皮帶煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)是國家自然科學(xué)基金科學(xué)儀器專項(xiàng)核心成果，采用分子基吸收光譜融合原子熒光光譜的多光譜分析技術(shù)，分析系統(tǒng)每分鐘給出一次檢測(cè)結(jié)果，可實(shí)時(shí)分析主要煤質(zhì)參數(shù)和工業(yè)指標(biāo)，對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行有效的監(jiān)督和控制，改良生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
二、技術(shù)參數(shù)
（1）應(yīng)用皮帶寬度：800~1600 mm，旁線式；
（2）系統(tǒng)尺寸：5000 mm×1810 mm×1100 mm；
（3）工作溫度：-30~50℃
（4）電源：220VAC±10%，50Hz±5%，10A，3 線（L、N、GND）；
（5）信號(hào)傳輸方式：光纖通訊；
（6）分析時(shí)間：1 分鐘（用戶可設(shè)定）
（7）分析指標(biāo)：灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、硫分、C、H、SiO2、Al2O3、CaO、
MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2、MnO2 等元素化合物含量。
入廠煤智能管控系統(tǒng)
一、必要性
于2021年10月發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》(國發(fā)(2021)23號(hào))中指出，“要全面提升電力企業(yè)節(jié)能管理能力，從源頭推進(jìn)節(jié)能降碳，*能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，推動(dòng)建立企業(yè)能源監(jiān)管中心?！笨梢?，實(shí)施入廠煤智能管控、入爐煤在線監(jiān)測(cè)及燃料粒度在線監(jiān)測(cè)等技術(shù)工程，對(duì)于電力企業(yè)構(gòu)建提升節(jié)能管理水平、提高節(jié)能降碳能力具有重要意義。
二、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)采、制、量、存全程無人干預(yù)自動(dòng)作業(yè)，對(duì)入廠煤車車采樣、車車檢測(cè)(包括工業(yè)分析、元素分析、粒徑級(jí)配、流動(dòng)性分析)，快速、及時(shí)、陽光、真實(shí)、公正，構(gòu)建量質(zhì)購煤、按質(zhì)論價(jià)、現(xiàn)貨交易的新常態(tài)運(yùn)行管理模式。
三、系統(tǒng)性能指標(biāo)
煤炭分析重復(fù)性:灰分0.3%，揮發(fā)分S0.2%，發(fā)熱量≤0.12 MJ/kg，全水分<0.4%，C<2%，H<4%，S<6.7%，SiO<4%，Al20;<4%，Ca0<4.2%，MgO<4%，K20<4%，Na20<5%，F(xiàn)e203<5%，TiO8%，MnO2<8%;
單車檢測(cè)時(shí)長:5 分鐘;
連續(xù)等效檢測(cè)時(shí)長:1.5 分鐘:
單通道通車量:400車/天。
四、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)集成了全自動(dòng)制樣、燃煤激光在線分析計(jì)量、煤炭智能管控、水分快速測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)煤炭量質(zhì)驗(yàn)收、流程監(jiān)控、信息交互、分析決策等過程向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)無人干預(yù)采樣、按實(shí)自動(dòng)計(jì)量、全流程閉環(huán)管理。所含關(guān)鍵技術(shù)包括: (1)全自動(dòng)制樣技術(shù)，具備自動(dòng)上料、稱重、輸送、破碎、縮分、干燥、制粉、棄樣回收、留樣轉(zhuǎn)運(yùn)等功能; (2)燃煤激光在線分析計(jì)量技術(shù)，采用增強(qiáng)激光光譜分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送送檢煤樣快速精確的工業(yè)分析和元素分析;隨著燃煤更多來源與煤礦直接交易，辨識(shí)煤的元素組分、物理特性,快速識(shí)別被檢測(cè)來煤與原始煤礦提供樣本指標(biāo)的差異性,分析偏差，“辯偽崇真”,捍衛(wèi)原料指標(biāo)的真實(shí)性，更為重要。 (3) 煤炭智能管控技術(shù)，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化控制使分立設(shè)備接受系統(tǒng)平臺(tái)集控，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)計(jì)價(jià)、量質(zhì)驗(yàn)收、堆存取規(guī)劃、報(bào)表上傳; (4)全水快速測(cè)試技術(shù)，采用微波干燥、控溫測(cè)濕、內(nèi)置稱重和失重速率標(biāo)定實(shí)現(xiàn)對(duì)煤樣的快速脫水及水分快速分析。
系統(tǒng)單路工程實(shí)施方案見圖 1，由采樣、制樣、計(jì)量、存樣和管控五部分構(gòu)成，其中:
采樣部分采用汽車采樣機(jī)，采集原始煤樣。無盲區(qū)三點(diǎn)采樣，制取13mm煤樣并定質(zhì)量縮分。
制樣部分包括自動(dòng)上料、稱重、輸送、破碎、縮分、干燥、制粉、棄樣回收、留樣轉(zhuǎn)運(yùn)等單元，制備出6mm全水存查樣和0.2mm分析樣。
計(jì)量部分包括全水分析、內(nèi)水分析、煤質(zhì)分析等單元，計(jì)量結(jié)果包括來煤全水、灰分、發(fā)熱量、揮發(fā)分、硫分、元素含量等。
存樣部分用于對(duì)爭(zhēng)議煤樣進(jìn)行封裝和存儲(chǔ)。
管控部分包括入廠煤管控系統(tǒng)和監(jiān)控中心，用于對(duì)各分散設(shè)備和流程進(jìn)程進(jìn)行集中管控，并對(duì)入廠煤的進(jìn)、存、量、質(zhì)、價(jià)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。
入廠煤采-制-計(jì)量流程如圖 2:煤車進(jìn)入采樣區(qū)，泊車引導(dǎo)系統(tǒng)通過語音引導(dǎo)車輛停放至指定位置，車輛牌照自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別車牌信息，司機(jī)下車識(shí)別人臉身份，稱重地磅讀取車輛毛重;行車采樣頭在煤車斗內(nèi)隨機(jī)三點(diǎn)鉆取并破碎縮分出13mm粒度、20kg的煤樣，倒至采料斗中，通過皮帶傳送至一級(jí)破碎機(jī)進(jìn)料口;破碎機(jī)將煤樣進(jìn)一步破碎至6mm粒度，再傳送至混樣機(jī)進(jìn)行混樣;待樣品混勻后，經(jīng)過縮分器再次縮分出 1.2 kg 煤樣，均分三份400g。份:封存至容器中，并通過氣送管道將其運(yùn)送至存查樣柜，以備對(duì)煤質(zhì)檢測(cè)報(bào)告有異議時(shí)的溯源和重檢;第二份:置于微波脫水失重儀中進(jìn)行脫水，利用失重速率定標(biāo)模型預(yù)測(cè)出煤樣中外水;第三份:快速干燥脫水后研磨至0.2 m，在微波測(cè)水儀中分析失重得出內(nèi)水及全水，最后送至激光分析計(jì)量設(shè)備進(jìn)行煤質(zhì)分析。車輛卸煤后出廠時(shí)再次通過稱重地磅，獲得該車煤的凈重。系統(tǒng)依據(jù)煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)算出該車煤價(jià)，再結(jié)合煤炭凈重，生成財(cái)務(wù)結(jié)算報(bào)表，即時(shí)推送至用戶。
入廠煤的制-計(jì)量系統(tǒng)布局如圖3，依據(jù)設(shè)備單元重復(fù)數(shù)量分為三個(gè)系列，其中1系列計(jì)量時(shí)效為5分鐘/車，120車/天;2系列為2.5分鐘/車，250車/天;3系列為1.5分鐘/車，400車/天。全水測(cè)試、干燥、破碎、縮分、制粉、壓片、棄樣回收等設(shè)備單元呈圓形布局，中心裝有機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)煤樣在各單元間的流轉(zhuǎn)。整個(gè)車間的工程圖如圖4，共占地130平米，其中存查樣間32平米。
系統(tǒng)中計(jì)量部分的樣片煤質(zhì)分析單元采用自主研發(fā)的燃煤激光分析計(jì)量設(shè)備，其結(jié)構(gòu)示意見圖5。設(shè)備主要由激光光譜模塊、增強(qiáng)光譜模塊、樣品配置模塊及控制模塊組成。其中，激光光譜模塊主要分析煤中涉及發(fā)熱量和揮發(fā)分計(jì)算的關(guān)鍵有機(jī)元素 C、H 等;增強(qiáng)光譜模塊主要用于分析煤中無機(jī)成灰元素 Si、Al、Ca、Fe、Mg、Ti等。這兩個(gè)模塊相輔相成、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同實(shí)現(xiàn)煤中全元素的高穩(wěn)定分析，進(jìn)而通過模型計(jì)算出燃煤灰分、發(fā)熱量、揮發(fā)分等工業(yè)指標(biāo)。
五、工程周期
5個(gè)月
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