在煤炭生产、交易与利用的全流程中,煤质检测至关重要,而采样环节作为煤质自动采样制样化验的开端,其准确性直接影响后续制样与化验结果,关乎煤炭的定价、使用方向及企业经济效益。近年来,随着技术的不断进步,采样环节正经历深刻变革,朝着自动化、智能化方向大步迈进。
传统煤炭采样痛点诸多。人工采样严重依赖人力,操作规范和人员经验差异易导致采样代表性不足。例如,在人工从煤堆采样时,可能因个人习惯偏向某些区域,未充分覆盖煤堆的不同粒度、水分和灰分分布,使得采集的煤样无法精准反映整批煤炭的真实质量。同时,人为干扰风险难以杜绝,如选择性采样情况时有发生。在制样环节,人工破碎、缩分过程易造成交叉污染或水分损失,进一步影响煤样的原始特性。而且,批量采样耗时长,无法匹配现代化大规模煤炭生产节奏,人工记录数据还易出错,数据追溯困难,难以满足行业日益严格的合规性要求。
为解决这些难题,自动化采样技术应运而生并迅速发展。如今,在煤炭企业的火车、汽车运输线上,自动采样机成为常见设备。以火车采样机为例,其由大小车总成、采样装置、破碎装置、缩分装置、集样装置及余煤处理等多个部分组成。大车横梁轨道上的小车带着采样装置可横向运动,能够精准对停放在有效采样范围内火车车厢煤样的任意点进行采样。采样头按照预设程序,可在车厢内不同位置、不同深度快速采集子样,确保覆盖整批煤炭的特性。汽车采样机也具备类似功能,按照对角线或棋盘法等标准布点规则,每车至少采集规定数量的子样,极大提升了采样的科学性与代表性。
皮带采样机则应用于煤炭皮带输送环节,由自动采样装置、破碎装置、缩分装置、集样装置及余煤处理等构成。其采样头做旋转采样运动,能在输煤皮带上按照皮带弧形做全断面切割煤流,保证在一个断面内所有的煤样全部被采集且落入料斗中,实现了煤炭输送过程中的实时、动态采样,满足连续生产作业的需求。
一些先进的煤炭企业还引入了机器人火车采样系统。该系统由机器人系统、采样装置、破碎装置、缩分装置、集样装置、余煤处理等组成,可对火车车厢内的煤样进行精确采集。采集的煤样经过除铁、破碎、缩分后自动灌装进入自动拆盖的原煤集样桶,全程自动化操作,减少了人工干预,提升了采样效率与准确性。
自动化采样设备严格遵循相关标准作业。在子样数量确定上,根据煤批量、品种等因素,依据标准准确设定,如 1000 吨原煤至少采集 60 个子样。在子样量方面,根据煤的最大粒度确定,像粒度≤50mm 时,每子样≥3kg。采样工具也严格符合标准,避免工具污染或粒度离析。在布点方法上,无论是火车、汽车采样的对角线或棋盘法,还是煤堆采样按分层网格在表面下 0.4m 处垂直取样等,都确保采样全面且科学。
采样环节的自动化变革带来显著效益。一方面,大幅提高了采样精度和效率。过去人工采样完成一批煤炭采样可能需要数小时甚至数天,如今自动化设备在短时间内即可完成,且采样误差控制在极小范围内,保证了煤样对整批煤炭质量的代表性。另一方面,减少了人力成本和时间成本,降低了人为因素对采样结果的干扰,使得煤质检测数据更加可靠,为煤炭的精准定价、合理使用以及企业生产工艺的科学调整提供了坚实基础,有力推动了煤炭行业向高质量、智能化方向发展。随着技术的持续创新,煤质自动采样环节有望迎来更多突破,为煤炭产业注入新的活力。