CN102095741A - 一种检测输送带上煤质成分的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测输送带上煤质成分的方法和装置，所述装置包括：设置在输送带上的屏蔽壳，所述屏蔽壳内形成封闭空间，内侧设有中子反射体；安装在所述屏蔽壳内并位于输送带下方的中子发生器和伽马射线探测器，所述输送带、中子发生器和伽马射线探测器之间填充有慢化体；设置在屏蔽壳外且与所述伽马射线探测器相连的分析处理系统，用于获取伽马射线探测器输出的信号，进行能谱分析并计算出煤质成分含量以及工业分析数据。通过本发明的实施例，采用中子活化瞬发伽马射线技术，无需采样制样过程，能够及时获取煤质成分含量，从而解决了煤质分析数据滞后的问题。

Description

一种检测输送带上煤质成分的方法和装置

技术领域

本发明涉及煤质检测技术领域，更具体的说是涉及一种检测输送带上煤质成分的方法和装置。

背景技术

目前，燃煤的火电厂大多是粗放操作，煤质没有精确配置，普遍存在燃用煤质与锅炉设计不符的现象，不仅降低了锅炉燃烧效率，且严重地影响了锅炉运行安全。由于煤种变化造成锅炉出力不足、热效率下降，制粉能力降低，锅炉受热面结焦、积灰等情况，煤质变化导致的锅炉事故也屡见不鲜，煤种多变已成为影响火电厂燃煤机组安全经济运行主要症结之一，因此能够对煤质成分进行即时分析检测是燃煤电厂解决这些问题的重要前提。

其中，煤炭是通过皮带输送机进行传送，燃煤电厂需要及时对输送带上的煤质成分进行检测分析，以便于适时进行调控，现有技术中，对煤质的分析普遍采用传统的煤质成分检测方法，通过人工取样、制样、化验等环节获取煤的各项分析指标。但是，传统的这种方式需要较长的一段时间，因此运行人员获取煤质分析数据的时间更长，由于检测数据滞后，使得仍不能及时反馈煤质信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种检测输送带上煤质成分的方法和装置，解决了煤质分析数据滞后，不能及时反馈煤质信息的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种检测输送带上煤质成分的装置，包括：

设置在输送带上的屏蔽壳，所述屏蔽壳内形成封闭空间，内侧设有中子反射体；

安装在所述屏蔽壳内并位于输送带下方的中子发生器和伽马射线探测器，所述输送带、中子发生器和伽马射线探测器之间填充有慢化体；

设置在屏蔽壳外且与所述伽马射线探测器相连的分析处理系统，用于获取伽马射线探测器输出的信号，进行能谱分析并计算出煤质成分含量以及工业分析数据。

优选地，所述伽马射线探测器为溴化镧探测器。

优选地，所述中子反射体的反射材料为石墨。

优选地，所述装置还包括：安装在所述屏蔽壳内位于输送带下方，用于检测中子通量的氦三管。

优选地，所述装置还包括：安装在所述屏蔽壳外的煤样限高架。

优选地，所述煤样限高架包括：支架，位于支架上的限高板；位于支架顶端与限高板相连的调节手柄；位于支架两侧与限高板相连的固定螺母。

优选地，所述分析处理系统包括：与伽马射线探测器相连的数据获取系统，用于获取伽马射线探测器输出的脉冲信号并进行相应转换处理形成数字信号；

与所述数据获取系统相连的数据处理系统，用于获取数据获取系统输出的数字信号，并进行能谱分析，计算出煤质成分含量以及工业分析数据。

优选地，所述装置还包括：与所述数据处理系统相连的显示系统，用于显示所述数据处理系统的处理数据。

一种检测输送带上煤质成分的方法，所述方法包括：

向煤流方向发射中子；

在输送带下方获取所述中子与煤流反应产生的伽马射线，并将伽马射线转换为脉冲信号发送至分析处理系统；

由分析处理系统将所述脉冲信号进行转换处理，并进行能谱分析，计算得出煤质成分含量以及工业分析数据。

优选地，所述向煤流方向发射中子之前还包括：

对煤流进行整形。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种检测输送带上煤质成分的方法和装置，通过中子发生器产生中子，中子照射在输送带煤流上与煤中元素发生反应产生瞬发伽马射线，通过伽马射线探测器获取所述伽马射线并转化为相应的电信号，由分析处理系统进行能谱分析计算，从而能够及时获取煤质成分含量，解决了煤质分析数据滞后的问题，同时，由于无需人员参与，减少了人为因素导致的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种检测输送带上煤质成分的装置的结构示意图；

图2为本发明一种检测输送带上煤质成分的装置的剖视图；

图3为本发明一种检测输送带上煤质成分的装置中煤样限高架的结构图；

图4为本发明一种检测输送带上煤质成分的方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种检测输送带上煤质成分的方法和装置，通过中子发生器产生中子，中子辐照在输送带煤流上与煤中元素发生反应产生瞬发伽马射线，通过探测器获取所述伽马射线并转化为相应的电信号，由分析处理系统进行能谱分析计算，从而能够及时获取煤质成分含量，解决了煤质分析数据滞后的问题，同时，由于无需人员参与，减少了人为因素导致的误差。

参见图1，示出了本发明一种检测输送带上煤质成分的装置的结构示意图，所述的装置可以包括：

设置在输送带100上的屏蔽壳1，所述屏蔽壳1内形成封闭空间，内侧设有中子反射体(图1中未示出)。

安装在屏蔽壳1内并位于输送带100下方的中子发生器2和伽马射线探测器3，所述输送带100、中子发生器2和伽马射线探测器3之间填充有慢化体4，图1为结构示意图，所述慢化体4置于中子发生器2的上方。

设置在屏蔽壳1内且与所述伽马射线探测器相连的分析处理系统5，所述的分析处理系统5用于获取伽马射线探测器3输出的信号，进行能谱分析并计算出煤质成分含量以及工业分析数据。

中子发生器2是一种微型的离子加速器，其核心部件是中子管，它将离子源、加速系统、靶和气压调节系统全部封装在一支陶瓷管内，构成一支结构紧凑、使用方便的电真空器件，主要功能是产生14Mev的高能中子；伽马射线探测器3主要功能是检测接收伽马射线，将伽马射线的光信号转变为电信号，并对信号进行初步处理形成脉冲信号。中子发生器2发射的高能中子部分穿过输送带照射在煤流上，与煤中的碳元素C和氧元素O发生非弹散射，可发出非弹散射特征伽马射线，部分高能中子通过慢化体4慢化为低能中子，低能中子与煤中的其他全部元素发生俘获反应，产生瞬发俘获特征伽马射线。伽马射线探测器3即可检测接收到所述的非弹散射特征伽马射线和俘获特征伽马射线。

图2示出了本发明一种检测输送带上煤质成分的装置的剖视图，由图2可知，屏蔽壳1内侧设有中子反射体11，慢化体4填充在输送带100、中子发生器2和伽马射线探测器3之间，其中，为了防止中子对伽马射线探测器3的影响，所述的伽马射线探测器3的周围设置有中子屏蔽体。

其中，为了保证中子发生器2的中子产额在稳定的范围内，从而使得中子与煤流中的元素发生有效反应而产生伽马射线，如图1和图2所示，所述装置还包括氦三管6，所述氦三管6安装在所述屏蔽壳1内位于输送带100的下方，用于检测中子通量并反馈给中子发生器2，使中子通量维持在稳定的范围内，该范围是根据实际情况设定的。

中子发生器2、伽马射线探测器3和氦三管6均与电控系统7相连，由电控系统7为装置提供可靠的、不间断的电源电压。其中，氦三管6检测的中子通量通过电控系统7反馈给中子发生器2的中子管。

需要说明的是，安装在屏蔽壳1内与电控系统7相连的，用于检测中子通量的氦三管6，本领域技术人员应该了解，其必然还包括一些控制计数的基本电路，例如放大器、计数器等，在此不再赘述。

其中，伽马射线探测器3采用溴化镧探测器，溴化镧晶体的能量分辨率以及计数通过率高，而且信号幅度不易受环境温度变化的影响，不需要额外的温控装置。

其中，中子反射体11可将中子反射回去，优选地，中子反射体的材料可以选用石墨材料，石墨有良好的散射性质，吸收中子较少。

其中，在对煤质进行检测时，输送带100上的煤流需要满足装置测量要求的煤样高度，优选地，所述的装置还包括安装在屏蔽壳1外的煤样限高架，输送带上的煤流首先经过煤样限高架进行高度限制，以达到测量需求的煤样高度。

参见图3为本发明中煤样限高架的结构图。所述的煤样限高架包括：支架301、位于支架301上的限高板302；位于支架301顶端与限高板302相连的调节手柄303；位于支架两侧与限高板302相连的固定螺母304。

通过调节手柄303将限高板置于合适位置，并用固定螺母304将其固定在支架上，输送带上的煤流经过支架时，通过限高板，即可对煤流的高度进行限制，得到合适的煤样高度。

结合图1所示，其中，分析处理系统5可以包括数据获取系统51以及数据处理系统52，数据获取系统51与伽马射线探测器3相连，伽马射线探测器3将获取的伽马射线转变成电脉冲信号，通过电缆传送至数据获取系统51，数据获取系统51将接收到的电脉冲信号在经过滤波、放大以及模数转换，将电脉冲信号转变为数字信号，发送至数据处理系统52；数据处理系统52与数据获取系统51相连，将数据获取系统发送的数字信号进行能谱分析，可以得出煤中主要元素的含量，根据这些元素含量计算煤的含硫量、发热值、灰分、总碳量等的工业分析数据。优选地，所述的分析处理系统还包括显示系统53，所述显示系统53与数据处理系统52相连，用于将数据处理系统的处理结果进行显示，以便于工作人员根据显示结果获得煤质的信息。

需要说明的是，数据获取系统51包括记录伽马能谱的数字化能谱仪，以及一些基本的电路，数据处理系统52可以是由相应程序软件构成的计算机处理单元。

本发明实施例提供的装置，通过采用中子活化瞬发伽马射线技术，不同原子核发出的伽马射线特征谱线不一样，特征谱线强度与煤样中原子核的含量成正比，通过伽马射线探测器获取伽马射线，并经过能谱分析，即可测出煤中各元素的含量，数据处理系统通过相应的计算软件即可计算得出煤质成分含量以及工业分析数据，无需采样制样分析，由于伽马射线产生的迅速性，分析速度快，从而解决了煤质分析数据滞后，不能及时反馈煤质信息的问题。

此外，本发明实施例提供的装置中伽马射线探测器和中子发生器均位于输送带的下方，离输送带煤层较近，且距离稳定，而探测器探测到的伽马射线与距离的平方成反比，因而本实施例中伽马射线探测器探测的射线计数多，从而提高了检测结果的准确性，使得检测结果误差小。

基于本发明的检测输送带上煤质成分的装置，参见图4，示出了本发明一种检测输送带上煤质成分的方法具体实施例的流程图，可以包括以下步骤：

步骤401：向煤流方向发射中子。

煤流输送带启动时，则启动检测装置，煤流首先经过煤样整形器进行整形，再经过检测装置的煤样限高架进行限高，得到检测需要的煤样高度，经过整形限高后的煤流进入屏蔽壳内，由于中子发生器位于输送带下方，中子发生器向煤流方向，即输送带发射高能中子，由于屏蔽壳内侧设有中子反射体，可以将逃逸出的中子反射回去。中子发生器发射的中子通过氦三管进行计数，并反馈给中子发生器中的中子管，使产生的中子通量维持在一定范围内，从而可以保证良好的分析精度。

步骤402：在输送带下方获取所述中子与煤流反应产生的伽马射线，并将伽马射线转换为脉冲信号发送至分析处理系统。

中子发生器发射的高能中子部分穿过输送带照射在煤流上，与煤中的碳元素C和氧元素O发生非弹散射，可发出非弹散射特征伽马射线，部分高能中子通过慢化体4慢化为低能中子，低能中子与煤中的其他全部元素发生俘获反应，产生瞬发俘获特征伽马射线，由于伽马射线探测器位于输送带的下方，在输送带的下方获取中子与煤流中的元素反应产生的特征伽马射线，并将伽马射线转换为脉冲信号，通过电缆传输给分析处理系统。

步骤403：由分析处理系统将所述脉冲信号进行转换处理，并进行能谱分析，计算得出煤质成分含量以及工业分析数据。

分析处理系统包括了数据获取系统以及数据处理系统，数据获取系统获取伽马射线探测器传输的脉冲信号，并进行相应的转换处理：滤波、转换以及模数转换，将模拟的脉冲信号转换为数字信号，通过通信接口传送给数据处理系统，由数据处理系统对获取的数字信号进行能谱分析，找出煤中相应元素的峰位，获取峰面积，从而得出煤中所有主要元素的含量，并根据这些元素含量计算得出煤质成分含量以及工业分析数据，例如煤的含硫量、发热值、灰分、总碳量等等。

最后可将分析处理系统的计算结果进行显示。

在本发明实施例中，通过中子发生器向煤流方向发射中子，中子照射在输送带煤流上与煤中元素发生反应产生瞬发伽马射线，获取所述伽马射线并将其转化为相应的电信号，由分析处理系统进行能谱分析计算，从而能够及时获取煤质成分含量，解决了煤质分析数据滞后的问题，同时，由于无需人员参与，减少了人为因素导致的误差。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种检测输送带上煤质成分的装置，其特征在于，包括：

设置在输送带上的屏蔽壳，所述屏蔽壳内形成封闭空间，内侧设有中子反射体；

安装在所述屏蔽壳内并位于输送带下方的中子发生器和伽马射线探测器，所述输送带、中子发生器和伽马射线探测器之间填充有慢化体；

设置在屏蔽壳外且与所述伽马射线探测器相连的分析处理系统，用于获取伽马射线探测器输出的信号，进行能谱分析并计算出煤质成分含量以及工业分析数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述伽马射线探测器为溴化镧探测器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中子反射体的反射材料为石墨。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：安装在所述屏蔽壳内位于输送带下方，用于检测中子通量的氦三管。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：安装在所述屏蔽壳外的煤样限高架。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述煤样限高架包括：支架，位于支架上的限高板；位于支架顶端与限高板相连的调节手柄；位于支架两侧与限高板相连的固定螺母。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分析处理系统包括：与伽马射线探测器相连的数据获取系统，用于获取伽马射线探测器输出的脉冲信号并进行相应转换处理形成数字信号；

与所述数据获取系统相连的数据处理系统，用于获取数据获取系统输出的数字信号，并进行能谱分析，计算出煤质成分含量以及工业分析数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述数据处理系统相连的显示系统，用于显示所述数据处理系统的处理数据。

9.一种检测输送带上煤质成分的方法，其特征在于，所述方法包括：

向煤流方向发射中子；

在输送带下方获取所述中子与煤流反应产生的伽马射线，并将伽马射线转换为脉冲信号发送至分析处理系统；

由分析处理系统将所述脉冲信号进行转换处理，并进行能谱分析，计算得出煤质成分含量以及工业分析数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述向煤流方向发射中子之前还包括：

对煤流进行整形。

Images