差异不大，整体外观比较均匀，只需要采样比较少的量即可达到检测煤炭精密度的目的，若是某一批次的煤炭均匀度差异过大，煤炭颗粒大小不一，就只能通过增加所采子样的数量来保证检测结论的准确性，确保检测结论接近所采煤样的真实情况，表明这批煤炭的品级和特性。
        2.4煤炭所采子样的质量
        子样的质量也会影响检测结论的准确性。若是某一批次的煤炭颗粒较大，对该批次煤炭进行采样检测的时候，往往会漏采或者少采某些颗粒较小浓度较高的煤炭，那么所采各子样之间的粒度组分和煤炭质量的真实情况差距就会人为增大。
        例如，若是单个煤炭的颗粒质量过大，往往所采煤样的精密度就会越高，但是采样点布置影响了采样的数量，整体采样的数量增大，后续的检测和制样都会受到影响。主要根据煤炭批次的质量进行具体分析，质量过大，只需要采样最低质量的煤炭即可，若是设置的子样数量过少，可以增加所采子样的质量以保证检测结论的真实性。
       2.5煤炭采样的工具尺寸
        在对同一批次的煤炭进行采样时，所选取的采样工具尺寸大小必须和煤炭的颗粒度大小相适应。即煤炭的颗粒度大小影响了采样工具尺度大小的选择。

        例如，当煤炭颗粒过大，就需要选择工具尺寸较大的采样器具，保证所采子样在性质上差异不大，保证后续的检测结论能够揭示这一批次的煤炭质量。当被采煤样的颗粒度较小时，所选取的采样工具尺寸不能太大，若是尺寸过大，个别有代表性的煤炭颗粒无法采样，整体的采样结果就会因此丧失代表性，最后的检测结论也会和实际情况产生偏差。
3.煤炭采样精密度的影响因素
        从工作实际环境来看，煤炭参数的误差有近80%是来源于煤炭采样过程的，而制样和化验过程占据的比例相对较小。煤炭采样的结果如何往往是结算商品煤或者做出定性评价的重要依据。这也透露出对影响采样紧密度的因素进行管理和控制的重要性。煤炭本身杂质是较多的，颗粒大小往往不一样，其属于大组分商品中的一类。而这样的特点使得其采样过程会受到人为因素、设备因素以及煤炭自身因素等多方面的影响，从而使得采样的误差与煤炭均匀度、子样点布置以及质量等因素密切相关。本段将分别展开阐述。
        3.1煤炭均匀度
        在对同一批次的煤炭进行采样时，如果煤炭本身的均匀度比较高，各个部分之间的颗粒大小差异不明显，将会使得采样得到的各个子样本之间的差异也大大缩小。采样的结果也基本可以描述这一批次的煤炭整体性状。同时，子样本差距较大，即煤炭颗粒之间不均匀程度较高的情况则与上面的结论相反。我们往往会通过专业的计算公式来估算煤炭的采样精密度。即采样精密度可以通过初级子样本方差、制样和化验方差、采样的单元数、每个单元的子样本数等四个数据计算出。而这一估算公式也透露出在同样的子样本数量下，子样本之间的标准方差越大，即煤炭均匀度越低，将会降低采样精密度，此时采样结果的误差将是比较大的。总的来说，煤炭均匀度的状况能够作为煤炭采样精密度的重要衡量依据。
        3.2子样本布置
        从采样检测的结果来看，数据准确性的实现往往是基于子样本选取的资料实现的，而子样本在一定程度上能够代表整个批次的煤炭质量，由此看来，子样本采样点位置的设置将会很大程度上影响采样检测的最终结果。从具体的例子来看，当煤炭在散装运输时，火车或者货车在装运过程中将会出现煤炭的振荡，从而使得煤炭掉落或者向四周滚落，导致煤炭颗粒的分布并不均匀。同样参考上述的公式，采样分布点的初级子样本标准方差可能会被人为地放大，此时将会导致整个采样误差的增大，换句话说，通过优化子样本布置的方式能够规避人为因素产生的误差增大问题。
        3.3子样本数目除了子样本的布置以外，子样本的数目往往也是影响煤炭整体性状的重要原因。具体而言，虽然从理论上讲采样子样本的数目越多，样本对于煤炭整体性状的描述将会更为准确。但是在实际工作过程中我们却会发现，采样子样本数量过多往往会使得采样工作量大幅提升，反而影响了最终的测试效率，增加了试验的成本，这也意味着不能一味遵循理论进行煤炭精密度采样，而要根据实际情况进行综合考虑。在具体的实践过程中，我们可以根据煤炭颗粒大小、分布的均匀性以及外观上有没有明显差别来设置采样点的数量，对于颗粒差别小、分布均匀的煤炭颗粒就可以选择最低的样本单位进行设置，即以1000吨作为采样标本。而对于不满足上述条件的其他批次煤炭，可以酌情增加多个子样本采样点，从而提升采样精准度。例如对于原煤和筛选煤而言，可以在煤流、火车以及汽车等增加采样地点，酌情增加30-60吨子样本，而对于精煤和其他洗煤而言，可以根据实际情况增加15-20吨子样本。当然，对于煤炭总量小于1000吨的情况而言，可以按照比例递减子样本的数量，但是，如果煤炭总量远低于1000吨时，采样的数量也必须根据专业要求进行调整。
        3.4子样本质量
        子样本质量是采样精密度的又一大影响因素。在对颗粒较大的煤炭进行采样时，如果子样本质量较小，将会导致漏采和少采的现象出现，而上述现象往往发生在比重粒度较大的煤炭之中，往往会导致子样本各粒度之间的组分与实际差距过大。通常来讲，单个子样本的质量越高，将会很大程度上提升采样的最终精密度，而当多个采样点同时进行采样时，取样总量过大将会增加后续制样的难度。因此，要根据煤炭粒度大小，按照初级子样本的最低质量进行采样。而对于初级子样本数量本身较少时，仍然可能出现总样本质量较低的情况，这也必须增加子样本设置的数量。
        3.5采样器具尺寸
        人工采样器具尺寸往往也是影响采样精密度的重要因素，在采样的过程中，如果使用尺寸较大的采样器具，将会使得采集到的颗粒组成十分复杂，将会更加贴合实际的煤炭状况。同时，整体煤炭采样量也会大幅提升，这给采样、制样以及检测等带来了更加复杂的工作量。当然我们也必须认识到，采样器具尺寸也不能过小，这会导致大粒度煤样无法有效采进，进而产生系统偏差。而在工业标准也对人工采样器具做出了基本要求，即采样器具的开口宽度需要与煤炭最大标称粒度以及相关参数相关。

4.总结语
        总的来说，火力发电是我国重要的电力来源，提升火电厂煤炭采样精密度对于优化火电厂煤炭贸易结构提供重要的技术支撑。火电厂煤炭采样精密度往往和煤炭均匀度、子样本的布置、数量与质量等多种因素相关，因此，必须要重视以上几个因素的影响机理和最终效果，在具体的实践过程中采取更加灵活地控制措施。
        参考文献
        [1]张员根，朱小勇.火电厂煤炭采样精密度影响因素探析[J].工业技术创新，2017,04(03):212-214.
        [2]李帅.电厂入厂煤与入炉煤热值差问题分析[J].城市建设理论研究(电子版),2017(05):202.