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摘要：在火电企业发电成本中，燃料的成本占大部分。由于采制样的误差占到整个煤质验收工作的70%左右，故要求燃煤采制样精准及所采制样品的代表性足够高，因此，燃煤的采制样代表性及采制样过程的风险防范尤为重要，必须通过对采制样过程中的各个节点进行过程管控、实时远程监视、数据提取、远程操控，实现燃煤质量验收采制样过程的信息化、自动化，最终达到规范采制样过程流程、可追溯相关数据及保证采制化安全的目标。论述了智能化采制样技术特征，对采样、制样、样品输 送、智能存样和机械手辅助制样的特点进行分析，从技术的适用性、煤样管理的可控性、设备的可靠性等方面剖析智能化采制样技术的趋向，并结合建设及运维费用、智能化采制样技术推广情况及技术在煤企的嵌入口等探讨了智能化采制样技术在煤炭行业的应用。
关键词：智能化采样;制样;技术
煤炭作为火电企业发电的主要燃料是火电企业降本增效的关键环节，人们普遍对其认识不高，常常忽略其重要性，导致燃料管理缺少科学定制的采购策略、不能优化电煤采购结构 ;燃料验收以人防为主，缺乏先进的技术手段对来煤量、质验收进行监管 ;生产环节设备多样，安全事故得不到较好的控制。因此结合现代化技术手段，采取多种策略和举措，把相对分散的设备、业务，按流程统一起来，建立统一的标准化业务管控体系，通过实现设备智能化、过程自动化、管理信息化，来加强对燃料生产过程的监控与协同，实现生产现代化，提高燃料管理水平的总体目标，是火力发电厂的重点工作之一。
一、智能化胶带采制样机项目建设
燃料在火力发电厂 的发电成本中几乎占到80%，因此，对燃料成本的有效控制在很大程度上决定了火电厂的盈利能力。为了更好地实现对燃料的规范管理，全国各大电厂大力推进燃料智能化建设。黔東电厂的自动化与智能化胶带采制样机的工程建设严格按照集团公司的要求，以过程管理为主线，以过程追溯为辅线，最大化地将输煤、采制化设备纳入到燃料智能化系统中。火电厂自动化、智能化胶带采制样机建设的目的在于进一步规范采制样工作，使工作流具有唯一性。通过在线系统不仅可以对采制样现场过程进行随时监控，而且还可通过其追溯功能对历史信息进行追溯。自动化、智能化胶带采制样机还辅以考核机制使采制样过程的所有工作得到规范，避免出现偏差。另外，有些管理过程具有一定的强制性，若现场人员不按照固有的过程进行采制样，则采制样工作将不能正常进行。上述采制样机系统的运用不仅提高了火电厂采制样的自动化与智能化水平，还降低了劳动强度及避免了人为因素。
二、煤炭行业智能化采制样技术
典型的智能化采制样项目在硬件上通常由采样 机、智能化制样室、智能存取煤样间、气动传输管道和控制台组成。通过管控中心集中控制系统运行，采制样全程无需人员接触煤样，常见的智能化采制样如下。
1、采样。采样技术相对成熟，近年来煤炭企业内各类采样机的应用也较为普遍，如胶带中部采样机、汽车门式采样机等。国内已出现研发机械手采样的公 司，目前该机械手可做到快速抓取运动中的车辆顶 部煤样，但其仅在车表采样而并不能满足商品煤采 样的实际需要，因而该技术有待进一步开发。成熟的智能化采样系统一般能通过改造企业原 有的采样机集料装置衔接样品处理，采样系统通常要求满足以下：①设备堵煤、漏煤、撒煤等问 题较少;②可接受监控中心指令，按胶带过煤量合 理选择采样方案;③连续长期无故障运行，只需进行常规性保养、检修、巡视即可;④采出的煤样直 接进入智能化制样间。
2、智能化制样。按制样顺序布局功能性单元、模块化制样是当 前智能化制样系统的典型特征，常见有卧式、立式结构。目前市场已出现日制样量的智能化制样系统，模块式布局制样系统出现以来，技术快速迭代升级，个别厂家已更新 至第七代产品。制样室各功能性模块逐级搭接，入料经称重后进行破碎、缩分及干燥、研磨等作业，样品制备后 打包封装，经气动传输进入存查系统或用于化验。 模块间通常以胶带输送进行连接，弃料集中堆放。 针对目前的主流产品，各厂家分别采用不同的专有技术以防止样品交叉污染、防堵、防漏及防尘、防 误操作等。在线检测全水分模块可以接入制样系 统，各类数据可联网接入管理系统。市场上主流厂家的制样系统破碎机大部分采用 卧式、环锤静态筛底。缩分方式有旋转溜管、胶带 挂扫、无极缩分等。研磨方式有球磨、圆盘研 磨、旋转刀片、偏心振动研磨等。煤样烘干方式以 红外加热最为常见，此外各厂家分别有光波加热、风透、负压吸风等技术应用于烘干。煤流通道以异型溜管或胶带转运最为常见。当前智能化制样的 “智能”程度还有待进一步 提高，尤其在故障自我侦测、远程运维等方面仍有 不足之处，易损件耗量大，设备的可靠性不强，仍需靠专人连续运维。另外，设备在贴近 上限运行的情况下，存在样品交叉污染的隐患。从智能化制样系统问世以来快速迭代的历程分析可知，上述问题应该会很快得到解决，更高端的智能化制样系统值得期待。
3、样品输送。管道输送样品是市场的主流，其在技术上已能轻易地进行长距离运输，且能杜绝人工接触煤样，任何管道的破坏均会引起气压的变化并报警，能够做到安全可靠。现场应用时有以下 2个方面值得注意：①采样后物料进制样室之前， 对转运环境的要求较高，在不能使用胶带或管道转 运时通常只能使用密码电瓶车，需专人进行车辆运 维。②在制样室与化验室之间传递样品，保密性有 待改进。
4、存查柜管理及智能存样系统。气动管道把煤样瓶从智能制样系统的取样工作 站送至智能存查样柜，机械手存取，样品储存数量 可订制，可多点远程取样、分类保管，全程无人值 守。存查煤样室可按存放时长自动剔除超时存放 样，常规情况下非经授权则人员无法进入存查柜。气动传输及智能存样系统流程如图3所示。
5、机器人制样。机器人制样目前还没有完整的智能管控系统应用案例。基本的形制是以 “机器人”为核心，按样品的制作工艺流程在其周边布置功能性制样模块，逐级制样或根据需要灵活选择制样方案，有多家公司都在研发机器人制样，早期开发的机器人制样室已在徐塘电厂率先试用两年，经不断升级改进，已实现逐级稳定缩分出所需样品。目前机器人制样存在的不足之处主要包括以下 方面：①更适合偏干的煤样;②功能性欠缺， 如数据上传、自动分拣、合批尚待改进;③故障解 除方面，如断电后复位需要人工手动辅助，影响连 续制样。 三、煤炭行业智能化采制样技术应用
智能化采制样系统目前在煤炭行业的应用还有 待进一步深度推广，其与设备成本、技术推广程度、行业内对采制样技术的关注程度、智能化的可靠性和性价比等密切相关。煤矿、选煤厂的工业广场布局具有不同于电厂的复杂性，智能化采制样技术应用于煤炭行业是未来的全新课题。建设及运维费用。智能化采制样系统通常由采样、制样、样品传递、存取、管控中心建设及整合化验室等组成。 对煤炭行业的意义。当前，智能化采制样装备已在煤炭行业的下游用户尤其在电厂稳步推广，随着技术发展，装备性能趋于稳定，煤炭企业若使用智能化装备，则能够与下游用户在质检标准上对等，可实现采、制、存、运的闭环管理，同时 能减少人为干扰、减轻职工劳动强度，有利于充分 防范营销风险。智能化采制样技术在煤企的嵌入口。此处主要探讨智能化技术如何结合当前煤炭行业采制样 现状进行实施。煤炭行业应用智能化采制样特点如下：①与电厂相比，煤炭企业日处理样品量相对偏少，现有的智能化采制样装备并不能因为样品少而减小，设备处理能力有较大富余。②在现有智能技术条件下，样品存在交叉污染隐患，故选煤厂中煤、煤泥等副产品不宜与精煤共用同一系统。③近年来采样机在选煤厂及矿井得到普及，为避免重复建设，需对原有采样机进行合理改造。④ 多数煤 矿、选煤厂工业广场布局复杂，需寻求合理的方案，同时要考虑为将来智能化验室建设预留空间和接口。⑤智能化技术培训方面，当前的智能化设备在故障诊断、日常管控方面还需人员维护，需要为企业培养运维人员。
总之，黔东电厂的采制样过程大胆地进行创新，超越非常规管理，以先进可靠的采制化设备为平台，以先进智能化、过程化的采制样过程系统为工具进行精细化采制样过程，提升火力发电厂的盈利能力，实施燃料智能化采制样，提高采制样过程的工作质量和管理水平，实现采制样过程理念和管理手段的提升和跨越，具有里程碑式的意义。
四 制样常见问题分析与对策
1）样品制备存在人为简化的过程，没有严格按照标准进行破碎、筛分、混合。应该采取的方法为一步一步的破碎，调节破碎粒度，使大于所需大小的粒子破碎，达到所需大小的粒度。每次之前和之后的破碎、分裂、工具和设备应清洁。
2）在进行分析煤样的制备时，如果煤样过湿，则要先对碎粒度进行调节，它的目标是减少煤样的水分，使其顺利通过破碎机，振动筛，收缩扩展。但实际操作，一些运营商来简化这一过程中破碎、筛分、直接分裂，样品制备设备不干净，很容易造成混样。
3）空气干燥煤样方法不统一。一些使用自然涼爽干燥，采用国家标准方法建议低于45℃在烤箱里烘烤和连续1h质量变化小于0.1%，一些制样人员为了加快样品制备时间，提高煤样品干燥温度。不同的方法得到水分风干基础是不一样的。控制煤炭样品的干燥时间并不严格，使煤样很长时间在高温下，导致煤样氧化，炼焦煤样品的性质和黏结性，导致黏结指数和胶质层厚度降低。
4）煤样的水分，不仅要考虑实验室的需求，煤炭的大小外部水，制取全水分煤样时，速度要快。同时，要尽可能的减少通过机械和设备的次数，以满足水分损失最小的方法是首选。制取煤样时，不能反复破碎、缩分，否则容易造成煤外在水分流失，使全水分偏低。原始粒度的煤样最好一次破碎就能够在弃样中获得全水分试样。
5）干燥的空气湿度校正和转换。只要煤样品没有氧化，煤样水分均匀，达到与环境水分平衡、空气干燥基水分的大小不会影响最终结果。
6）煤样制成后，应放置在空气一段时间，使煤样水分和空气湿度平衡，装入带有严密磨口玻璃塞或塑胶塞的玻璃瓶，一般不超过四分之三的玻璃瓶体积，保留一定的空间，为了搅拌混合。称量前，应充分混合煤样品，再进行称取、试验，同时在破碎、缩分时要按规定操作。
参考文献
[1]庞宇飞，苗聚英.皮带中部采制样系统在田庄选煤厂的应用实践[J].选煤技术，2018（ 6） ： 26-28.
[2]刘长杰.影响入厂煤采样装置采样精密度的因素与分析[J].煤质技术，2019（ 1） ： 17-19.
国家能源准能集团哈儿乌素选煤厂 内蒙古 鄂尔多斯市 010300
关键词：智能化采样;制样;技术
煤炭作为火电企业发电的主要燃料是火电企业降本增效的关键环节，人们普遍对其认识不高，常常忽略其重要性，导致燃料管理缺少科学定制的采购策略、不能优化电煤采购结构 ;燃料验收以人防为主，缺乏先进的技术手段对来煤量、质验收进行监管 ;生产环节设备多样，安全事故得不到较好的控制。因此结合现代化技术手段，采取多种策略和举措，把相对分散的设备、业务，按流程统一起来，建立统一的标准化业务管控体系，通过实现设备智能化、过程自动化、管理信息化，来加强对燃料生产过程的监控与协同，实现生产现代化，提高燃料管理水平的总体目标，是火力发电厂的重点工作之一。
一、智能化胶带采制样机项目建设
燃料在火力发电厂 的发电成本中几乎占到80%，因此，对燃料成本的有效控制在很大程度上决定了火电厂的盈利能力。为了更好地实现对燃料的规范管理，全国各大电厂大力推进燃料智能化建设。黔東电厂的自动化与智能化胶带采制样机的工程建设严格按照集团公司的要求，以过程管理为主线，以过程追溯为辅线，最大化地将输煤、采制化设备纳入到燃料智能化系统中。火电厂自动化、智能化胶带采制样机建设的目的在于进一步规范采制样工作，使工作流具有唯一性。通过在线系统不仅可以对采制样现场过程进行随时监控，而且还可通过其追溯功能对历史信息进行追溯。自动化、智能化胶带采制样机还辅以考核机制使采制样过程的所有工作得到规范，避免出现偏差。另外，有些管理过程具有一定的强制性，若现场人员不按照固有的过程进行采制样，则采制样工作将不能正常进行。上述采制样机系统的运用不仅提高了火电厂采制样的自动化与智能化水平，还降低了劳动强度及避免了人为因素。
二、煤炭行业智能化采制样技术
典型的智能化采制样项目在硬件上通常由采样 机、智能化制样室、智能存取煤样间、气动传输管道和控制台组成。通过管控中心集中控制系统运行，采制样全程无需人员接触煤样，常见的智能化采制样如下。
1、采样。采样技术相对成熟，近年来煤炭企业内各类采样机的应用也较为普遍，如胶带中部采样机、汽车门式采样机等。国内已出现研发机械手采样的公 司，目前该机械手可做到快速抓取运动中的车辆顶 部煤样，但其仅在车表采样而并不能满足商品煤采 样的实际需要，因而该技术有待进一步开发。成熟的智能化采样系统一般能通过改造企业原 有的采样机集料装置衔接样品处理，采样系统通常要求满足以下：①设备堵煤、漏煤、撒煤等问 题较少;②可接受监控中心指令，按胶带过煤量合 理选择采样方案;③连续长期无故障运行，只需进行常规性保养、检修、巡视即可;④采出的煤样直 接进入智能化制样间。
2、智能化制样。按制样顺序布局功能性单元、模块化制样是当 前智能化制样系统的典型特征，常见有卧式、立式结构。目前市场已出现日制样量的智能化制样系统，模块式布局制样系统出现以来，技术快速迭代升级，个别厂家已更新 至第七代产品。制样室各功能性模块逐级搭接，入料经称重后进行破碎、缩分及干燥、研磨等作业，样品制备后 打包封装，经气动传输进入存查系统或用于化验。 模块间通常以胶带输送进行连接，弃料集中堆放。 针对目前的主流产品，各厂家分别采用不同的专有技术以防止样品交叉污染、防堵、防漏及防尘、防 误操作等。在线检测全水分模块可以接入制样系 统，各类数据可联网接入管理系统。市场上主流厂家的制样系统破碎机大部分采用 卧式、环锤静态筛底。缩分方式有旋转溜管、胶带 挂扫、无极缩分等。研磨方式有球磨、圆盘研 磨、旋转刀片、偏心振动研磨等。煤样烘干方式以 红外加热最为常见，此外各厂家分别有光波加热、风透、负压吸风等技术应用于烘干。煤流通道以异型溜管或胶带转运最为常见。当前智能化制样的 “智能”程度还有待进一步 提高，尤其在故障自我侦测、远程运维等方面仍有 不足之处，易损件耗量大，设备的可靠性不强，仍需靠专人连续运维。另外，设备在贴近 上限运行的情况下，存在样品交叉污染的隐患。从智能化制样系统问世以来快速迭代的历程分析可知，上述问题应该会很快得到解决，更高端的智能化制样系统值得期待。
3、样品输送。管道输送样品是市场的主流，其在技术上已能轻易地进行长距离运输，且能杜绝人工接触煤样，任何管道的破坏均会引起气压的变化并报警，能够做到安全可靠。现场应用时有以下 2个方面值得注意：①采样后物料进制样室之前， 对转运环境的要求较高，在不能使用胶带或管道转 运时通常只能使用密码电瓶车，需专人进行车辆运 维。②在制样室与化验室之间传递样品，保密性有 待改进。
4、存查柜管理及智能存样系统。气动管道把煤样瓶从智能制样系统的取样工作 站送至智能存查样柜，机械手存取，样品储存数量 可订制，可多点远程取样、分类保管，全程无人值 守。存查煤样室可按存放时长自动剔除超时存放 样，常规情况下非经授权则人员无法进入存查柜。气动传输及智能存样系统流程如图3所示。
5、机器人制样。机器人制样目前还没有完整的智能管控系统应用案例。基本的形制是以 “机器人”为核心，按样品的制作工艺流程在其周边布置功能性制样模块，逐级制样或根据需要灵活选择制样方案，有多家公司都在研发机器人制样，早期开发的机器人制样室已在徐塘电厂率先试用两年，经不断升级改进，已实现逐级稳定缩分出所需样品。目前机器人制样存在的不足之处主要包括以下 方面：①更适合偏干的煤样;②功能性欠缺， 如数据上传、自动分拣、合批尚待改进;③故障解 除方面，如断电后复位需要人工手动辅助，影响连 续制样。 三、煤炭行业智能化采制样技术应用
智能化采制样系统目前在煤炭行业的应用还有 待进一步深度推广，其与设备成本、技术推广程度、行业内对采制样技术的关注程度、智能化的可靠性和性价比等密切相关。煤矿、选煤厂的工业广场布局具有不同于电厂的复杂性，智能化采制样技术应用于煤炭行业是未来的全新课题。建设及运维费用。智能化采制样系统通常由采样、制样、样品传递、存取、管控中心建设及整合化验室等组成。 对煤炭行业的意义。当前，智能化采制样装备已在煤炭行业的下游用户尤其在电厂稳步推广，随着技术发展，装备性能趋于稳定，煤炭企业若使用智能化装备，则能够与下游用户在质检标准上对等，可实现采、制、存、运的闭环管理，同时 能减少人为干扰、减轻职工劳动强度，有利于充分 防范营销风险。智能化采制样技术在煤企的嵌入口。此处主要探讨智能化技术如何结合当前煤炭行业采制样 现状进行实施。煤炭行业应用智能化采制样特点如下：①与电厂相比，煤炭企业日处理样品量相对偏少，现有的智能化采制样装备并不能因为样品少而减小，设备处理能力有较大富余。②在现有智能技术条件下，样品存在交叉污染隐患，故选煤厂中煤、煤泥等副产品不宜与精煤共用同一系统。③近年来采样机在选煤厂及矿井得到普及，为避免重复建设，需对原有采样机进行合理改造。④ 多数煤 矿、选煤厂工业广场布局复杂，需寻求合理的方案，同时要考虑为将来智能化验室建设预留空间和接口。⑤智能化技术培训方面，当前的智能化设备在故障诊断、日常管控方面还需人员维护，需要为企业培养运维人员。
总之，黔东电厂的采制样过程大胆地进行创新，超越非常规管理，以先进可靠的采制化设备为平台，以先进智能化、过程化的采制样过程系统为工具进行精细化采制样过程，提升火力发电厂的盈利能力，实施燃料智能化采制样，提高采制样过程的工作质量和管理水平，实现采制样过程理念和管理手段的提升和跨越，具有里程碑式的意义。
四 制样常见问题分析与对策
1）样品制备存在人为简化的过程，没有严格按照标准进行破碎、筛分、混合。应该采取的方法为一步一步的破碎，调节破碎粒度，使大于所需大小的粒子破碎，达到所需大小的粒度。每次之前和之后的破碎、分裂、工具和设备应清洁。
2）在进行分析煤样的制备时，如果煤样过湿，则要先对碎粒度进行调节，它的目标是减少煤样的水分，使其顺利通过破碎机，振动筛，收缩扩展。但实际操作，一些运营商来简化这一过程中破碎、筛分、直接分裂，样品制备设备不干净，很容易造成混样。
3）空气干燥煤样方法不统一。一些使用自然涼爽干燥，采用国家标准方法建议低于45℃在烤箱里烘烤和连续1h质量变化小于0.1%，一些制样人员为了加快样品制备时间，提高煤样品干燥温度。不同的方法得到水分风干基础是不一样的。控制煤炭样品的干燥时间并不严格，使煤样很长时间在高温下，导致煤样氧化，炼焦煤样品的性质和黏结性，导致黏结指数和胶质层厚度降低。
4）煤样的水分，不仅要考虑实验室的需求，煤炭的大小外部水，制取全水分煤样时，速度要快。同时，要尽可能的减少通过机械和设备的次数，以满足水分损失最小的方法是首选。制取煤样时，不能反复破碎、缩分，否则容易造成煤外在水分流失，使全水分偏低。原始粒度的煤样最好一次破碎就能够在弃样中获得全水分试样。
5）干燥的空气湿度校正和转换。只要煤样品没有氧化，煤样水分均匀，达到与环境水分平衡、空气干燥基水分的大小不会影响最终结果。
6）煤样制成后，应放置在空气一段时间，使煤样水分和空气湿度平衡，装入带有严密磨口玻璃塞或塑胶塞的玻璃瓶，一般不超过四分之三的玻璃瓶体积，保留一定的空间，为了搅拌混合。称量前，应充分混合煤样品，再进行称取、试验，同时在破碎、缩分时要按规定操作。
参考文献
[1]庞宇飞，苗聚英.皮带中部采制样系统在田庄选煤厂的应用实践[J].选煤技术，2018（ 6） ： 26-28.
[2]刘长杰.影响入厂煤采样装置采样精密度的因素与分析[J].煤质技术，2019（ 1） ： 17-19.
国家能源准能集团哈儿乌素选煤厂 内蒙古 鄂尔多斯市 010300