1现有机械采制煤样装置主要问题
我国机械采制煤样装置发展很快，制造厂家很多，型式也各式各样。电力部曾在1992年组织过一个专业调查组，对全国14个电厂的机械采制煤样装置进行调查，认为“还没有一套完全符合标准的机械采制煤样装置能够长期稳定运行”。
当前机械采制煤样装置突出的问题有：
（1）水分适应性差，即堵煤机率大，不能长期可靠运行。
很多制造厂家承诺全水分≤12%时可以正常工作，实际使用起来保证不了（据1992年电力部组织的机械采制煤样装置调研报告称只能达到外在水分9%）。堵煤常发生于破碎机和缩分机的进口处，偶尔也见于破碎机和缩分机本体内部。煤中水分增高、丧失滑动性固然是产生堵煤的重要原因，但装置设计不合理，也是造成堵煤的不可忽视的因素：例如工作流程中未设置给料机、破碎机选用高转速且其出口敷设条筛、各部件联接用的管道通流面积太小（一般要求其直径至少为*大煤粒度的3倍）等。
（2）采样代表性差。目前机械采制煤样装置不同程度地都存在采样代表性不够理想的问题：例如刮板式采样头存在分流和溢出现象，圆弧轨迹与皮带弧面不吻合，采不到全断面的煤样；煤样收集槽开口不够宽，不能将采到的煤样全部收集起来，*终留样量不足，不符合*小留样量与粒度之间的关系等。
（3）余煤返料机多为埋刮板输送机，向上输送时依靠物料形成连续整体向上提升的料流，对含水率有一定的要求，一般不能用于手捏成团后而不易松散的物料，煤中水分不能大于15%.
2改进措施
在对众多电厂安装使用的进口、国产机械采制煤样装置进行充分调研和分析比较的基础上，对采样装置的各部件分别提出了以下改进措施（改进后的机械采制煤样流程见图）：
弃样↑采样头→给料机→破碎机→缩分器→提升机→系统皮带↓留样图改进后的机械采制煤样流程图
2.1采样头
国产大多数采制煤样装置的采样头，都是一块刮板，用它在胶带中部横截煤流采样。这种方式不能截取煤流完整断面，存在分流和溢出现象，采样代表性不好。我们分析了国外机械采制煤样装置采样头的结构形式，在刮板两侧加上侧板成箕斗形，并在底部安装尼龙刷子，使其与胶带面接触，这样可获得完整煤流断面，不存在分流和溢出现象，不留底煤，以达到*好的采样代表性。
2.2给料机
采样时刮斗每次切断煤流的时间很短，采样量却有十多公斤，十多公斤物料短时间内全部进入破碎机会超过破碎机的生产能力，出现堵煤现象；煤中含有的矸石等不易破碎成分常在破碎机内跳动，破碎时间较长，这样的破碎过程会使样品发生组份分离，造成缩分精密度降低，因此在破碎机前加设给料机是非常必要的。我们采用皮带给料机，结构简单、可靠性强，可以起到缓冲作用，把煤均匀地传送给破碎机，并可克服组分分离现象，提高缩分精密度。
2.3破碎机
破碎机选用锤击式破碎机。据原苏联资料介绍，锤击式破碎机对煤的水分适应性强。由于各火电厂普遍采用喷水降尘措施，煤的含水量大大增加，采用锤破可减小堵塞概率；实践经验也证明锤破的确具有较高的水分适应性。国内新建电厂如华能南通电厂、华能石洞口电厂、北仑电厂等引进的采制煤样装置也大都采用锤击式破碎机。我们通过对破碎机易堵塞部位进行改进使其水分适应性大大增强，可在外在水分≤15%（相当于全水分≤18%）的情况下运行而不堵塞。另外由于锤击式破碎机的鼓风量较大，为了减少破碎过程的水分损失，在破碎机的进料口和出料漏斗之间，加装一根空气压力平衡管，也叫环流风管，让带水分的空气在破碎机内部循环，使破碎过程的水分损失控制在允许的范围之内。
2.4缩分器
缩分器采用皮带缩分机，考虑到水分适应性要求，为了增强其运行可靠性，我们借鉴了日本的皮带缩分机模式，体积虽然较为庞大，但其运行可靠性强、一级缩分比大。
2.5余煤返料机
余煤返料机采用斗式提升机，结构简单，易维护，运行比较可靠。
2.6电气控制系统
电气控制系统采用PLC控制以协调各设备的启停顺序、动作联锁及信号反馈，也便于调节采样周期。另外将电气控制系统与采样间分隔开有利于改善电气控制系统运行条件。
3改进后设备的主要技术参数
（1）采样机。系统皮带机：皮带宽度B=1.2 m；皮带速度V=2.5 m/s；上煤量Q=1 000 t/h.按粒度d=40 mm考虑，刮斗宽度2.5d=100 mm，全断面采样每次刮采量G=11.12 kg，刮采速度3.1 m/s.
（2）给料机。速度V=0.01 m/s；出力Q=1 t/h.如果11.12 kg的子样量分为60 s送出，则皮带给料机的输送量为0.67 t/h，在额定出力范围内。
（3）破碎机。出力Q=4 t/h；出料粒度≤13 mm.
（4）缩分机。电动滚筒带速V=0.32 m/s；皮带周长l=6 m；开孔d=100 mm；缩分比r=1：60.
（5）余煤返料机。斗式提升机斗容1L；出力Q=3t/h.
（6）采样周期：2～10 min可调。
4实施效果
该课题于1997年提出，1998年5月开始设备安装、调试并投入试运行。试运行期间发现破碎机、斗提机入口容易堵煤，采样头定位不太准确，经分析论证，于1998年9月将破碎机整个平台旋转90°并拆除提升机，余煤处理采用大料斗接煤、叉车弃煤的方式，环流风管上移，提升机入口增加振打电机并采用间断振动，以防止堵塞。经过运行观察，发现破碎机入口鼓风较大，引起粉尘飞扬，破碎机平台振动也偏大，同时考虑到系统的完整性，经过考察比较，于1999年3月完成第二次整改，将缩分机旋转180°，提升机改用链斗式提升机，采取逐步改变皮带轮直径的办法，将破碎机转速由原来1 650 r/min降低到1 000 r/min，既减少了粉尘外溢，又降低了破碎机振动。经这次改进后设备运行非常稳定，投用率达到100%.2000年浙江省电力试验研究所根据有关采制化标准对该装置进行了全面性能检验，结果表明：（1）灰分Ad极差R为2.09%，介于1.2P L和4.9PL（PL为采制化总精密度，根据标准取±1%）之间，采样精密度适中，符合规定要求；（2）留样弃样两者干基灰分△A d差值的两组平均值分别为0.32%和0.24%，均优于国家标准规定的0.37%的要求，缩分精密度符合要求，缩分系统不存在系统偏差；（3）系统水分损失率为0.8%，符合新标准不超过1.0%的要求。
5改进效益
（1）使用国产设备和材料成功地实现了采制煤样装置的可靠投用，保证了采样的代表性和准确性，完全可以替代进口设备。对于300 MW机组，采制煤样装置一次性投资可比进口设备节约200万元左右，并且水分适应性更好。
（2）保证了采样代表性、准确性。入炉煤采样可在正平衡计算煤耗时提供准确的煤质数据，为合理配煤掺烧，保证锅炉稳定经济运行提供依据；入厂煤采样可以检验入厂煤质是否符合经济合同的规定，以给予应有的奖罚。如果煤的发热量经测定低于合同规定的1%，则煤价也应降低1%，按市价计每吨煤可节省2元多。华东地区六省一市火电厂每年耗煤按15 000万t计，假若有一半电厂配置该装置，有10%的入厂煤发热量经测定低于合同规定的1%，则每年可节省1 500万元。若推广到全国各火电厂，那每年节省的购买煤炭成本将更为可观。
（3）完全自动化采样可代替原有的人工采样，节省大量的人工费用，更重要的是消除了人工采样的安全隐患。
6与当前国内外同类研究、技术的综合比较
（1）国外同类型的采制煤样装置当以美国拉姆齐公司生产的产品为代表，它的流程与我们的相似，能采集到符合标准要求的全断面煤样，但其设备庞大、价格昂贵（约为该装置的5.5倍）、维修不易、备品配件供应困难，对原煤粒度、水分要求较高（全水分不能大于13%），包括加拿大、德国、日本、澳大利亚等国同类产品均存在上述问题，难以适应我国发电用煤的质量现状。
（2）国内同类型的采制煤样装置当以西安电力机械厂的刮板式采制煤样装置为代表，但它存在分流和溢出现象，圆弧轨迹与皮带弧面不吻合，采不到全断面的煤样，采样代表性无法保证；其配置的立式环锤破碎机水分适应性差，制造厂家承诺外在水分<12%时不会堵塞，实际使用起来只能达到外在水分9%.
（3）本装置采样头设计巧妙，刮斗为簸箕状，可保证物料不会分流和溢出；刮斗运动轨迹与皮带相吻合，底部增加尼龙刷，既不伤皮带，又能刮出全断面煤样，保证不留底煤，采样代表性好，在生产现场，当系统皮带上没有煤时，采样头擦过皮带表面，可以很清楚地看到留下尼龙刷扫过的痕迹；破碎机水分适应性强，经过两年多时间的运行观察，可在全水分≤18%时不堵塞，出口与入口之间增加环流风管，可在其内部形成环流而减小水分损失，采用中速破碎，防止转子高速运动产生气流使煤中的水分损失，同时还可减小鼓风，防止粉尘外溢；采用给料机向破碎机均匀给料，避免大量煤在短时间内进入破碎机造成堵煤；自动化程度高，整个流程由PLC控制，与输煤皮带联动，有助于采样的规范化，防止采制煤样装置开开停停，确保其投运率；系统布局合理，除提升机进口为70°外，其余落料管均处于垂直状态，不会产生管道堵塞；安全性好，每台电机均有保护措施，当设备出现异常时，自动停机并发出报警信号。
7结语
经过两年多时间的摸索和不断地改进，该装置运行已相当稳定、可靠，投用率100%，完全达到了设计要求。它克服了现有国产皮带机中部采制煤样装置不能采集完整的煤流横断面、采样代表性不高、水分适应性不好、系统故障多的缺点；而且既可以用于入炉煤采样，也可以用于入厂煤采样，能保证采样的代表性和准确性，为正确分析各项经济技术指标、合理配煤掺烧、保证锅炉稳定、经济运行提供了可靠条件，具有良好的社会经济效益和广阔的推广应用价值。
鉴于进口设备价格昂贵，国内已研制成功了机械采制煤样装置，今后不宜再重复进口，而应支持国产化。
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