CN101206186B - 煤炭成分快速检测分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤炭成分快速检测分析装置，通过其检测装置和控制分析装置实现对煤炭元素成分和工业成分的快速检测分析。本发明适于对人工取样和机械取样后的煤炭进行快速分析，可分析原煤的S、H、N、Si、Al、Ca、Fe、Ti、Na、K等元素的含量及发热量、灰份、灰成分等。检测分析时煤炭无需破碎制样，具有检测精度高、检测速度快、系统简便、安全可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤炭包含成分的检测装置，特别是一种煤炭成分快速检测分析装置。
背景技术
现行普遍使用的煤炭成分分析方法是实验室分析法，即对原煤样进行破碎、缩分、研磨后制成分析样品，然后用X荧光或其它化学方法分析煤炭元素成分和工业成分。该方法通常需要数个小时才能完成，分析结果滞后，不能满足煤炭生产、贸易、使用中对煤炭成分快速分析的要求。中子活化分析是现代分析技术的一个重要分支，用热中子流轰击煤炭中元素的原子核，发生热中子俘获反应的原子核在很短时间内放出γ射线，这部分γ射线携带了元素种类和含量等信息，只要分析γ射线能谱就可以实现煤炭元素的在线分析，并依据工业成分指标与元素含量的相关性实现工业成分指标的分析。现行使用中子活化分析技术检测煤炭成分的实现方案多是针对皮带输送煤炭的场合，并不适宜对人工取样和机械取样后的煤炭进行快速准确分析。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术的不足，提供了一种适于对人工取样和机械取样后的煤炭进行快速准确分析的煤炭成分快速检测分析装置。
技术方案：本发明所述的一种煤炭成分快速检测分析装置，它包括检测装置和控制分析装置；上述检测装置由安装在测量室内的中子源、中子进退机构、安装在探测器工作腔中的γ射线探测器、以及入料口和出料口构成；上述控制分析装置包括数据采集处理模块、中子源控制模块、电源、主控计算机构成；γ射线探测器的输出信号与数据采集处理模块相连；中子源控制模块与中子进退机构相连，中子进退机构与中子源相连，中子源通过中子进退机构从测量室外壁插入测量室内腔，并被包围在被测煤炭之中，包围在中子源周围的煤炭同时充当将快中子慢化为热中子的中子慢化体；电源向数据采集处理模块、中子源控制模块、γ射线探测器供电；主控计算机对数据采集处理模块、中子源控制模块进行控制，并完成煤炭元素和工业成分的数字化分析和结果输出。
上述γ射线探测器从测量室顶部伸入测量室内部，并与中子进退机构相互垂直，构成饱和样品的检测系统，包围在中子源周围的煤炭同时充当将快中子慢化为热中子的中子慢化体。
中子源采用性能稳定、价格低廉的同位素放射源252Cf。
上述中子源进退机构由第一电机、进退丝杆以及中子源贮存室构成；安放在中子源贮存室的中子源的径向进出由主控计算机通过中子源控制模块控制；中子源控制模块通过中子进退机构带动第一电机，从而驱动进退丝杆正反转，带动中子源直线运动。
为方便出料，测量室下设有出料机构，经过检测的煤炭由出料机构运输到出料口排出。控制分析装置内设有出料控制模块与所述出料机构相连；出料机构包括出料皮带和第二电机。出料皮带在第二电机的带动下，由出料控制模块驱动，接受主控计算机的控制；出料控制模块由电源供电。
γ射线探测器为NaI或BGO探测器，探测器安装于探测器工作腔中，工作腔体由锂和软胶构成(其中锂占10～12％)，起吸收中子作用，以保护探测器免受中子损伤。
检测装置的最外层是由铁板包裹聚乙烯构成的复合屏蔽防护体。
数据采集处理模块、中子源控制模块、电源、主控计算机以及出料控制模块安装在电控柜内部。
有益效果：本发明适于对人工取样和机械取样后的煤炭进行快速分析，可分析原煤的S、H、N、Si、Al、Ca、Fe、Ti、Na、K等元素的含量及发热量、灰份、灰成分等。检测分析时煤炭无需破碎制样，具有检测精度高、检测速度快、系统简便、安全可靠等优点。
附图说明
图示为煤炭成分快速检测分析装置的结构图。
具体实施方式
如图所示，煤炭成分快速检测分析装置中主控计算机9、数据采集处理模块6、中子源控制模块7、出料控制模块16、电源8均在控制室中的电控柜20内，其余组件在测量室1内，测量室1的最外层是由铁板包裹聚乙烯构成的复合屏蔽防护体19。电控柜20通过电缆与各部件相连，数据采集处理模块6和γ射线探测器4相连。γ射线探测器4为NaI或BGO探测器。中子源控制模块7与中子源进退机构3相连，出料控制模块16与煤炭出料机构17相连。γ射线探测器4装在探测器工作腔5中，其腔体是由锂和软胶构成的中子吸收体，其中锂占工作腔5腔体的10％～12％。中子源进退机构3通过驱动第一电机12和进退丝杆13可以驱动中子源2，其在正常工作时处于图示工作位置，在检修维护时退出到中子源存贮室14，中子源2为同位素放射源252Cf。γ射线探测器4从测量室1顶部升入测量室1内部，并与中子进退机构3相互垂直。
装置工作时，被测煤炭由入料口10加入测量室1中，在煤炭装满90％以上后即可以进行检测，检测分析在很短时间内完成，通常持续检测10分钟，取其平均值作为结果输出。在装置完成检测分析后，出料机构17由第二电机18出料皮带15运动，将被测煤炭带出出料口11。出料皮带15由出料控制模块16驱动，接受主控计算机9的控制；出料控制模块16由电源8供电。
中子源控制模块7与中子源进退机构3相连，中子源进退机构3由一电机12、进退丝杆13、进退通道以及中子源贮存室14构成；主控计算机9通过中子源控制模块7控制第一电机12旋转方向，通过进退丝杆13的正反转，带动中子源2做进退的径向直线运动；在装置维护、检修时，自动将中子源2退出，并存放在中子源贮存室14中。
工作原理：利用同位素放射源252Cf产生的快中子，通过被测煤炭充当慢化体将快中子慢化为热中子；利用热中子与煤炭中的主要元素的热中子俘获反应产生瞬发俘获特征γ射线，这部分γ射线携带了元素种类和含量等信息，只要分析这部分射线就可以实现煤炭主要元素的在线分析，并基于煤炭元素成分与工业分析指标的相关性，实现发热量、灰份、灰成分的快速分析。
Claims (8)
1.一种煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，它包括检测装置和控制分析装置；上述检测装置由安装在测量室(1)内的中子源(2)、中子进退机构(3)、安装在探测器工作腔(5)中的γ射线探测器(4)、以及入料口(10)和出料口(11)构成；上述控制分析装置包括数据采集处理模块(6)、中子源控制模块(7)、电源(8)、主控计算机(9)构成；γ射线探测器(4)的输出信号与数据采集处理模块(6)相连；中子源控制模块(7)与中子进退机构(3)相连，中子进退机构(3)与中子源(2)相连，中子源(2)通过中子进退机构(3)从测量室(1)外壁插入测量室(1)内腔，并被包围在被测煤炭之中，包围在中子源周围的煤炭同时充当将快中子慢化为热中子的中子慢化体；电源(8)向数据采集处理模块(6)、中子源控制模块(7)、γ射线探测器(4)供电；主控计算机(9)对数据采集处理模块(6)、中子源控制模块(7)进行控制，并完成煤炭元素和工业成分的数字化分析和结果输出；
所述γ射线探测器(4)从测量室(1)顶部伸入测量室(1)内部，并与中子进退机构(3)相互垂直；
上述中子源进退机构(3)由第一电机(12)、进退丝杆(13)以及中子源贮存室(14)构成；安放在中子源贮存室(14)内的中子源(2)的径向进出由主控计算机(9)通过中子源控制模块(7)控制；中子源控制模块(7)通过中子进退机构(3)带动第一电机(12)，从而驱动进退丝杆(13)正反转，带动中子源(2)径向直线运动。
2.根据权利要求1所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，中子源(2)为同位素放射源252Cf。
3.根据权利要求1所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，测量室(1)下设有使被检测煤炭排出的出料机构(17)。
4.根据权利要求3所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，控制分析装置内设有出料控制模块(16)，并与所述出料机构(17)相连；出料机构(17)包括出料皮带(15)和第二电机(18)；出料皮带(15)在第二电机(18)的带动下，由出料控制模块(16)驱动，接受主控计算机(9)的控制；出料控制模块(16)由电源(8)供电。
5.根据权利要求1所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，探测器工作腔(5)的腔体是由锂和软胶构成的中子吸收体，其中锂占所述工作腔5腔体的10％～12％。
6.根据权利要求1所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，γ射线探测器(4)为NaI或BGO探测器。
7.根据权利要求1所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，检测装置的最外层是由铁板包裹聚乙烯构成的复合屏蔽防护体(19)。
8.根据权利要求1所述的煤炭成分快速检测分析装置，其特征在于，数据采集处理模块(6)、中子源控制模块(7)、电源(8)、主控计算机(9)以及出料控制模块(16)安装在电控柜(20)内部。
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