基于天然放射性方法的在线灰分仪
- 格式：pdf
- 大小：252.23 KB
- 文档页数：5
文档推荐
-
测灰仪自校方法页数:3
-
结构和部件(灰分仪)页数:7
-
基于天然放射性方法的在线灰分仪页数:5
-
在线测灰仪安全操作规程页数:2
-
在线灰分仪页数:3
-
德国RGI在线微波固体水分仪..页数:35
下载文档原格式
合集下载
煤质在线检测技术现状及发展趋势分析
煤质在线检测技术现状及发展趋势分析赵忠辉;方全国【摘要】针对煤质在线检测技术在煤炭行业应用日益广泛和迫切的现状,介绍了以瞬发γ中子活化分析和双能γ射线等为代表的7种典型常规和以多能X射线吸收法及激光诱导击穿光谱分析法(LIBS)等为代表的3种新兴的基于无放射源的煤质在线检测技术,着重分析了其基本原理、技术特点、技术成熟度与适用范围.通过分析可知,随着环保要求的提升,煤中硫分的检测需求将日益凸显,基于无放射源的综合煤质在线检测技术将成为发展方向.【期刊名称】《煤质技术》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P18-21)【关键词】煤质在线检测;瞬发γ中子活化;双能γ射线透射法;多能X射线吸收法;激光诱导击穿光谱分析【作者】赵忠辉;方全国【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司检测分院,北京 100013;国家煤炭质量监督检验中心,北京 100013;煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司检测分院,北京 100013;国家煤炭质量监督检验中心,北京 100013;煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TQ5330 引言煤质工业分析中，通常采用烧灼法进行实验室的离线分析，即须经过采样、破碎、缩分、制样等前处理环节，之后送至化验室进行分析，数小时后才能得出分析结果，不能及时获得煤质信息。
在线检测技术与传统的化学分析方法相比，能够实现煤灰分、水分等信息的快速检测，解决了传统方法的采样、制样、化验工序复杂问题，规避了结果滞后所导致的一系列问题，在大幅减轻工人劳动强度的同时可避免人为因素的干扰，检测结果更客观。
因此，在煤炭的生产、贸易和应用过程中，煤质在线检测技术具有广阔的市场需求。
各主要产煤国如中国、澳大利亚、英国、德国、美国、俄罗斯、波兰等在煤质在线检测研究方面一直走在前列，均有专门的机构从事相关研究。
EJT1078-1998 γ辐射煤灰分测量仪
ICS 75.160.10D 20EJ/T 1078—1998γ辐射煤灰分测量仪γ Radiation coal ash monitor1998-08-25发布1998-11-01实施中国核工业总公司发布前 言我国研制、生产γ辐射煤灰分测量仪已有10多年时间，并广泛用于煤炭、焦化、水泥、电力等行业煤的灰分测量。
为了保证γ辐射煤灰分测量仪的质量，根据我国实际情况，并参考国外同类仪器性能指标制定本标准。
为了便于仪器的使用，本标准给出了基本误差，并规定了在线、离线灰分仪的出厂检验方法和现场标定方法。
本标准的目的是尽可能使γ辐射煤灰分测量仪适应贸易、技术交流的需要。
建议本标准在灰分仪生产单位和使用部门贯彻执行。
本标准在编排格式上符合国家标准GB/T 1.1—1993标准化工作导则 第1单元 标准的起草与表述规则 第1部分 标准编写的基本规定。
本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：核工业总公司西安核仪器厂。
本标准主要起草人：郭树生、郭培斌。
本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会负责解释。
1范围本标准规定了γ辐射煤灰分测量仪的技术要求、试验方法和检验规则等。
本标准适用于利用γ射线与物质相互作用原理测量煤炭灰分的仪器。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 3715—1996 煤质及煤分析有关术语GB 4076—83 密封放射源一般规定GB 8703—88 辐射防护规定GB 8993.1—88 核仪器环境试验基本要求和方法 总纲GB 8993.2—88 核仪器环境试验基本要求和方法 测温度试验GB 8993.3—88 核仪器环境试验基本要求和方法 潮湿试验GB 8993.4—88 核仪器环境试验基本要求和方法 振动试验GB 8993.9—88 核仪器环境试验基本要求和方法 包装运输试验GB 10257—88 核仪器与核辐射探测器质量检验规则GB/T 13926.2—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 静电放电要求GB/T 13926.3—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 辐射电磁场要求GB/T 13926.4—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 电快速瞬变脉冲群要求 EJ 528—1998 核仪器安全通用要求3 定义本标准采用下列定义3.1 γ辐射煤灰分测量仪（以下简称灰分仪）γ radiation coal ash monitor根据γ射线与物质相互作用，煤中灰分含量多少对γ射线减弱不同的原理进行煤灰分测量的仪器。
天然射线(无源)灰分仪在配煤系统控制灰分的应用研究
天然射线(无源)灰分仪在配煤系统控制灰分的应用研究葛学海;白云飞;陈鹏;张立功;张广超【摘要】阐述了在动态灰分配煤系统中应用天然射线灰分仪的意义、测量原理和功能,研究分析了天然射线灰分仪所适合的应用条件,介绍了天然射线灰分仪与配煤集控系统间模拟量、OPC、CANOPEN三种信号传输方式的特点.天然射线灰分仪配煤应用实例表明:该灰分仪测量精度高,不使用放射源,安全可靠,满足了配煤系统控制灰分的应用要求,可作为构建智能化选配煤系统的重要组成基础.【期刊名称】《选煤技术》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】4页(P66-69)【关键词】天然射线灰分仪;加权平均灰分;时间常数;CANOPEN;测量精度【作者】葛学海;白云飞;陈鹏;张立功;张广超【作者单位】开封市测控技术有限公司,河南开封475000;开封市测控技术有限公司,河南开封475000;开封市测控技术有限公司,河南开封475000;开封市测控技术有限公司,河南开封475000;开封市测控技术有限公司,河南开封475000【正文语种】中文【中图分类】TD948.9配煤系统的灰分控制是选煤厂按照用户的灰分指标要求，将不同灰分等级的煤炭配比掺混以得到预期灰分的产品。
传统的人工配煤或皮带秤称重闭环配煤，仅凭估算的给料煤大致灰分来控制配煤比例，配得的产品需再经采制样及化验后才能反馈给配煤系统，时间滞后1～2 h，系统的调节效果很差，配制煤的灰分往往不稳定而且误差较大。
因此开发配煤系统中的煤质灰分信息的在线检测技术势在必行。
在线灰分仪是灰分配煤系统的“眼睛”，只有充分利用在线灰分仪反馈的灰分信息才能构成配煤闭环控制系统。
双能γ射线有源灰分仪虽然应用时间较长，但由于国家对放射源管控严格、测量区域小(放射源为点源，仅照射3～5 cm宽煤流以点代面)、低能射线无法穿透钢丝芯皮带及射源衰减等原因[1]，其已被逐步淘汰，使用无放射源灰分仪已成为煤炭行业的潮流趋势。
低能γ射线测灰仪
低能γ射线测灰仪
佚名
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】1977(000)007
【摘要】<正> 我国煤炭产品的质量检查,多年来一直采用烧灰法。
用这种方法从采集煤样到报出化验灰分,一般需要两个小时。
由于时间长,对洗煤生产过程起不到指导的实际作用。
为了解决煤炭产品质量的快速检查问题,我所研制出数字式低能γ射线测灰仪(图1)。
为煤炭灰分的快速测定提供了新设备。
【总页数】3页(P26-28)
【正文语种】中文
【中图分类】F4
【相关文献】
1.双能γ射线在线测灰仪 [J], Wolf,WE;李建国
2.SCL2000B型γ-射线测灰仪快速测定洗精煤灰分的应用及影响因素分析 [J], 袁华义;王在辉;刘建兵;张德胜
3.γ-射线测灰仪在井下的应用 [J], 章剑华;王玉成
4.ZZ-89A型γ射线测灰仪调试与应用 [J], 荣宗谦;方金江;王隋平
5.天然γ射线测灰仪在邯郸洗选厂原煤检测中的应用 [J], 李红军; 宋拥强; 申瑞红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅析X射线在线灰分仪在选煤工艺智能化的应用
浅析X射线在线灰分仪在选煤工艺智能化的应用摘要：为避免在线灰分仪检测结果受不同条件因素的干扰，我们的主要研究重点是将仪器安装在胶带输送机的中部取样器上，旨在实现尽可能稳定和准确的在线性能，并实现双向有效备份和验证。
基于此，我们进一步将X射线在线灰分仪应用于实际的选煤应用中，并且建立一套完整有效的数据模型，以进一步实现控制的自动化以及精准度，推动平均生产力的提高。
这一方案可以将该仪器在选煤工艺领域的智能化应用发挥到最大程度。
关键词：X射线；线灰分仪；选煤工艺；智能化应用煤炭作为我国主要的能源资源，在能源消费结构中占有重要的地位。
目前，我国的煤炭资源开采主要依靠煤的分选过程，但是，传统的选煤工艺已经无法满足日益增长的社会需求，因为传统的选煤工艺使用的是人工判断石煤之间的差异，其效率低、精度低、误差大，同时人工操作也容易出现疲劳和错误，从而影响到选煤降低成本、提高效率和保证分选品质的能力。
因此，煤选工艺的智能化已成为当前研究的热点之一。
针对这一问题，本文介绍了一种基于X射线在线灰分仪的选煤工艺智能化应用。
X射线在线灰分仪是一种利用X射线透穿能力，通过测定物料透射率与X光强度之比，来反映出物料中某一特定成分的质量比例的高新技术仪器。
本文详细介绍了这种仪器的工作原理及优势，并探讨了该仪器在选煤工艺中的应用前景。
本文的研究成果与实践表明，X射线在线灰分仪对于选煤工艺智能化具有很好的发展空间，可以提高选煤工艺的自动化程度，提高选煤的精度与效率，从而实现煤的优选分选，降低选煤成本，保证分选品质。
一、X射线在线灰分仪的检测原理主要利用无源即无需放射源在线灰分仪，该灰分仪具有检测精度高、粒度分辨率高、稳定性好、操作简单等特点，适用于各种选煤场合和煤质分析要求，是一种安全可靠、高效节能的优质设备。
同时，随着无源在线灰分仪技术的不断改进和推广，其应用范围和市场需求也将不断扩大，为推动选煤工艺的可持续发展提供了重要保障。
211098534_X射线灰分仪在四棵树煤矿中的应用
58 Copyright©博看网. All Rights Reserved.
林春强 于波 刘志刚等：X 射线灰分仪在四棵树煤矿中的应用
2023 年第 3 期
皮带中部采样机 破碎机
检测单元 物价计
信号处理箱
观察口
进料口
灰分仪
斗式提升机 现场皮带机
集料桶
图 1 采样系统流程图
Fig.1 Flow chart of the sampling system 间短、分析精灰度分高对比等曲特线点。采用 X 射线管作为激发源，
量装置、信号处理箱、电机控制箱、上位机等部分组成。
如图 2 所示。
（1）检测单元 ：检测单元是分析仪进行检测的核心
单元，位于被测煤流的上方，用于对被测煤流发射 X 射
出料口 驱动电机
测量装置
图 2 灰分仪组成图
Fig.2 Configuration diagram of ash division instrument
灰分仪检测
上位机分仓指令
PLC 否小于限值 2
煤进入 2 号仓
热值是否在限值 1 和限值 2 之间
煤进入 1 号仓
热值大于限值 1
图 4 自动分仓流程图 Fig.4 Flow chart o图f a4uto自m动at分ic 仓wa流re程ho图use separation Fig.4 Flow chart of automatic warehouse separation 将卸料器 2 和卸料器 4 都打开，即可将煤下到 1 号仓。 在 X 射线灰分仪程序中设置热量限值 1 和热量限值 2，PLC 控制系统通过 X 射线灰分仪的主机获得指令， 当检测热值大于热量限值 1 时，仪表主机程序会给 PLC 发指令，下料到 1 号仓，卸料器 2 和卸料器 4 均打开 ；
γ辐射煤灰分仪刻度时吸收片自动逐个撤去装置
γ辐射煤灰分仪刻度时吸收片自动逐个撤去装置
何淑宇;张志康
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2002(030)004
【摘要】在线式γ辐射煤灰分仪是专门用于煤输送带上煤灰分值的实时、在线测量的装置.灰分仪的刻度是给定测量系统基本参数的过程.描述了γ辐射煤灰分仪刻度时吸收片自动逐个撤去装置的设计制作.
【总页数】3页(P22-23，26)
【作者】何淑宇;张志康
【作者单位】清华大学,工程物理系,北京,100084;清华大学,工程物理系,北
京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TH83
【相关文献】
1.全自动工业分析仪测试煤中灰分结果不确定度评定 [J], 李现红;周中木;王龙;马玉容;张亚军
2.利用在线灰分仪进行分贮与配煤自动化 [J], 杨晓慧;吕建红
3.基于灰分自动监测的自动配煤配仓系统研究与应用 [J], 余洋;董明甫;史书卫;刘海涛
4.全自动工业分析仪测试煤中干基灰分含量的结果不确定度评定 [J], 马艳琳;李飞;武志远;窦维佳
5.谷物中水分、灰分的全新测定方法——瑞士Precisa全自动水分灰分分析仪应用实例 [J], 天美
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然伽马射线灰仪安装与使用
电源、通讯线连接
参照并严格按照端子定义连接
灰分 仪标 定包 括两 部分
标定与调试
一、电子秤标定 电子秤与普通皮带秤标定一样：可 以采用链码标定或者实物标定
二、灰分仪标定 灰分仪标定采用静态11点标定法标 定
一、电子皮带秤标定与准备
电子秤标定准备
协调甲方安排时间
实测皮带速度 与长度，将速 度值填入皮带 秤软件中，以 皮带实际运转 一周倍数时间 进行皮带秤零 点测定，完成 后将数据保存
量均布且链码总长度大于称重区域。 计算出理论重量（W）=校准时间（t如皮带转一周所用
时间的2倍）X皮带速度（v）X负荷（F）/1000 开动皮带机，等皮带运行正常时记录累积量G1，并等皮
带运行t时间后记下累积量G2，则在t时间内电子秤计量 值（G）=G2-G1 计算误差：δ＝(W-G)/ W×100％ 如果δ＜±0.5％即为合格，否则需要修改标定系数 新标定系数＝当前标定系数×W/G 如需再进行校验，重复上述步骤。
1、标定前要确定确保标定位置无皮带接头 2、煤层摊铺：先以探测器为中心量取铺摊煤样范围。进行低灰分煤的摊 铺。在负荷为0至100%的范围内均分11次，按计算出的负荷将计量好的 煤均匀铺在皮带上量好的范围内，每次使负荷增加10%，并保证煤样的断 面形状与实际生产中的情况相同。
3、记录数据：对应11个负荷值的每一次铺料完成后都要记录10次“峰面 积”，每次的采样时间设置为60秒，记录10组数据。记录内容11组负荷、 峰面积、标定日期时间、高压、温度（S点、P点） 4、清理：上述工作完毕后将皮带上低灰煤清除装袋存好，备用。 5、按照上述过程，进行高灰煤样的标定与记录。 6、全部完毕后，将22组数据分别取平均值并与对应负荷填入校准表。标 定完成。
参照并严格按照端子定义连接
灰分 仪标 定包 括两 部分
标定与调试
一、电子秤标定 电子秤与普通皮带秤标定一样：可 以采用链码标定或者实物标定
二、灰分仪标定 灰分仪标定采用静态11点标定法标 定
一、电子皮带秤标定与准备
电子秤标定准备
协调甲方安排时间
实测皮带速度 与长度，将速 度值填入皮带 秤软件中，以 皮带实际运转 一周倍数时间 进行皮带秤零 点测定，完成 后将数据保存
量均布且链码总长度大于称重区域。 计算出理论重量（W）=校准时间（t如皮带转一周所用
时间的2倍）X皮带速度（v）X负荷（F）/1000 开动皮带机，等皮带运行正常时记录累积量G1，并等皮
带运行t时间后记下累积量G2，则在t时间内电子秤计量 值（G）=G2-G1 计算误差：δ＝(W-G)/ W×100％ 如果δ＜±0.5％即为合格，否则需要修改标定系数 新标定系数＝当前标定系数×W/G 如需再进行校验，重复上述步骤。
1、标定前要确定确保标定位置无皮带接头 2、煤层摊铺：先以探测器为中心量取铺摊煤样范围。进行低灰分煤的摊 铺。在负荷为0至100%的范围内均分11次，按计算出的负荷将计量好的 煤均匀铺在皮带上量好的范围内，每次使负荷增加10%，并保证煤样的断 面形状与实际生产中的情况相同。
3、记录数据：对应11个负荷值的每一次铺料完成后都要记录10次“峰面 积”，每次的采样时间设置为60秒，记录10组数据。记录内容11组负荷、 峰面积、标定日期时间、高压、温度（S点、P点） 4、清理：上述工作完毕后将皮带上低灰煤清除装袋存好，备用。 5、按照上述过程，进行高灰煤样的标定与记录。 6、全部完毕后，将22组数据分别取平均值并与对应负荷填入校准表。标 定完成。
在线式γ射线煤灰分仪的应用及故障排除
在线式γ射线煤灰分仪的应用及故障排除
杨春江;段旭会
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】介绍了在线式γ射线煤灰分仪的特点、系统组成及工作原理;分析了实际应用中出现的主机故障、信号故障和测量故障,提出了排除故障的措施和方法.【总页数】2页(P13-14)
【作者】杨春江;段旭会
【作者单位】晋城煤业集团,成庄矿选煤厂,山西,晋城,048021;晋城煤业集团,成庄矿选煤厂,山西,晋城,048021
【正文语种】中文
【中图分类】TD948.9
【相关文献】
1.应用在线式测灰仪实现煤炭按灰分入仓 [J], 杨晓峰;邢春才
2.NGAM-2008天然射线灰分仪在高阳选煤厂压滤煤泥灰分检测中的应用 [J], 王亚周
3.运用γ射线仪测定煤中的灰分 [J], 肖伟;周尚元
4.天然射线(无源)灰分仪在配煤系统控制灰分的应用研究 [J], 葛学海;白云飞;陈鹏;张立功;张广超
5.天然射线灰分仪在炼焦精煤灰分检测中的应用 [J], 刘少伟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
EJT1078-1998 γ辐射煤灰分测量仪
ICS 75.160.10D 20EJ/T 1078—1998γ辐射煤灰分测量仪γ Radiation coal ash monitor1998-08-25发布1998-11-01实施中国核工业总公司发布前 言我国研制、生产γ辐射煤灰分测量仪已有10多年时间，并广泛用于煤炭、焦化、水泥、电力等行业煤的灰分测量。
为了保证γ辐射煤灰分测量仪的质量，根据我国实际情况，并参考国外同类仪器性能指标制定本标准。
为了便于仪器的使用，本标准给出了基本误差，并规定了在线、离线灰分仪的出厂检验方法和现场标定方法。
本标准的目的是尽可能使γ辐射煤灰分测量仪适应贸易、技术交流的需要。
建议本标准在灰分仪生产单位和使用部门贯彻执行。
本标准在编排格式上符合国家标准GB/T 1.1—1993标准化工作导则 第1单元 标准的起草与表述规则 第1部分 标准编写的基本规定。
本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：核工业总公司西安核仪器厂。
本标准主要起草人：郭树生、郭培斌。
本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会负责解释。
1范围本标准规定了γ辐射煤灰分测量仪的技术要求、试验方法和检验规则等。
本标准适用于利用γ射线与物质相互作用原理测量煤炭灰分的仪器。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 3715—1996 煤质及煤分析有关术语GB 4076—83 密封放射源一般规定GB 8703—88 辐射防护规定GB 8993.1—88 核仪器环境试验基本要求和方法 总纲GB 8993.2—88 核仪器环境试验基本要求和方法 测温度试验GB 8993.3—88 核仪器环境试验基本要求和方法 潮湿试验GB 8993.4—88 核仪器环境试验基本要求和方法 振动试验GB 8993.9—88 核仪器环境试验基本要求和方法 包装运输试验GB 10257—88 核仪器与核辐射探测器质量检验规则GB/T 13926.2—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 静电放电要求GB/T 13926.3—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 辐射电磁场要求GB/T 13926.4—92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 电快速瞬变脉冲群要求 EJ 528—1998 核仪器安全通用要求3 定义本标准采用下列定义3.1 γ辐射煤灰分测量仪（以下简称灰分仪）γ radiation coal ash monitor根据γ射线与物质相互作用，煤中灰分含量多少对γ射线减弱不同的原理进行煤灰分测量的仪器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. NGAM-2008 天然射线灰分仪
NGAM-2008 天然射线灰分仪（以下简称 NGAM-2008）是利用天然放射性方法研制的高性 能、综合性煤炭在线检测产品，拥有自主专利技术，填补了我国天然射线法在线灰分检测设备的 空白。
NGAM-2008 的系统构成 NGAM-2008 实现在线灰分测量，它由高性能 γ 射线探测器、环境射线屏蔽体、能谱分析仪 表及一台高精度在线负荷称重装置等组成，如下图所示：
对设备做日常普通维护，按 射源特别管理，经常接受政府
3
管理运行成本
照常规设备管理，成本较低。 环保部门的检查，管理运行成
本较高。
无源灰分仪设备带有精确负
只能提供放射源照射区域内皮
荷检测装置，可提供准确的
4
产量功能
带上局部煤流的产量信息，仅
产量信息，直接用于产量管
具有参考价值，无实际用途。
理。
放射源发射窄束射线，只对所
7
实时性
钟有效灰分。
灰分。
静态标定，现场标定工作量
动态取样、化验、比对，标定
8
标定工作量少 只是双能量法灰分仪标定工
过程繁琐，周期长，工作量大。
作量的 40%。
9 最大煤层面密度 无上限。
精 煤 30g/cm2 ， 高 灰 分 煤 20g/cm2。
10 钙铁成分波动 不受影响。
很大影响。
4. 结论
开封市测控技术有限公司研制的 NGAM-2008 天然射线灰分仪可适用于煤炭销售过程中对 煤质、煤量的评价，煤炭生产过程中对生产效益的绩效考核，选煤工艺中的闭环控制，配煤系统 中的自动控制等场合以及火电厂、水泥厂、焦化厂等对煤质指标有要求，需要高精度、高可靠性 煤质、煤量在线监测的重要应用场合。
3) 预留水分仪接口，与水分仪结合，准确测量煤流水分；
4) 依据灰分、水分数据，校准发热量测量结果，得到更准确的燃煤发热量数据；
5) 提供完善的报表信息，给出 10 秒、1 分钟，10 分钟，小时灰分报表统计，可供查询；
给出班产量、日产量报表统计、可供查询；
6) 具有网络功能，可实现网络数据共享；
7) 预置 8 种煤质的特征谱线参数。
基于天然放射性方法的在线灰分仪
葛学海，张立功，白云飞
摘要： 灰分是评价煤炭质量的一项重要指标，实 现 灰 分 在 线 检 测 对 于 煤 炭 的 加 工 与 利 用 十 分 必要。目前，在我国市场上所使用的在线灰分仪多是基于双能量γ射线透射方法，但是这 种双能量法在线灰分仪在实际使用过程中仍然存在一些不足，例如，需要使用两种能量的 放 射 源 ，不 环 保 、管 理 成 本 高 且 受 煤 中 高原子序数组成变化的影响较大，高灰分检测不准确等 等。而利用煤碳自身发射的天然γ射线实现煤灰分在线测量的天然放射性方法有效地解决了双能 量法的不足。NGAM-2008 是一款基于天然放射性方法的在线灰分仪，它不使用放射源，灰分检 测实时性高，可同时提供煤质与煤量信息，并预留有水分仪接口，能够构成一个完整的、自动化 的煤质煤量检测系统。NGAM-2008 填补了国内使用天然放射性方法在线灰分检测设备的空白， 具有极高使用前景和推广价值。
关键词： 在 线 灰 分 仪 ； 天 然 放 射 性 法 ； NG AM-200 8；
煤炭是我国的主要的能源原料和重要的化工原料，合理开采煤炭资源，提高煤炭利用效率 对我国经济发展和环境保护有着重大意义。
灰分是评价煤炭质量的一项重要指标，也是合理应用煤炭的重要依据。煤灰分是煤在一定 温度下充分、完全灼烧后，氧化物残渣所占的质量分数（即重量百分比）。煤灰分与煤的发热量 密切相关，为提高煤的利用效率，必须严格控制煤产品的灰分。例如，焦炭中灰分的质量分数每 增加 1%，将导致炼铁时焦比增加 2%~2.5%，相应地高炉单产将降低 2.5%~3%，炉渣增加 2.7%~2.9%[1]。由此可见，控制作为焦炭原料的精煤的灰分十分重要。但是，传统的灼烧化验法 测量灰分需要采样、缩分、称量、灼烧等一系列工艺流程，工序复杂、效率低、得出结果的时间 长，滞后于实际生产，不能适应煤产品质量自动化控制的需要，且会存在人为因素的影响，所以 对煤资源的充分利用十分不利。因此，煤炭的加工和利用企业非常需要在线检测灰分的技术和设 备，能够快速、准确地得到煤灰分含量，实现煤炭高效、自动化的生产与使用。
5) 灰分输出：一路 4~20mA；
6) 物料流量输入：一路 4~20mA；
7) 通讯接口：一路 RS485 或一路以太网；
8) 平均无故障工作时间（MTBF）大于 50000 小时。
NGAM-2008 的主要功能
1) 精确在线测量煤质灰分，可给出 10 秒、1 分钟，10 分钟，小时灰分；
2) 精确在线测量煤流累积量；
2
图 1 NGAM-2008 的系统构成
1) γ 射线探测器 NGAM-2008 的 γ 射线探测器的探测元件由闪烁晶体、光电倍增管、高压电源模块及相关电
子元件组成，探测元件先将入射的 γ 射线转换为光信号，再将光信号转换为可供测量的电信号， 供能谱分析仪使用。γ 射线探测器的探测元件由铅衬包裹，并置于坚固的钢材料外壳中，能在 -20~+55℃的环境温度下工作，不受湿度影响。γ 射线探测器安装于上、下皮带的中间，由双导 轨支架贴于上皮带下侧，以更有效地检测皮带上煤流的射线信号，具体尺寸参数取决于使用现场 的空间。 2) 屏蔽体
对皮带输送机上的煤层进行
检测范围及灰分
照射到的很小区域的煤流检
5
全覆盖检测，检测结果代表
代表性
Байду номын сангаас
测，测得灰分数据有很大的局
全横断面灰分。
限性。
原则上可测量的灰分无上 只能测量一定范围内的灰分
6
灰分测量范围
限，灰分越高测量精度越高。 值，高灰分测量误差加大。
4
实时性强，最快可提供 10 秒 测量缓慢，最短可提供 1 分钟
需要动态标定，取样繁琐，标定周期长，工作量大。 利用天然放射性技术实现在线检测灰分可以有效的改善双能量法的不足。
2. 天然放射性法在线灰分测量原理
从上世纪 80 年代开始，国外就已经开始研究借助天然放射性进行在线灰分检测。研究认为， 放射性核素在自然界中普遍存在，岩石和土壤中都有一定量的天然放射性元素(如铀、钍和钾等)。 煤碳也不例外，并且燃煤中的矿物质(灰分)比有机质(挥发分)含有更多的放射性元素。这些放射 性元素可以认为是一些微小的放射源，当它们发射的天然 γ 射线与周围物质(如煤中的矿物质和 有机质)相互作用时，天然 γ 射线的能量就向低能方向聚集，从而形成“低能峰”，这种“低能峰” 的谱线形状和峰面积与煤的成分构成有关，亦即与煤中具有的不同有效原子序数的元素分布状态 有关。利用这一信息，可对煤碳灰分含量进行快速监测。将天然放射性信息与皮带单位长度上的 煤重信号(皮带称的输出信号)相结合，可使燃煤在线灰分监测的置信度进一步提高[4]。
煤灰分在线检测的主要技术是辐射测量技术，例如：中子活化法、γ 射线反散射法、双能量 γ 射线透射法及天然放射性法等[2]。目前采用双能量 γ 射线透射技术的在线灰分检测设备在市场 中推广的较为广泛，商品化程度较高。
1. 双能量法在线灰分测量原理
自上世纪 90 年代以来，我国的工矿企业普遍使用基于双能量 γ 射线透射法的在线煤灰分仪。 双能量 γ 射线在线灰分仪使用两种射线能量不同的放射源：60keV 低等能量的 241Am 源和 662keV 中等能量的 137Cs 源。双能量 γ 射线在线灰分仪利用低、中两种能量 γ 射线束透射被测煤层，低 能 γ 射线透射煤层后，其强度的衰减与煤灰分和煤层厚度有关，而中能 γ 射线透射煤层后，其 强度的衰减仅与煤层质量厚度(单位面积上煤的质量)有关，通过测量两种能量 γ 射线的衰减，可 以计算出煤灰分和煤层的质量厚度。因此，用中、低能 γ 射线透射同一煤层，并测量二者强度的 衰减，便可以直接测量输送煤带上煤的灰分，实现在线测量[3]。
通过通讯总线与分析仪表相连可构成远端监控系统。远端监控系统以工控机为硬件基础， 配以核数据分析软件系统，可实现远程读取参数、实时分析、设置参数、实时记录、生成数据曲 线、查询历史报表、输出电子表格以及打印数据报表等功能，对用户的生产管理十分方便，提高 了管理自动化水平。 6) 预留接口
NGAM-2008 预留有一路水分仪接口，可接入安装在同一输送机上，水分仪输出的信号。用 户将 NGAM-2008 与 KFCK2012 微波水分仪结合使用，能同时得到煤流的灰分、产量、水分及 热值等信息，构成一个完整的煤质、煤量检测系统，对控制、生产、销售的帮助极大，效果明显，
1
放射源射出的 γ 射线为锥形束，只能扫描到传送带上 3~5cm 宽的煤带，并不能测量全横 断面的灰分，测量结果以点带面，有很大的局限性。
采用透射原理，要求输送机上的煤流厚度被限制在 30g/cm2 以内，否则煤层太厚，γ 射线 无法穿透。
受到煤中高原子序数组成变化的影响（如钙、铁、硫含量的变化），测量高灰分煤种误 差较大。
虽然双能量 γ 射线在线灰分仪在煤炭行业应用较为广泛，但是由于双能量法测量原理的限 制，其在使用过程中仍然有以下的几点不足：
由于使用放射源，需要经过环保、公安、卫生等部门的备案、审批办证才能安装使用， 手续繁琐，耗时且费用高。
在使用过程中需要专人对放射源管理，设置警示标志，做好防盗防丢失保护，否则会有 环保安全隐患。
NGAM-2008 与双能量法灰分仪的比较
表 1 NGAM-2008 与双能量法灰分仪的比较
序号
比较项目
NGAM-2008
双能量法灰分仪
无放射源，对人身健康无影 有放射源，操作不当会对人体
1
安全性
响。
产生健康危害。
放射源审批许可
需要审批办证，手续繁琐，费
2
无放射源，不需审批、办证。
NGAM-2008 天然射线灰分仪（以下简称 NGAM-2008）是利用天然放射性方法研制的高性 能、综合性煤炭在线检测产品，拥有自主专利技术，填补了我国天然射线法在线灰分检测设备的 空白。
NGAM-2008 的系统构成 NGAM-2008 实现在线灰分测量，它由高性能 γ 射线探测器、环境射线屏蔽体、能谱分析仪 表及一台高精度在线负荷称重装置等组成，如下图所示：
对设备做日常普通维护，按 射源特别管理，经常接受政府
3
管理运行成本
照常规设备管理，成本较低。 环保部门的检查，管理运行成
本较高。
无源灰分仪设备带有精确负
只能提供放射源照射区域内皮
荷检测装置，可提供准确的
4
产量功能
带上局部煤流的产量信息，仅
产量信息，直接用于产量管
具有参考价值，无实际用途。
理。
放射源发射窄束射线，只对所
7
实时性
钟有效灰分。
灰分。
静态标定，现场标定工作量
动态取样、化验、比对，标定
8
标定工作量少 只是双能量法灰分仪标定工
过程繁琐，周期长，工作量大。
作量的 40%。
9 最大煤层面密度 无上限。
精 煤 30g/cm2 ， 高 灰 分 煤 20g/cm2。
10 钙铁成分波动 不受影响。
很大影响。
4. 结论
开封市测控技术有限公司研制的 NGAM-2008 天然射线灰分仪可适用于煤炭销售过程中对 煤质、煤量的评价，煤炭生产过程中对生产效益的绩效考核，选煤工艺中的闭环控制，配煤系统 中的自动控制等场合以及火电厂、水泥厂、焦化厂等对煤质指标有要求，需要高精度、高可靠性 煤质、煤量在线监测的重要应用场合。
3) 预留水分仪接口，与水分仪结合，准确测量煤流水分；
4) 依据灰分、水分数据，校准发热量测量结果，得到更准确的燃煤发热量数据；
5) 提供完善的报表信息，给出 10 秒、1 分钟，10 分钟，小时灰分报表统计，可供查询；
给出班产量、日产量报表统计、可供查询；
6) 具有网络功能，可实现网络数据共享；
7) 预置 8 种煤质的特征谱线参数。
基于天然放射性方法的在线灰分仪
葛学海，张立功，白云飞
摘要： 灰分是评价煤炭质量的一项重要指标，实 现 灰 分 在 线 检 测 对 于 煤 炭 的 加 工 与 利 用 十 分 必要。目前，在我国市场上所使用的在线灰分仪多是基于双能量γ射线透射方法，但是这 种双能量法在线灰分仪在实际使用过程中仍然存在一些不足，例如，需要使用两种能量的 放 射 源 ，不 环 保 、管 理 成 本 高 且 受 煤 中 高原子序数组成变化的影响较大，高灰分检测不准确等 等。而利用煤碳自身发射的天然γ射线实现煤灰分在线测量的天然放射性方法有效地解决了双能 量法的不足。NGAM-2008 是一款基于天然放射性方法的在线灰分仪，它不使用放射源，灰分检 测实时性高，可同时提供煤质与煤量信息，并预留有水分仪接口，能够构成一个完整的、自动化 的煤质煤量检测系统。NGAM-2008 填补了国内使用天然放射性方法在线灰分检测设备的空白， 具有极高使用前景和推广价值。
关键词： 在 线 灰 分 仪 ； 天 然 放 射 性 法 ； NG AM-200 8；
煤炭是我国的主要的能源原料和重要的化工原料，合理开采煤炭资源，提高煤炭利用效率 对我国经济发展和环境保护有着重大意义。
灰分是评价煤炭质量的一项重要指标，也是合理应用煤炭的重要依据。煤灰分是煤在一定 温度下充分、完全灼烧后，氧化物残渣所占的质量分数（即重量百分比）。煤灰分与煤的发热量 密切相关，为提高煤的利用效率，必须严格控制煤产品的灰分。例如，焦炭中灰分的质量分数每 增加 1%，将导致炼铁时焦比增加 2%~2.5%，相应地高炉单产将降低 2.5%~3%，炉渣增加 2.7%~2.9%[1]。由此可见，控制作为焦炭原料的精煤的灰分十分重要。但是，传统的灼烧化验法 测量灰分需要采样、缩分、称量、灼烧等一系列工艺流程，工序复杂、效率低、得出结果的时间 长，滞后于实际生产，不能适应煤产品质量自动化控制的需要，且会存在人为因素的影响，所以 对煤资源的充分利用十分不利。因此，煤炭的加工和利用企业非常需要在线检测灰分的技术和设 备，能够快速、准确地得到煤灰分含量，实现煤炭高效、自动化的生产与使用。
5) 灰分输出：一路 4~20mA；
6) 物料流量输入：一路 4~20mA；
7) 通讯接口：一路 RS485 或一路以太网；
8) 平均无故障工作时间（MTBF）大于 50000 小时。
NGAM-2008 的主要功能
1) 精确在线测量煤质灰分，可给出 10 秒、1 分钟，10 分钟，小时灰分；
2) 精确在线测量煤流累积量；
2
图 1 NGAM-2008 的系统构成
1) γ 射线探测器 NGAM-2008 的 γ 射线探测器的探测元件由闪烁晶体、光电倍增管、高压电源模块及相关电
子元件组成，探测元件先将入射的 γ 射线转换为光信号，再将光信号转换为可供测量的电信号， 供能谱分析仪使用。γ 射线探测器的探测元件由铅衬包裹，并置于坚固的钢材料外壳中，能在 -20~+55℃的环境温度下工作，不受湿度影响。γ 射线探测器安装于上、下皮带的中间，由双导 轨支架贴于上皮带下侧，以更有效地检测皮带上煤流的射线信号，具体尺寸参数取决于使用现场 的空间。 2) 屏蔽体
对皮带输送机上的煤层进行
检测范围及灰分
照射到的很小区域的煤流检
5
全覆盖检测，检测结果代表
代表性
Байду номын сангаас
测，测得灰分数据有很大的局
全横断面灰分。
限性。
原则上可测量的灰分无上 只能测量一定范围内的灰分
6
灰分测量范围
限，灰分越高测量精度越高。 值，高灰分测量误差加大。
4
实时性强，最快可提供 10 秒 测量缓慢，最短可提供 1 分钟
需要动态标定，取样繁琐，标定周期长，工作量大。 利用天然放射性技术实现在线检测灰分可以有效的改善双能量法的不足。
2. 天然放射性法在线灰分测量原理
从上世纪 80 年代开始，国外就已经开始研究借助天然放射性进行在线灰分检测。研究认为， 放射性核素在自然界中普遍存在，岩石和土壤中都有一定量的天然放射性元素(如铀、钍和钾等)。 煤碳也不例外，并且燃煤中的矿物质(灰分)比有机质(挥发分)含有更多的放射性元素。这些放射 性元素可以认为是一些微小的放射源，当它们发射的天然 γ 射线与周围物质(如煤中的矿物质和 有机质)相互作用时，天然 γ 射线的能量就向低能方向聚集，从而形成“低能峰”，这种“低能峰” 的谱线形状和峰面积与煤的成分构成有关，亦即与煤中具有的不同有效原子序数的元素分布状态 有关。利用这一信息，可对煤碳灰分含量进行快速监测。将天然放射性信息与皮带单位长度上的 煤重信号(皮带称的输出信号)相结合，可使燃煤在线灰分监测的置信度进一步提高[4]。
煤灰分在线检测的主要技术是辐射测量技术，例如：中子活化法、γ 射线反散射法、双能量 γ 射线透射法及天然放射性法等[2]。目前采用双能量 γ 射线透射技术的在线灰分检测设备在市场 中推广的较为广泛，商品化程度较高。
1. 双能量法在线灰分测量原理
自上世纪 90 年代以来，我国的工矿企业普遍使用基于双能量 γ 射线透射法的在线煤灰分仪。 双能量 γ 射线在线灰分仪使用两种射线能量不同的放射源：60keV 低等能量的 241Am 源和 662keV 中等能量的 137Cs 源。双能量 γ 射线在线灰分仪利用低、中两种能量 γ 射线束透射被测煤层，低 能 γ 射线透射煤层后，其强度的衰减与煤灰分和煤层厚度有关，而中能 γ 射线透射煤层后，其 强度的衰减仅与煤层质量厚度(单位面积上煤的质量)有关，通过测量两种能量 γ 射线的衰减，可 以计算出煤灰分和煤层的质量厚度。因此，用中、低能 γ 射线透射同一煤层，并测量二者强度的 衰减，便可以直接测量输送煤带上煤的灰分，实现在线测量[3]。
通过通讯总线与分析仪表相连可构成远端监控系统。远端监控系统以工控机为硬件基础， 配以核数据分析软件系统，可实现远程读取参数、实时分析、设置参数、实时记录、生成数据曲 线、查询历史报表、输出电子表格以及打印数据报表等功能，对用户的生产管理十分方便，提高 了管理自动化水平。 6) 预留接口
NGAM-2008 预留有一路水分仪接口，可接入安装在同一输送机上，水分仪输出的信号。用 户将 NGAM-2008 与 KFCK2012 微波水分仪结合使用，能同时得到煤流的灰分、产量、水分及 热值等信息，构成一个完整的煤质、煤量检测系统，对控制、生产、销售的帮助极大，效果明显，
1
放射源射出的 γ 射线为锥形束，只能扫描到传送带上 3~5cm 宽的煤带，并不能测量全横 断面的灰分，测量结果以点带面，有很大的局限性。
采用透射原理，要求输送机上的煤流厚度被限制在 30g/cm2 以内，否则煤层太厚，γ 射线 无法穿透。
受到煤中高原子序数组成变化的影响（如钙、铁、硫含量的变化），测量高灰分煤种误 差较大。
虽然双能量 γ 射线在线灰分仪在煤炭行业应用较为广泛，但是由于双能量法测量原理的限 制，其在使用过程中仍然有以下的几点不足：
由于使用放射源，需要经过环保、公安、卫生等部门的备案、审批办证才能安装使用， 手续繁琐，耗时且费用高。
在使用过程中需要专人对放射源管理，设置警示标志，做好防盗防丢失保护，否则会有 环保安全隐患。
NGAM-2008 与双能量法灰分仪的比较
表 1 NGAM-2008 与双能量法灰分仪的比较
序号
比较项目
NGAM-2008
双能量法灰分仪
无放射源，对人身健康无影 有放射源，操作不当会对人体
1
安全性
响。
产生健康危害。
放射源审批许可
需要审批办证，手续繁琐，费
2
无放射源，不需审批、办证。