CN201130158Y - 散射式煤炭成分实时在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，通过测量装置和控制分析装置实现对煤炭成分的实时检测。本实用新型能够安装在煤炭开采、洗煤、配煤、火电厂等用煤企业的传输皮带上，无需取样制样，即可用于对煤炭成分进行实时在线检测，它能准确快速检测传输皮带上煤炭中的C、H、O、N、S、Si、Al、Ca、Fe、Ti、Na、K、Mg等元素的含量，在线分析发热量、灰份、灰成份、挥发份等工业成分，对煤炭资源的合理化开采和高效使用提供实时指导。其具有受煤炭物料厚度变化影响小、信号稳定、检测精度高、检测速度快、安全可靠的优点。

Description

散射式煤炭成分实时在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤炭包含成分的检测装置，特别是一种散射式煤炭成分实时在线检测装置。

背景技术

现行的煤炭成分检测技术主要有实验室化学分析方法和X荧光煤炭元素分析法，分析方法对煤炭细度有严格的要求，通常要经过采样、缩分和制样过程，然后在实验室分析，因而不能满足工业上在现场对煤炭进行在线连续快速检测的要求。中子活化分析是现代分析技术的一个重要分支，用热中子和快中子流轰击煤炭物料中元素的原子核，发生热中子俘获反应和快中子非弹散射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，只要分析这部分射线就可以实现煤炭C、H、O、N、S、Si、Al、Ca、Fe、Ti、Na、K、Mg等全元素的在线检测，依据工业指标与元素含量的相关性进而可以实现发热量、灰份、灰成份、挥发份等工业成分的在线分析。现行使用中子活化分析技术检测煤炭元素成分的实现方案是：中子源在被测物料的一侧，而伽玛射线探测器则位于被测物料的另一侧，其主要缺陷是检测精度受被测物料厚度变化影响较大，从而只能检测物料厚度相对稳定的物料，否则测量误差变大，测量精度降低。

发明内容

发明目的：本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种适于在传输皮带上使用的散射式煤炭成分实时在线检测装置。

技术方案：本实用新型提供了一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，包括测量装置和控制分析装置；其中测量装置由电可控中子发生器、γ射线探测器、中子检测仪和反射慢化体组成；控制分析装置由中子检测电路、中子发生器控制电路、数据采集模块、数据处理模块、高压电源、探测器电源及温控模块、电控柜、主控计算机构成；电可控中子发生器、中子检测仪和γ射线探测器都位于反射慢化体的一侧；高压电源通过高压电缆与电可控中子发生器相连；电控柜能控制电可控中子发生器和γ射线探测器的开启和关闭；中子检测仪与中子检测电路相连，并将中子检测信号传送给中子发生器控制电路，电可控中子发生器将自己的工作状态反馈给中子发生器控制电路；中子检测仪将其信号传送到中子检测电路、中子发生器控制电路和主控计算机，并由主控计算机控制电可控中子发生器的中子产额；数据采集模块和探测器电源及温控模块与γ射线探测器相连；探测器电源及温控模块与γ射线探测器相连，给探测器供电并控制探测器工作温度；γ射线探测器与数据采集模块、数据处理模块以及主控计算机之间依次用电缆相连接；γ射线探测器，由数据采集模块获得数据，经过数据处理模块的处理，将分析结果传输给主控计算机。

电可控中子发生器的上面是反射慢化体，用来聚焦中子流并慢化快中子成热中子。反射慢化体由铅或者铋，钨合金，与含硼聚乙烯组成，其总厚度是3.5cm～4cm，厚度比是1∶2～3。

在γ射线探测器的外表面是一层中子吸收体，中子吸收体的厚度为0.5～0.6cm，其配比是5～8％锂和软胶。其主要用来吸收热中子，避免中子进入探测器结构材料产生γ射线。γ射线探测器即可采用一般的BGO探测器。

在测量装置内，反射慢化体的下方设有测量腔；电可控中子发生器、γ射线探测器、中子检测仪装在测量腔的腔体内；腔体由铅和含硼聚乙烯组成。测量腔用来慢化中子和吸收伽玛射线，尽可能减少中子发生器材料、防护体材料产生的伽玛射线从探测器的侧面进入γ射线探测器。

为了增加装置的整体安全性，同时保证测量的精度，测量装置的最外层是由屏蔽防护顶盖和屏蔽防护底座组成的复合屏蔽防护体，复合屏蔽防护体由含硼聚乙烯组成。

测量装置中，在测量腔以及反射慢化体上方设有用于运输煤炭物料传送带。

为了达到良好的测量效果，电可控中子发生器产额为：3～5E7n/s。

有益效果：本实用新型能够安装在煤炭开采、洗煤、配煤、火电厂等用煤企业的传输皮带上，无需取样制样，即可用于对煤炭成分进行实时在线检测，它能准确快速检测传输皮带上煤炭中的C、H、O、N、S、Si、Al、Ca、Fe、Ti、Na、K、Mg等元素的含量，在线分析发热量、灰份、灰成份、挥发份等工业成分，对煤炭资源的合理化开采和高效使用提供实时指导。其具有受煤炭物料厚度变化影响小、信号稳定、检测精度高、检测速度快、安全可靠的优点。

附图说明

图1是散射式煤炭成分实时在线检测装置的结构图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型装置的工作过程如下：主控计算机12、数据采集系统7、数据处理系统8、中子发生器控制电路6、中子检测电路5、高压电源9均在控制室中的电控柜11内，其余组件在测量腔14中。电控柜11通过电缆与各部件相连，高压电源9通过高压电缆与电可控中子发生器1相连，数据采集系统7和探测器电源及温控系统10与γ射线探测器2相连，电控柜11能控制电可控中子发生器1和γ射线探测器2的开启和关闭，中子检测仪3与中子检测电路5相连，并将中子检测信号传给中子发生器控制电路6，电可控中子发生器1将自己的工作状态反馈给中子发生器控制电路6。电可控中子发生器1的上面是反射慢化体4，它用来聚焦中子流并慢化快中子成热中子。物料传送带17从反射慢化体4上面穿过，煤炭物料放置在物料传送带17上。中子检测仪3放在反射慢化体4下面，用来监测中子产额，将其信号传送到中子检测电路5和中子发生器控制电路6，用来控制产额稳定。γ射线探测器2与中子发生器1之间是铅块制成的测量腔14，主要用来慢化中子和吸收伽玛射线，尽可能减少中子发生器材料、防护体材料产生的伽玛射线从探测器的侧面进入γ射线探测器2，在γ射线探测器2的周围是中子吸收体13，用来吸收热中子，避免中子进入探测器结构材料产生γ射线。γ射线探测器2在反射慢化体4的下方，用来测量煤炭中放出的γ射线。探测器电源及温控模块10与γ射线探测器2相连，用来给探测器供电，并实现探测器温度控制。γ射线探测器2与数据采集系统7、数据采集系统7与数据处理系统8，数据处理系统8与主控计算机12，都有电缆相连接。探测器5，由数据采集系统15获得数据，经过数据处理系统16的处理。最后将分析结果传输到主控计算机12上，由主控计算机12显示。

工作原理：本实用新型利用电可控中子发生器产生的快中子，通过特殊的反射慢化体将快中子慢化为一定比例的快中子和热中子；利用快中子与煤炭中的碳氧等核素发生非弹散射核反应产生的特征γ射线，以及热中子与煤炭中的其它主要元素的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物料全部主要元素的在线分析。能检测煤炭物料的全部主要元素。依据工业指标与元素含量的相关性进而可以实现发热量、灰份、灰成份、挥发份等工业成分的在线分析。

Claims (8)

1、一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，包括测量装置和控制分析装置；其中测量装置由电可控中子发生器(1)、γ射线探测器(2)、中子检测仪(3)和反射慢化体(4)组成；控制分析装置由中子检测电路(5)、中子发生器控制电路(6)、数据采集模块(7)、数据处理模块(8)、高压电源(9)、探测器电源及温控模块(10)、电控柜(11)、主控计算机(12)构成；电可控中子发生器(1)、中子检测仪(3)和γ射线探测器(2)都位于反射慢化体(4)的一侧；高压电源(9)通过高压电缆与电可控中子发生器(1)相连；电控柜(11)能控制电可控中子发生器(1)和γ射线探测器(2)的开启和关闭；中子检测仪(3)与中子检测电路(5)相连，并将中子检测信号传送给中子发生器控制电路(6)，电可控中子发生器(1)将自己的工作状态反馈给中子发生器控制电路(6)；中子检测仪(3)将其信号传送到中子检测电路(5)、中子发生器控制电路(6)和主控计算机(12)，并由主控计算机(12)控制电可控中子发生器(1)的中子产额；数据采集模块(7)和探测器电源及温控模块(10)与γ射线探测器(2)相连；探测器电源及温控模块(10)与γ射线探测器(2)相连，给探测器供电并控制探测器工作温度；γ射线探测器(2)与数据采集模块(7)、数据处理模块(8)以及主控计算机(12)之间依次用电缆相连接；γ射线探测器(2)，由数据采集模块(7)获得数据，经过数据处理模块(8)的处理，将分析结果传输给主控计算机(12)。

2、根据权利要求1所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，γ射线探测器(2)的外表面是一层中子吸收体(13)。

3、根据权利要求2所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，中子吸收体(13)的厚度为0.5～0.6cm，其物质配比是5～8％锂和软胶。

4、根据权利要求1所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，在测量装置内，反射慢化体(4)的下方设有测量腔(14)；电可控中子发生器(1)、γ射线探测器(2)、中子检测仪(3)装在测量腔(14)的腔体内；腔体由铅和含硼聚乙烯组成。

5、根据权利要求1或4所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，反射慢化体(4)由铅或者铋，钨合金，与含硼聚乙烯组成，其总厚度是3.5cm～4cm，厚度比是1∶2～3。

6、根据权利要求1、2或4所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，γ射线探测器(2)为BGO探测器。

7、根据权利要求1所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，测量装置的最外层是由屏蔽防护顶盖(15)和屏蔽防护底座(16)组成的复合屏蔽防护体；复合屏蔽防护体由含硼聚乙烯组成。

8、根据权利要求1所述的一种散射式煤炭成分实时在线检测装置，其特征在于，电可控中子发生器(1)产额为：3～5E7n/s。.

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