CN105424534A - 快速测定煤炭灰分的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测定煤炭灰分的装置，包括溶液桶、料桶、称重单元、计算单元和显示单元；所述溶液桶用于盛放溶液；所述料桶用于盛放被检测的煤炭，所述料桶上开设有多个通孔；所述称重单元用于获取所述料桶的自重、所述料桶在所述溶液中的重量、所述料桶盛放有所述煤炭时的重量、所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据；所述计算单元用于根据所述称重单元获取的数据，计算出所述煤炭的灰分；所述显示单元用于显示所述煤炭的灰分。本发明还公开了一种快速测定煤炭灰分的方法。本发明能够快速获取煤炭的灰分，实时指导生产，具有安全、精度高的优点，能保证煤炭产品的质量、保障作业人员的安全。

Description

快速测定煤炭灰分的装置和方法

技术领域

本发明涉及煤质检测领域，尤其涉及一种快速测定煤炭灰分的装置和方法。

背景技术

传统测定煤炭灰分的方法有灰化法和辐射性检测法，其中灰化法又分缓慢灰化法和快速灰化法。

缓慢灰化法为仲裁法，称取一定量的试验煤样，放入马弗炉中，以一定的速度加热到(850±10)℃，灰化并灼烧到质量恒定，以残留物的质量占煤样质量的质量百分数作为煤样的灰分。这种方法准确度高，但按照相关的国标要求，从制样到化验总共需要约3个小时左右，只能作为交易计价使用，不能有效指导生产。

快速灰化法是常列分析方法，将装有煤样的灰皿由炉外逐渐送入预先加热至(850±10)℃的马弗炉中灰化，并灼烧至质量恒定，以残留物的质量占煤样质量的质量百分数作为煤样的灰分。这种方法按照相关国标要求，从制样到化验总共需要约2个小时，比缓慢灰化法快，但也不能作为实时指导生产的依据，存在一定的滞后性。

辐射性监测法是也常列分析方法，采用合理的中、低双能量γ重叠射线束透射煤样，动态在线检测煤的灰分。这种方法能够实时检测煤种的灰分，但存在有放射性、精度偏低的缺点，无法测定灰分波动范围大的煤样。

动力煤选煤厂主要的洗选设备是跳汰机、重介旋流器和重介浅槽，为了生产出合格的产品，需要根据入料煤的质量变化及时调整跳汰机的风量和配重，重介旋流器和重介浅槽的分选密度。质量变化主要是依据灰分的测定结果进行判断，由于主要功能是指导生产，对时效性要求较高，但对灰分的精密度要求一般。

传统的灰化法测定煤的灰分存在一定的滞后性，快速灰化法从制样要化验需要2个小时，严重制约生产。辐射性监测法由于利用了放射源，存在一定的危险性，不能大范围推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实时指导生产、保证煤炭产品的质量、保障作业人员的安全的快速测定煤炭灰分的装置和方法。

本发明提供一种快速测定煤炭灰分的装置，包括溶液桶、料桶、称重单元、计算单元和显示单元；

所述溶液桶用于盛放溶液；

所述料桶用于盛放被检测的煤炭，所述料桶上开设有多个通孔；

所述称重单元用于获取所述料桶的自重、所述料桶在所述溶液中的重量、所述料桶盛放有所述煤炭时的重量、所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据；

所述计算单元用于根据所述称重单元获取的数据，计算出所述煤炭的灰分；

所述显示单元用于显示所述煤炭的灰分。

进一步地，所述料桶的自重为T1，所述料桶在所述溶液中的重量为T2，所述料桶盛放有所述煤炭时的重量为T3，所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量为T4，所述溶液的密度为ρ1，所述煤炭的密度为ρ2，所述煤炭的灰分为Ad；

所述计算单元根据下面的计算公式计算出所述煤炭的灰分:

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)；

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

进一步地，所述快速测定煤炭灰分的装置还包括第一存储单元，所述第一存储单元用于存储所述称重单元第一次获取的所述料桶的自重和所述料桶在溶液中的重量。

进一步地，所述称重单元、所述计算单元和所述显示单元集成为电子计算显示仪。

进一步地，所述快速测定煤炭灰分的装置还包括支撑架和吊钩，

所述吊钩的顶端钩挂在所述支撑架上，所述吊钩的底端钩挂住所述电子计算显示仪的顶端，所述电子计算显示仪的底端钩挂住所述料桶。

进一步地，所述支撑架包括一根水平支撑杆和两根竖直支撑杆，所述吊钩钩挂在所述水平支撑杆上并能够沿所述水平支撑杆来回滑动，所述溶液桶放置在所述水平支撑杆一端的下方。

进一步地，所述溶液桶的底部设有卸料管。

本发明还提供一种快速测定煤炭灰分的方法，包括以下步骤：

所述溶液桶中注入所述溶液；

所述称重单元称取所述料桶的重量、所述料桶在所述溶液中的重量；

将被检测的所述煤炭放入到所述料桶中；

所述称重单元称取所述料桶盛放有所述煤炭时的重量；

将盛放有所述煤炭的所述料桶放入到所述溶液桶中；

所述称重单元称取所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量；

所述计算单元根据所述称重单元获取的数据，计算出所述煤炭的灰分；

所述显示单元显示所述煤炭的灰分。

进一步地，所述料桶的自重为T1，所述料桶在所述溶液中的重量为T2，所述料桶盛放有所述煤炭时的重量为T3，所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量为T4，所述溶液的密度为ρ1，所述煤炭的密度为ρ2，所述煤炭的灰分为Ad；

所述计算单元根据下面的计算公式计算出所述煤炭的灰分:

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)；

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

进一步地，所述快速测定煤炭灰分的装置还包括第一存储单元，所述第一存储单元用于存储所述称重单元第一次获取的所述料桶的自重和所述料桶在溶液中的重量的数据；

第n+1次检测所述煤炭的灰分时，n≥1，所述称重单元获取本次所述料桶盛放有所述煤炭时的重量和所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据；

所述计算单元提取所述第一存储单元中存储的所述料桶的自重和所述料桶在溶液中的重量的数据，根据所述称重单元获取的本次所述料桶盛放有所述煤炭时的重量和所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据，计算得到所述煤炭的灰分。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明通过测量煤炭、料桶的重量以及煤炭和料桶在溶液中的重量，计算得到煤炭的灰分。相比于传统的灰分法，能够快速获取煤炭的灰分，实时指导生产；相比于传统的辐射性监测法，具有安全、精度高的优点，能保证煤炭产品的质量、保障作业人员的安全。

附图说明

图1是本发明一实施例中快速测定煤炭灰分的装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例中快速测定煤炭灰分的方法的流程图；

图3是本发明最佳实施例中快速测定煤炭灰分的方法的流程图。

附图标记对照表：

1-溶液桶2-料桶3-电子计算显示仪

4-支撑架5-吊钩11-卸料管

21-通孔41-水平支撑杆42-竖直支撑杆

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，快速测定煤炭灰分的装置，包括溶液桶1、料桶2、称重单元、计算单元和显示单元；溶液桶1用于盛放溶液；料桶2用于盛放被检测的煤炭，料桶2上开设有多个通孔21；称重单元用于获取料桶的自重、料桶在溶液中的重量、料桶盛放有煤炭时的重量、料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量的数据；计算单元用于根据称重单元获取的数据，计算出煤炭的灰分；显示单元用于显示煤炭的灰分。

本发明通过测量煤炭、料桶的重量以及煤炭和料桶在溶液中的重量，计算得到煤炭的灰分。相比于传统的灰分法，能够快速获取煤炭的灰分，实时指导生产；相比于传统的辐射性监测法，具有安全、精度高的优点，能保证煤炭产品的质量、保障作业人员的安全。

本实施例中，料桶的自重为T1，料桶在溶液中的重量为T2，料桶盛放有煤炭时的重量为T3，料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量为T4，溶液的密度为ρ1，煤炭的密度为ρ2，煤炭的灰分为Ad；

计算单元根据下面的计算公式计算出煤炭的灰分:

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)；

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

其中，T1为料桶2在空气中的重量，T2为料桶2的自重减去在溶液中的浮力得到的合力，T3为料桶2盛放有煤炭时在空气中的重量，T4为料桶2和煤炭的自重减去在溶液中的浮力得到的合力。

溶液的密度ρ1的密度为已知的，煤炭的密度ρ2通过受力分析公式ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)可以计算得出。经过大量的试验数据分析后，得出煤炭灰分Ad与煤炭密度ρ2的关系，建立数学模型：Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

本实施例中，快速测定煤炭灰分的装置还包括第一存储单元，第一存储单元用于存储称重单元第一次获取的料桶的自重和料桶在溶液中的重量。

利用快速测定煤炭灰分的装置第一次检测煤炭的灰分后，通过第一存储单元记录下料桶的自重T1和料桶在溶液中的重量T2。

下一次检测新的煤炭灰分时，由于料桶的自重T1和料桶在溶液中的重量T2的数据是不变的，不需要再重复称重了。只需要通过称重单元称取料桶盛放有煤炭时的重量T3和料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量T4，就可以计算出煤炭的灰分了，省去了两次称重的操作。

较佳地，快速测定煤炭灰分的装置还包括第二存储单元，第二存储单元用于存储料桶盛放有煤炭时的重量T3和料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量T4的数据。当所有的重量数据均获取时，计算单元从第一存储单元和第二存储单元中提取数据，用于计算煤炭灰分的结果。

本实施例中，如图1所示，称重单元、计算单元和显示单元集成为电子计算显示仪3。

电子计算显示仪3能够实现称重、计算、显示，还有第一存储单元和第二存储单元的功能。利用电子计算显示仪3能够称取各种重量，然后电子计算显示仪3自动计算出煤炭灰分的结果，显示在显示屏上，工作人员只需要记录下煤炭灰分的结果即可。

本实施例中，如图1所示，快速测定煤炭灰分的装置还包括支撑架4和吊钩5，吊钩5的顶端钩挂在支撑架4上，吊钩5的底端钩挂住电子计算显示仪3的顶端，电子计算显示仪3的底端钩挂住料桶2。

其中，电子计算显示仪3的顶端和底端也设有挂钩，料桶2可以从电子计算显示仪3上取下，当需要将被检测的煤炭放入到料桶2中时，将料桶2从电子计算显示仪3上取下，装入适量的煤炭后，再将料桶2重新挂入到电子计算显示仪3上。

较佳地，也可以不设置吊钩5，将电子计算显示仪3的顶端的挂钩直接挂在支撑架4上。

本实施例中，如图1所示，支撑架4包括一根水平支撑杆41和两根竖直支撑杆42，吊钩5钩挂在水平支撑杆41上并能够沿水平支撑杆41来回滑动，溶液桶1放置在水平支撑杆41一端的下方。

其中，两根竖直支撑杆42的顶端分别与一根水平支撑杆41的左右两端连接，竖直支撑杆42的底端还设有三角架，三角架起到稳固支撑的作用。

当需要将料桶2放入溶液桶1中时，吊钩5沿水平支撑杆41滑动，滑入到溶液桶1的上方，使得料桶2浸入到溶液桶1中。由于料桶2上设有多个通孔，溶液通过通孔浸入到料桶2中。溶液对料桶2中的煤炭产生浮力。

本实施例中，如图1所示，溶液桶1的底部设有卸料管11。溶液桶1中的溶液使用多次后，溶液受到煤炭的污染，杂质较多，溶液密度会发生变化，影响计算结果。因此，当溶液需要更换时，打开卸料管11，将废弃的溶液排走，最后充入新的溶液。

本实施例中，溶液为水，通常使用十多次以后，需要更换一次新的溶液。

如图2所示，本发明一实施例的快速测定煤炭灰分的方法，包括以下步骤：

步骤S201：溶液桶1中注入溶液；

步骤S202：称重单元称取料桶2的重量T1和料桶2在溶液中的重量T2；

步骤S203：将被检测的煤炭放入到料桶2中；

步骤S204：称重单元称取料桶2盛放有煤炭时的重量T3；

步骤S205：将盛放有煤炭的料桶2放入到溶液桶1中；

步骤S206：称重单元称取料桶2盛放有煤炭后放入到溶液中的重量T4；

步骤S207：计算单元根据称重单元获取的数据，计算出煤炭的灰分；

步骤S208：显示单元显示煤炭的灰分。

本实施例中，料桶的自重为T1，料桶在溶液中的重量为T2，料桶盛放有煤炭时的重量为T3，料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量为T4，溶液的密度为ρ1，煤炭的密度为ρ2，煤炭的灰分为Ad；

计算单元根据下面的计算公式计算出煤炭的灰分:

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)；

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

例如：称重单元获取的数据：T1＝1.26kg，T2＝0.55kg，T3＝13.37kg，T4＝4.39kg；由于溶液为水，溶液的密度ρ1＝1.0kg/m³；

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)

＝(13.37kg-1.26kg)×1.0kg/m³/(13.37kg-4.39kg-1.26kg+0.55kg)

＝1.46kg/m³

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009

＝(1.46kg/m³-1.279)/0.009

＝20.11％

最后得到的煤炭灰分Ad为20.11％。

较佳地，快速测定煤炭灰分的装置还包括第一存储单元，第一存储单元用于存储称重单元第一次获取的料桶的自重和料桶在溶液中的重量的数据；

第n+1次检测所述煤炭的灰分时，n≥1，称重单元获取本次料桶盛放有煤炭时的重量T3和料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量T4的数据；

计算单元提取第一存储单元中存储的料桶的自重T1和料桶在溶液中的重量T2的数据，根据称重单元获取的本次料桶盛放有煤炭时的重量T3和料桶盛放有煤炭后放入到溶液中的重量T4的数据，计算得到煤炭的灰分。

这样，第一次以后的检测过程中，不需要再重复称取料桶的自重T1和料桶在溶液中的重量T2，只需要称取两次重量，就能计算出煤炭灰分的结果了。

如图3所述，本发明最佳实施例中快速测定煤炭灰分的方法，包括以下步骤：

步骤S301：溶液桶1中注入溶液；

步骤S302：第一次检测时，电子计算显示仪3称取料桶2的重量T1和料桶2在溶液中的重量T2，并录入；

步骤S303：将被检测的煤炭放入到料桶2中；

步骤S304：电子计算显示仪3称取料桶2盛放有煤炭时的重量T3；

步骤S305：将盛放有煤炭的料桶2放入到溶液桶1中；

步骤S306：电子计算显示仪3称取料桶2盛放有煤炭后放入到溶液中的重量T4；

步骤S307：电子计算显示仪3根据获取的数据，计算出煤炭的灰分；

步骤S308：电子计算显示仪3显示煤炭的灰分；

步骤S309：下一次检测时，重复步骤S303-步骤S308。

本发明经过实践使用效果良好，从采样到得出灰分结果只需要短短几分钟，能够有效指导跳汰机、重介旋流器和重介浅槽的参数调节，稳定产品质量。操作方便快捷，只需要将煤样放入桶中称取两次质量就能自动显示灰分值。测灰装置安全可靠，没有放射源、氯化锌等对人体有害的物质，绿色环保，不增加新的危险源。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，包括溶液桶、料桶、称重单元、计算单元和显示单元；

所述溶液桶用于盛放溶液；

所述料桶用于盛放被检测的煤炭，所述料桶上开设有多个通孔；

所述称重单元用于获取所述料桶的自重、所述料桶在所述溶液中的重量、所述料桶盛放有所述煤炭时的重量、所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据；

所述计算单元用于根据所述称重单元获取的数据，计算出所述煤炭的灰分；

所述显示单元用于显示所述煤炭的灰分。

2.根据权利要求1所述的快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，所述料桶的自重为T1，所述料桶在所述溶液中的重量为T2，所述料桶盛放有所述煤炭时的重量为T3，所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量为T4，所述溶液的密度为ρ1，所述煤炭的密度为ρ2，所述煤炭的灰分为Ad；

所述计算单元根据下面的计算公式计算出所述煤炭的灰分:

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)；

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

3.根据权利要求1所述的快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，所述快速测定煤炭灰分的装置还包括第一存储单元，所述第一存储单元用于存储所述称重单元第一次获取的所述料桶的自重和所述料桶在溶液中的重量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，所述称重单元、所述计算单元和所述显示单元集成为电子计算显示仪。

5.根据权利要求4所述的快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，所述快速测定煤炭灰分的装置还包括支撑架和吊钩，

所述吊钩的顶端钩挂在所述支撑架上，所述吊钩的底端钩挂住所述电子计算显示仪的顶端，所述电子计算显示仪的底端钩挂住所述料桶。

6.根据权利要求5所述的快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，所述支撑架包括一根水平支撑杆和两根竖直支撑杆，所述吊钩钩挂在所述水平支撑杆上并能够沿所述水平支撑杆来回滑动，所述溶液桶放置在所述水平支撑杆一端的下方。

7.根据权利要求5或6所述的快速测定煤炭灰分的装置，其特征在于，所述溶液桶的底部设有卸料管。

8.一种利用权利要求1所述的快速测定煤炭灰分的装置来快速测定煤炭灰分的方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述溶液桶中注入所述溶液；

所述称重单元称取所述料桶的重量、所述料桶在所述溶液中的重量；

将被检测的所述煤炭放入到所述料桶中；

所述称重单元称取所述料桶盛放有所述煤炭时的重量；

将盛放有所述煤炭的所述料桶放入到所述溶液桶中；

所述称重单元称取所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量；

所述计算单元根据所述称重单元获取的数据，计算出所述煤炭的灰分；

所述显示单元显示所述煤炭的灰分。

9.根据权利要求8所述的快速测定煤炭灰分的方法，其特征在于，所述料桶的自重为T1，所述料桶在所述溶液中的重量为T2，所述料桶盛放有所述煤炭时的重量为T3，所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量为T4，所述溶液的密度为ρ1，所述煤炭的密度为ρ2，所述煤炭的灰分为Ad；

所述计算单元根据下面的计算公式计算出所述煤炭的灰分:

ρ2＝(T3-T1)×ρ1/(T3-T4-T1+T2)；

Ad＝(ρ2-1.279)/0.009。

10.根据权利要求8所述的快速测定煤炭灰分的方法，其特征在于，所述快速测定煤炭灰分的装置还包括第一存储单元，所述第一存储单元用于存储所述称重单元第一次获取的所述料桶的自重和所述料桶在溶液中的重量的数据；

第n+1次检测所述煤炭的灰分时，n≥1，所述称重单元获取本次所述料桶盛放有所述煤炭时的重量和所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据；

所述计算单元提取所述第一存储单元中存储的所述料桶的自重和所述料桶在溶液中的重量的数据，根据所述称重单元获取的本次所述料桶盛放有所述煤炭时的重量和所述料桶盛放有所述煤炭后放入到所述溶液中的重量的数据，计算得到所述煤炭的灰分。