CN114472205A - 一种煤炭灰分和发热量测量系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤炭的检测技术领域，具体涉及一种仅通过检测煤炭的灰分含量就可一并测算出煤炭的发热量的煤炭灰分和发热量测量系统，以提高检测效率。一种煤炭灰分和发热量测量系统，包括灰分检测装置和上位机，所述灰分检测装置通过向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值，在所述上位机上存储有灰分含量值与煤炭的发热量之间的关系模型，所述上位机根据所述关系模型测算出煤炭的发热量。本发明同时还涉及一种基于上述系统的煤炭灰分和发热量测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭的检测技术领域，具体为一种煤炭灰分和发热量测量系统及其方法。
背景技术
发热值与灰分含量是煤炭分析的两个重要的必测指标，现有技术中，通常都是单独对煤炭的发热值和灰分含量进行检测，而煤炭发热值的测定，操作复杂，影响因素较多，样品测定的重现性较差；相比下，灰分含量的测定较为容易，受外界影响因素较少，且一次可测量多个样品，样品测定重现性好，因此，若只对煤炭的灰分含量进行检测，进而能通过灰分含量测算出煤炭的发热值，则将大大降低煤炭检测的复杂度，提高检测效率。
发明内容
本发明目的之一意在提供一种仅通过检测煤炭的灰分含量就可一并测算出煤炭的发热量的煤炭灰分和发热量测量系统，以提高检测效率。
本发明方案是：一种煤炭灰分和发热量测量系统，包括灰分检测装置和上位机，所述灰分检测装置通过向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值，在所述上位机上存储有灰分含量值与煤炭的发热量之间的关系模型，所述上位机根据所述关系模型测算出煤炭的发热量。
本发明的原理及有益效果如下：
能量高于1.022MeV的γ射线照射到煤炭后，与煤炭相互作用，一部分γ射线发生康普顿散射效应，产生透射光子，而其效率与煤炭的总体密度成一定关系，一部分γ射线发生电子对效应，最终产生湮灭辐射光子，而煤炭中的灰分元素发生该效应的几率要远大于煤炭中的其他元素，因此上位机可以通过比较透射光子和湮灭辐射光子的数量而计算出煤炭的灰分含量值。
在本发明中，在上位机上存储有灰分含量值与煤炭的发热量之间的关系模型，在计算出灰分含量值之后，上位机根据存储的关系模型就可测算出煤炭的发热量。
本系统仅通过检测煤炭的灰分含量就可一并测算出煤炭的发热量，进而简化煤炭的检测步骤，提高煤炭的检测效率。
进一步，所述关系模型为Y＝8216.93-98.1981x，其中Y:煤炭发热量，单位kca/kg，x:煤炭灰分含量值，单位％。
该关系模型适用性强，准确性高，发热量测算值与仪器测量值绝对值平均偏差只有1.15％。通过该关系模型，可以根据批次煤炭灰分分析数据，较准确预测该批次煤炭的发热值，确保用煤单位煤质符合要求。也可利用此关系模型对煤炭分析结果进行检验，以确保煤质检验结果的准确可靠。
进一步，还包括筛选装置和控制单元，所述上位机内存储有灰分含量合格值，所述上位机还用于将检测到的灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，所述上位机根据比较结果向控制单元发送控制指令，所述控制单元根据控制指令对煤炭进行筛选。
有益效果：通过设置筛选装置，根据灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，将合格的煤炭和不合格的煤炭进行筛选分离。
进一步，所述的筛选装置包括用于放置待检测煤炭的放置盘、第一推板、第二推板、第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体分别位于放置盘的相邻两侧的下方，第一推板用于将合格的煤炭推入第一箱体内，第二推板用于将不合格的煤炭推入第二箱体内。
有益效果：通过第一推板可以将合格的煤炭推入第一箱体内，，通过第二推板将不合格的煤炭推入第二箱体内，从而实现合格和不合格的煤炭的分离。
进一步，还包括滑轨和水平的第一气缸，所述第一推板和第二推板垂直设置，第一推板的中部与第二推板的边缘固定连接而形成水平放置的T型板，第二推板的中部与第一气缸的活塞杆固定连接，第一气缸滑动设置在滑轨上，若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令控制第一气缸的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板以及与第二推板固定的第一推板共同将不合格煤炭推入第二箱体内，若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸在滑轨上滑动，从而通过第一气缸的活塞杆和第二推板带动第一推板将合格煤炭推入第一箱体内。
有益效果：本方案中第一推板和第二推板垂直设置，第一推板的中部与第二推板的边缘固定连接而形成水平放置的T型板，这样在推送不合格煤炭到第二箱体内时，第二推板主要起推送作用，而第一推板则起到挡板的作用，从侧面挡住不合格煤炭，防止不合格的煤炭在推送过程中向外散开而落入到第一箱体内，而在推送合格煤炭到第一箱体内时，第一推板又起到推送作用，因此此种设计结构第一推板不仅具有推板的推送作用，同时具有挡板的阻挡作用。
本发明目的之二在于提供一种煤炭灰分和发热量测量方法，包括如下内容：通过灰分检测装置向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值，还包括所述上位机根据上位机上存储的关系模型测算出煤炭的发热量。
有益效果：在本发明中，在上位机上存储有灰分含量值与煤炭的发热量之间的关系模型，在计算出灰分含量值之后，上位机根据存储的关系模型就可测算出煤炭的发热量。
本系统仅通过检测煤炭的灰分含量就可一并测算出煤炭的发热量，进而简化煤炭的检测步骤，提高煤炭的检测效率。
进一步，所述关系模型为Y＝8216.93-98.1981x，其中Y:煤炭发热量，单位kca/kg，x:煤炭灰分含量值，单位％。
该关系模型适用性强，准确性高，发热量测算值与仪器测量值绝对值平均偏差只有1.15％。通过该关系模型，可以根据批次煤炭灰分分析数据，较准确预测该批次煤炭的发热值，确保用煤单位煤质符合要求。也可利用此关系模型对煤炭分析结果进行检验，以确保煤质检验结果的准确可靠。
进一步，所述上位机内存储有灰分含量合格值，所述上位机将检测到的灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，上位机根据比较结果向控制单元发送控制指令，控制单元控制筛选装置对煤炭进行筛选，具体的控制方式是：若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令控制第一气缸的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板以及与第二推板固定的第一推板共同将不合格煤炭推入第二箱体内，若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸在滑轨上滑动，从而通过第一气缸的活塞杆和第二推板带动第一推板将合格煤炭推入第一箱体内。
采用上述设计方法，第一推板不仅具有推板的推送作用，同时具有挡板的阻挡作用。
附图说明
图1为本发明一种煤炭灰分和发热量测量系统实施例的示意性框图；
图2为本发明一种煤炭灰分和发热量测量系统实施例中筛选装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：放置盘1、屏蔽器2、放射源3、准直孔4、探测器5、第一推板6、第二推板7、第一箱体8、第二箱体9、第一气缸10、滑轨11、第二气缸12。
本实施例一种煤炭灰分和发热量测量系统，包括灰分检测装置和上位机，所述灰分检测装置通过向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值。
具体的，本实施例中，所述灰分检测装置包括屏蔽器2，屏蔽器2内设置有γ射线的放射源3，屏蔽器2上部开有允许γ射线通过的准直孔4，在与γ射线的放射源3的上方，与放射源3相对的位置设有探测器5，探测器5与上位机电连接。
基于上述灰分检测装置的灰分检测原理如下：当放射源3发出的γ射线照射到煤炭后，一部分被阻挡，还有一部分则穿过煤炭被探测器5接收到。γ射线透射煤炭前后的强度变化，符合物质对于γ射线的吸收规律。
当能量高于1.022MeV的γ射线照射到煤炭后，一部分会发生电子对效应，产生一对正、负电子，正电子不稳定，会和一个负电子碰撞产生湮灭辐射，生成两个能量为511KeV的γ光子，煤炭中的灰分元素所发生电子对效应的几率远高于煤炭中的其他元素，因此所产生的湮灭辐射光子的强度与总的灰分元素含量有关。探测器5接收到透射光子和湮灭辐射光子并转换为电脉冲信号传给上位机，上位机根据透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值：
H＝A·K2+B·K+C·(ln N10-lnN1)+D
式中：K＝(10×N2/N1)；N10为没有煤炭时探测器5测量到的透射光子计数，可以在仪表使用前通过实际测量获得；A、B、C、D为待定系数，可以通过对已知灰分值的煤炭进行测量，根据测量结果利用线性回归处理得到。
在所述上位机上存储有灰分含量值与煤炭的发热量之间的关系模型，所述上位机根据所述关系模型测算出煤炭的发热量。所述关系模型为Y＝8216.93-98.1981x，其中Y:煤炭发热量，单位kca/kg，x:煤炭灰分含量值，单位％。
本实施例系统中，还包括筛选装置，所述的筛选装置包括用于放置待检测煤炭的放置盘1、第一推板6、第二推板7、第一箱体8和第二箱体9，在放置盘1的两侧分别设有两个支脚。第一箱体8和第二箱体9分别位于放置盘1的相邻两侧的下方，第一推板6用于将合格的煤炭推入第一箱体8内，第二推板7用于将不合格的煤炭推入第二箱体9内。
本实施例中，发射源位于放置盘1的下方，探测器5位于放置盘1的上方。
所述的筛选装置还包括滑轨11和水平的第一气缸10，所述第一推板6和第二推板7在水平面内垂直设置，第一推板6的中部与第二推板7的边缘固定连接而形成水平放置的T型板，第二推板7的中部与第一气缸10的活塞杆固定连接，第一气缸10滑动设置在滑轨11上，在放置盘1上竖直设置有用于对第一气缸10的活塞杆进行导向的导向座。
本实施例系统中，还包括控制单元，所述上位机内存储有灰分含量合格值，所述上位机还用于将检测到的灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，所述上位机根据比较结果向控制单元发送控制指令，所述控制单元根据控制指令对煤炭进行筛选。
具体的控制方式是：若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令控制第一气缸10的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板7以及与第二推板7固定的第一推板6共同将不合格煤炭推入第二箱体9内，若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸10在滑轨11上滑动，从而通过第一气缸10的活塞杆和第二推板7带动第一推板6将合格煤炭推入第一箱体8内。
本实施例还公开了一种煤炭灰分和发热量测量方法，包括如下内容：通过灰分检测装置向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值，其特征在于：还包括所述上位机根据上位机上存储的关系模型测算出煤炭的发热量。所述关系模型为Y＝8216.93-98.1981x，其中Y:煤炭发热量，单位kca/kg，x:煤炭灰分含量值，单位％。
测量方法中，所述上位机内存储有灰分含量合格值，所述上位机将检测到的灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，上位机根据比较结果向控制单元发送控制指令，控制单元控制筛选装置对煤炭进行筛选，具体的控制方式是：若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令控制第一气缸10的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板7以及与第二推板7固定的第一推板6共同将不合格煤炭推入第二箱体9内，若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸10在滑轨11上滑动，从而通过第一气缸10的活塞杆和第二推板7带动第一推板6将合格煤炭推入第一箱体8内。
本实施例中的筛选装置，还包括座体和竖直的第二气缸12，所述第一气缸10的缸体固定在座体上，所述座体与第二气缸12的活塞杆固定连接，第二气缸12滑动设置在滑轨11上。第二气缸12在滑轨11上的滑动通过滚珠丝杠带动，滚珠丝杠通过控制单元控制。
通过设置第二气缸12，可以整体带动座体、第一气缸10、第一推板6和第二推板7在竖向上下运动。
控制单元的控制模式有三种：
第一种，若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令仅控制第一气缸10的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板7以及与第二推板7固定的第一推板6共同将不合格煤炭推入第二箱体9内；
若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸10、座体、第二气缸12在滑轨11上滑动，从而通过第一气缸10的活塞杆和第二推板7带动第一推板6将合格煤炭推入第一箱体8内；
在第一推板6复位时，上位机向控制单元发送第三控制指令，控制单元根据第三控制指令控制第二气缸12的活塞杆向上伸长，从而带动座体、第一气缸10、第二推板7和第一推板6整体向上抬升，此时放置盘1上已经放置了新的待检测的煤炭，由于放置的煤炭可能存在各个位置堆放密度不同，表面厚度不一致，表面不平整的问题，因此，在第一推板6复位的过程中，由于其已经抬升，因此可以作为刮板和压板将新放置的煤炭表面压平压实，从而使煤炭各个部分密度一致，都比较密实，表面厚度一致，平整，不影响煤炭的检测。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种煤炭灰分和发热量测量系统，包括灰分检测装置和上位机，所述灰分检测装置通过向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值，其特征在于：在所述上位机上存储有灰分含量值与煤炭的发热量之间的关系模型，所述上位机根据所述关系模型测算出煤炭的发热量。
2.根据权利要求1所述的煤炭灰分和发热量测量系统，其特征在于：所述关系模型为Y＝8216.93-98.1981x，其中Y:煤炭发热量，单位kca/kg，x:煤炭灰分含量值，单位％。
3.根据权利要求1或2所述的煤炭灰分和发热量测量系统，其特征在于：还包括筛选装置和控制单元，所述上位机内存储有灰分含量合格值，所述上位机还用于将检测到的灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，所述上位机根据比较结果向控制单元发送控制指令，所述控制单元根据控制指令对煤炭进行筛选。
4.根据权利要求3所述的煤炭灰分和发热量测量系统，其特征在于：所述的筛选装置包括用于放置待检测煤炭的放置盘、第一推板、第二推板、第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体分别位于放置盘的相邻两侧的下方，第一推板用于将合格的煤炭推入第一箱体内，第二推板用于将不合格的煤炭推入第二箱体内。
5.根据权利要求4所述的煤炭灰分和发热量测量系统，其特征在于：还包括滑轨和水平的第一气缸，所述第一推板和第二推板垂直设置，第一推板的中部与第二推板的边缘固定连接而形成水平放置的T型板，第二推板的中部与第一气缸的活塞杆固定连接，第一气缸滑动设置在滑轨上，若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令控制第一气缸的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板以及与第二推板固定的第一推板共同将不合格煤炭推入第二箱体内，若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸在滑轨上滑动，从而通过第一气缸的活塞杆和第二推板带动第一推板将合格煤炭推入第一箱体内。
6.一种煤炭灰分和发热量测量方法，包括如下内容：通过灰分检测装置向煤炭照射γ射线，从而产生透射光子和湮灭辐射光子，上位机通过计算透射光子和湮灭辐射光子而计算出煤炭的灰分含量值，其特征在于：还包括所述上位机根据上位机上存储的关系模型测算出煤炭的发热量。
7.根据权利要求6所述的煤炭灰分和发热量测量方法，其特征在于：所述关系模型为Y＝8216.93-98.1981x，其中Y:煤炭发热量，单位kca/kg，x:煤炭灰分含量值，单位％。
8.根据权利要求7所述的煤炭灰分和发热量测量方法，其特征在于：所述上位机内存储有灰分含量合格值，所述上位机将检测到的灰分含量值与灰分含量合格值进行比较，上位机根据比较结果向控制单元发送控制指令，控制单元控制筛选装置对煤炭进行筛选，具体的控制方式是：若灰分含量值大于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第一控制指令，所述控制单元根据第一控制指令控制第一气缸的活塞杆伸长，活塞杆带动第二推板以及与第二推板固定的第一推板共同将不合格煤炭推入第二箱体内，若灰分含量值小于或等于灰分含量合格值，则上位机向控制单元发送第二控制指令，所述控制单元根据第二控制指令控制第一气缸在滑轨上滑动，从而通过第一气缸的活塞杆和第二推板带动第一推板将合格煤炭推入第一箱体内。
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2021
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Also Published As
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