在线煤炭灰分测量仪的升级实验研究

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①基金项目：丹东市科技计划项目（项目编号：17106）。

作者简介：于海明（1982—），男，满族，山东文登人，本科，高级工程师，主要从事仪器仪表研发工作。

通讯作者：张伟（1980—），男，汉族，黑龙江密山人，本科，高级工程师，主要从事同位素在线检测仪表的研发工作，E-mail: 1289484703@。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.29.072
在线煤炭灰分测量仪的升级实验研究
①
于海明 李岩峰 赵龙 张伟
*
(丹东东方测控技术股份有限公司 辽宁丹东 118002)
摘 要：传统的双能量灰分仪属于单点式检测技术，其检测面直径约为2~3cm,无法代表全部皮带上的煤炭。

采用多检测点检测技术可以增加灰分检测截面，从而提升灰分检测仪检测结果的代表性。

传统的双能量灰分仪采用4道能谱仪，当计数率发生较大变化时，传统的4道能谱仪对能谱峰位变化的响应较慢，应用1024道能谱技术升级双能量灰分仪的4道能谱仪，对能谱进行标准化处理，大大提升灰分仪的检测精度。

关键词：双能量灰分仪 灰分 煤炭 多道能谱仪
中图分类号：TH83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)10(b)-0072-02
煤炭是我国主要的能源和重要的化工原料，煤炭中灰分含量的大小直接关系到煤炭的加工和利用。

为提高煤的利用效率，必须严格控制煤中的灰分。

双能量透射式在线灰分仪是检测精度非常高的一种在线煤炭灰分检测技术[1-3]，可用于对整条输运皮带上的煤炭中的灰分含量进行快速准确的测量。

具有稳定性好，测量精度高，安装维护方便等优点。

它不需采样、制样、化验等繁琐过程，也不用添加厂房等额外投资，直接安装于皮带架上而无须对皮带架进行任何改动。

能够广泛应用于煤矿、洗煤厂、配煤厂、焦化厂、燃煤电厂、钢铁厂和煤码头等工业领域，也可用于选煤、配煤工艺中对生产过程进行自动调节和控制。

1 双能量透射式灰分检测技术
γ射线在穿透煤中物质的过程中，会与煤中的物质发生光电效应、康普顿散射效应及电子对效应（γ射线能量≥1.022Mev时才能发生）等相互作用，从而使γ射线本身消失或其传播方向发生改变，从而产生了煤对γ射线的吸
收，吸收程度的大小用吸收系数来表示。

煤中元素对γ射
线的衰减系数与γ射线能量以及元素的原子序数有关，图1画出了不同元素对于241Am源发射的γ射线（59.5Kev ）和137
Cs源发射的γ射线（662Kev ）的质量衰减系数。

其中24
1Am源发射的γ射线的衰减系数随物质的原子序数变化很大，可以用来反映灰分的含量大小。

而137Cs源发射γ射线的质量衰减系数随物质的原子序数变化不十分明显，因此可以用来反映物料的质量厚度。

将经过煤炭衰减后的两种计数进行数据处理，就可计算出煤炭的灰分值。

2 双能量灰分仪的升级实验
图2为传统双能量灰分仪的结构示意图，其射线垂直照射探测器，煤炭检测截面仅为射线束宽度，其代表性有限。

图3为多点式双能量灰分仪的结构示意图，其射线呈扇形分布，增加探测器数量，从而大大增加了煤炭的检测
截面，进而提升双能量灰分仪检测结果的代表性。

传统双能量灰分仪采用6阈值4道能谱仪采集系统能
图1 不同能量伽玛射线的质量衰减系数曲线图2 单点式灰分仪结构图
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图3 多点式灰分仪结构图图5 系统标定曲线
表1 标定数据
图4 灰分仪能谱
谱信号，当系统计数率变化较大或探测器存在温漂时，4道能谱仪无法做出快速的瞬时反应，系统存在滞后性。

采用1024道能谱仪替换传统4道能谱仪，如图4所示，能谱仪采集到能谱发送到上位机处理系统，上位机对能
谱进行标准化处理，将137
Cs放射源的全能峰稳定到662
道，241
Am放射源的全能峰稳定到59.5道，从而祛除了能谱波动产生的检测误差。

升级后系统标定曲线见图5，从图中可以看到，系统的精确度非常高，其线性相关度R 2达到0.9967，标定数据见表1。

3 结语
通过采用多检测点的检测结构提升了双能量灰分仪的检测代表性；通过采用1024道能谱仪替换传统4道能谱仪，并加入能谱标准化算法，祛除了能谱波动产生的检测
误差；升级后的双能量灰分仪具有较高的检测精度，其标
定曲线的线性相关度R 2达到0.9967，标准误差只有0.22。

升级后的双能量在线灰分仪不仅具有更高的检测精度，同时具有更好的检测代表性。

参考文献
[1] 衣宏昌,梁漫春,林谦.在线煤灰分检测技术在中国的应用[J].煤炭加工与综合利用, 2006(5):39-42.
[2] 张顺香,朱广丽.改进γ-射线灰分仪测量精度的方法研究[J].煤质技术, 2006(6):26-27.
[3] 杨伯利,林春强,梁宏伟.DF-5753在线灰分仪在老虎台选煤厂的应用[J].煤质技术,2015(3):50-52.
样品编号
化验灰分值/wt%
灰分仪灰分值/wt%
误差/wt%1倍标准偏差/wt%
1# 6.49 6.360.130.22
2#9.219.50-0.293#11.9311.99-0.064#14.6514.300.355#
17.37
17.51
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