在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用.PDF

在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用 时间:2009-5-11 来源：中国煤炭网 在线煤质分析仪应用于煤炭业已有20 多年的历史，其稳定的销量足以证明其价值。在线 分析仪通过提供实时信息为煤厂各煤种的质量控制和生产管理提供了极大的帮助，如果依赖化 验室，这些数据只能在采样后的数小时甚至数天后才能得到。 近年来，随着经济下滑，生产优化和料堆控制变得尤为重要。煤炭业的持续下滑导致该 行业重新关注煤炭质量管理，从而提高客户满意度最终增加煤炭销量。同时也提高矿区资源的 有效利用，使原先认为煤质不达标的资源可以有选择地开采。为达到上述目的，煤炭生产商和 煤炭用户开始寻找更为经济且仍然高精度煤质分析仪。随着人们对环境的日益关注，特别是对 硫释放的关注导致法律对污染控制更加严格。新近设计的皮带在线中子活化煤质分析仪（PGN AA）恰好可以满足上述要求。 1 在线煤质分析技术与设备 1.1 双能量伽玛传输技术（DUET） DUET 仪器|仪表自20 世纪80 年代早期上市以来，已成为在线煤质监测设备家族中的重要 一员。该设备价格相对低廉，安装便捷，可以直接在皮带上进行在线煤质分析，只要是分析固 定煤种，DUET 分析仪测定煤质灰分就可以达到相当的精度。它利用两个 γ射线源贯穿煤层而 测量灰分。对给定的煤种，该设备的测定精度为：一个标准偏差下0.5%～1%。该设备的主要 缺点是其标定与煤种有关，特别是在灰中的铁和钙元素变动很大的情况下。 该设备的用途包括：监测运送到选煤厂的原煤；监测洗净的精煤；给选煤厂提供反馈信 息；通过混煤优化资源利用，使之达到一定的质量目标；监测送往用户的煤质是否达到合同要 求的质量。 1.2 自然伽玛射线技术 另一种广泛使用的简单的分析仪能够测定煤中的自然放射性大小，并将其与灰分联系起 来。这种煤质分析仪不需要放射源，对影响DUET 系统的铁和钙元素的变化不敏感。 然而，作为一种 “被动”的系统，该分析仪的精度大约只为1%～2%，其理想应用是测量 厚煤层的灰分，例如原煤输送机或选煤厂入料输送机上的煤质，在煤层很厚时，这仍然是测定 灰分的唯一技术。然而，该分析仪同样与煤种有关，因为它依赖与灰分相关的自然伽玛放射素 的存在（如钾）。 1.3 快速伽玛中子活化分析技术（PGNAA） 为满足市场上对具有高精度却与煤种无关的灰分仪的需求，上世纪80 年代中期开发了首 台PGNAA 旁线分析仪。该分析仪最常用于电厂配煤控制，以及选煤厂控制和煤的分选和销售煤 的质量控制。除了测定人们通常感兴趣的灰分，水分，发热量以外，还可以测定灰分中的硫分， 美国清洁空气法案要求电厂对SO 2 的排放进行控制，该分析仪也可以测定对锅炉结焦有影 响的Na 和Cl。 这种旁线分析仪需要采样设备把煤从皮带上采初样。煤样通过垂直溜槽进行中子照射分 析。在几分之一秒的时间内，吸收的能量以伽玛辐射的形式释放出来。由于每一元素具有特定 的伽玛射线光谱，光谱可以拆解成组成元素的光谱，从而确定煤中的元素成分。。该技术与煤 种无关，所以很有吸引力。 元素分析通过计算组合，可以得出灰分，发热量和挥发分。该分析仪对灰分的分析精度0. 25%～0.4%。 该分析仪本身价值数十万美金，而且配套的采样和传输系统也价格不菲，这就限制了分 析仪的广泛使用。 2PGNAA 皮带在线分析仪的应用 直到最近，把PGNAA 直接用于在线测量输送机上的煤质测试才获得成功。实验结果虽不 能达到通常旁线PGNAA 分析仪低于0.4%的精度，但使得系统成本大为降低。理论计算表明， 溜槽通过式的PGNAA 分析仪不存在皮带在线分析时受到煤层厚度变化和煤质垂直方向分布不 均匀的问题。 与PGNAA 旁线分析仪相比，PGNAA 在线分析仪的优势体现在该设备不需要安装采样楼，可 以直接放在主皮带上使用。因此，大大节省了采样和传输设备的安装和维护成本。除此之外， 也避免了采样偏差，因为在线分析仪是对整个煤流进行分析。 除了煤层很厚的现场之外，在线分析仪可以在任意位置安装。在煤层厚度超过35cm，使 用通过自然放射性来测定灰分的分析仪仍然是合适的。 PGNAA 在线分析仪的适用性意味着它可以分析各种不同的煤种，工厂试验已经证明了其准 确测定煤质的能力。由于该设备能够准确、实时地分析灰分、水分、硫分、发热量、灰分中的 氧化物和其他参数，能进行更好的配煤和选煤。因此，降低了工厂的生产成本。分析结果可以 实现每