CN202083650U

CN202083650U - 煤质成分在线检测装置及该在线检测装置的测量机构

Info

Publication number: CN202083650U
Application number: CN2011200036503U
Authority: CN
Inventors: 罗建文; 张乐
Original assignee: Changsha Kaiyuan Instruments Co Ltd
Current assignee: Changsha Kaiyuan Instruments Co Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-01-07

Abstract

本实用新型公开了一种煤质成分在线检测装置及该在线检测装置的测量机构，该测量机构设置于运送煤流的输送带下方，包括：中子发生器；位于中子发生器一侧的探测器；设置于中子发生器与探测器之间的反射屏蔽块；设置于中子发生器上方接近输送带的慢化体；设置于中子发生器下方的氦三管；设置于中子发生器、探测器和氦三管侧边和底座外围的石墨。通过本实用新型的上述在线检测装置和测量机构，采用中子活化技术对输送带上的煤流进行在线检测，能够及时提供煤质成分的检测数据和分析结果。由于不受人为因素的影响，能够对全煤流和全部主要元素及时得到检测和分析的结果，而且所得到的结果也是准确的。

Description

煤质成分在线检测装置及该在线检测装置的测量机构

技术领域

本实用新型涉及煤质检测技术领域，更具体的说是涉及一种输送带上煤质成分在线检测装置及该在线检测装置的测量机构。

背景技术

在现有的人们使用的资源中，煤炭是当前人类使用最广泛的能源资源，被应用于工业和民用中。由于煤炭的使用范围不同，因此对于其煤质的要求也会有所不同。

目前，国内外在进行煤质成分检测的时候，多数情况是采用人工采样、制样，然后再进行化学分析来获取煤样的各项指标。但是，利用现有技术的方式是基于人工采样和制样后，再利用复杂的化验仪器进行分析，在这个过程中存在着采样的代表性和制样的规范性等方面的误差，而且化验方面也存在人为因素的影响，因此对于煤样的检测结果存在滞后性，即不能及时测出煤样的分析结果。此外，基于现有技术中结构复杂的专用化验仪器，会提高煤样的分析成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种煤质成分在线检测装置及该在线检测装置的测量机构，以克服现有技术中由于在分析过程中的人为误差对煤质成分分析的影响，且不能及时测出煤样分析结果的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种煤质成分在线检测装置的测量机构，设置于运送煤流的输送带下方，包括：

中子发生器；

位于所述中子发生器一侧的探测器；

设置于所述中子发生器与所述探测器之间的反射屏蔽块；

设置于所述中子发生器上方接近所述输送带的慢化体；设置于所述中子发生器下方的氦三管；

设置于所述中子发生器、所述探测器和所述氦三管侧边和底座外围的石墨。

优选的，所述探测器为可探测伽马射线的溴化镧探测器。

优选的，所述慢化体为慢化剂铅材料构成。

优选的，所述慢化体为铅和聚乙烯材料构成，所述铅和聚乙烯的厚度比值为1∶0.6，所述慢化体的总厚度为6厘米。

优选的，所述反射屏蔽块为重金属屏蔽块。

优选的，所述重金属屏蔽块为重金属铅屏蔽块，所述重金属铅屏蔽块的厚度为15厘米。

一种煤质成分在线检测装置，包括：上述设置于运送煤流的输送带下方的测量机构；

分别与所述测量机构中的中子发生器和探测器相连，控制所述中子发生器和探测器开启和关闭的电控系统；

与所述探测器相连接，接收经所述探测器转化后的电脉冲信号的数据处理系统；

与所述数据处理系统相连接，显示经所述数据处理系统处理后获得的分析结果的显示系统。

优选的，所述探测器为可探测伽马射线的溴化镧探测器。

优选的，所述数据处理系统进行的处理为伽马射线能谱分析处理。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种煤质成分在线检测装置及该在线检测装置的测量机构，通过设置于输送带上的煤质成分的在线检测装置完成对输送带上的煤流的成分的检测。在进行煤质成分的检测过程中，主要依靠其上的测量机构，通过控制该测量机构上的中子发生器与探测器的开启和关闭，通过电缆将检测到的信号输出到数据处理系统和显示系统进行分析，并显示出输送带上煤质成分的检测结果。通过本实用新型的上述装置和测量机构，采用中子活化技术对输送带上的煤流进行在线检测，能够及时提供煤质成分的检测数据和分析结果。由于不受人为因素的影响，能够对全煤流和全部主要元素及时得到检测和分析的结果，而且所得到的结果也是准确的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型所公开的一种煤质成分在线检测装置的测量结构的结构示意图；

图2为本实用新型所公开的一种煤质成分在线检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图1，为本实用新型实施例公开了一种煤质成分在线检测装置的测量机构的结构示意图，主要包括：中子发生器11、探测器12、氦三管13、石墨14、反射屏蔽块15和慢化体(图中未标示)。

如图1所示，本实用新型所公开的测量机构位于运送煤流16的输送带17的下方。在本实用新型公开的测量机构上，设置有用于发射中子中子发生器11；用于探测γ射线(伽马射线)的探测器12位于中子发生器11的一侧，而所述中子发生器11和探测器12之间设置有用于反射中子的反射屏蔽块15。

在所述中子发生器11的上方与煤流16(煤样)接近处，即接近输送带17的地方设置有用于慢化快中子的慢化体；在所述中子发生器11的下方设置有用于检测中子通量的氦三管13。

用于做反射层、吸收中子少的石墨14则设置于所述中子发生器11、探测器12和氦三管13的侧边与底座外围。

需要说明的是，上述各个部件的工作原理为：中子发生器11发生反应时，产生14MeV(兆电子伏)快中子，然后通过慢化体的慢化，形成一定比例的脉冲快热中子，快中子与输送带17上的煤样中的C(碳)、O(氧)等核素发生非弹性散射反应，产生非弹性散射γ射线；再利用热中子与煤样中的其它主要元素的俘获反应产生瞬发特征γ射线。而这些射线则通过探测器12进行接收并转化为电脉冲信号。

基于上述本实用新型公开的测量机构的工作原理，利用本实用新型进行测量煤样的过程为：

中子发生器11产生14MeV(兆电子伏)的快中子，当用它轰击周围物质元素的原子核时，14MeV快中子在射入物质中最初的0.01～0.1μS(微秒)时间内，中子主要和周围的物质发生非弹性散射反应，同时产生非弹性散射γ射线。由于，一个中子只要经过一、二次非弹性散射反应后，就会失去大部分的能量，因此，只需要进行一定非弹性散射反应。

在之后的1～10μS时间内，中子因与周围物质中的元素的原子核发生弹性碰撞而减速，直到转换为热中子为止。而热中子通过辐射俘获反应被物质吸收，同时放出俘获γ射线，即瞬发特征γ射线。而产生的非弹性散射γ射线和俘获γ射线均被探测器12接收到并转换成电脉冲信号，最后将转换后的电脉冲信号送至在线检测装置的数据处理系统内进行分析γ能谱特征峰的位置和特征峰的面积，从而进行定性和定量分析煤中的元素含量并拟合出工业分析数据。

需要说明的是，由于中子发生器11和探测器12与煤流16(煤样)之间尽可能离得较近(大约为1cm～2cm)，并且因为输送带17上煤样不够厚，不足以使14MeV中子慢化成热中子，故在中子发生器11与煤样之间添加了慢化体，该慢化体为慢化剂铅。在探测器12与中子发生器11之间设置的反射屏蔽块15则为重金属屏蔽块，可以防止探测器12上的探头被活化。

由于，氦三管13放置于中子发生器11的下方，在进行上述煤样成分测量的过程中可避免煤样的不同对氦三管13计数产生影响。而石墨14设置于中子发生器11、探测器12、氦三管13外围，用于做反射层，能够将逃逸到减速层外的中子反射回去，防止它们的散失，以提高反应效率，并且具有良好的散射性质，吸收中子少，能有效提高热中子的强度。

此外，需要说明的是，在本实用新型公开的测量机构上，慢化体的材料选择极为重要。在脉冲中子瞬发γ分析技术中，要求快慢中子的注量比率要达到尽可能的使快慢谱的计数特征峰都能明显的反应出来，这就要求慢化材料和厚度选择适宜。因此，设置于中子发生器11的上方的慢化体为采用铅和聚乙烯的慢化材料，其厚度比值为1∶0.6，总厚度为6cm(厘米)左右。

而探测器12则为溴化镧探测器，在该探测器12和中子发生器11之间的反射屏蔽块15为重金属屏蔽块，且为重金属铅做的屏蔽，该铅块厚度为15cm，可防止探头被活化。但是，本实用新型对于上述部件的具体构成并不仅限于此，例如，关于反射屏蔽块15也可以是其他与重金属铅具有相同功效的重金属；慢化体也可以单独为慢化剂铅。

通过上述本实用新型公开的测量机构，采用中子活化技术对输送带上的煤流进行在线检测，并通过探测器进行转换能够及时提供煤质成分的检测数据，使分析能够及时的进行从而得到分析结果。由于不受人为因素的影响，不仅能够对全煤流及全部主要元素及时得到检测和分析的结果，而且所得到的结果也是准确的。

上述本实用新型公开了一种煤质成分在线检测装置的测量机构，在该测量结构的基础上，本实用新型还公开了一种具有该测量机构的煤质成分在线检测装置，该在线检测装置中的测量机构同样设置于输送带17的下方。

请参阅附图2，为本实用新型公开的一种煤质成分在线检测装置的结构示意图，主要包括：上述本实用新型实施例公开测量机构21、电控系统22、数据处理系统23和显示系统24。

电控系统22分别与测量机构21中的中子发生器11和探测器12连接，用于控制中子发生器11和探测器12的开启和关闭。

同时，测量机构21中的探测器12与数据处理系统23也相连接，该数据处理系统23用于获取在探测器12中转化后的电脉冲信号，并对其进行分析，然后将分析所得的结果发送至与该数据处理系统23连接的显示系统24上进行显示。

基于上述各部件的组成和工作原理，在线检测装置进行煤质成分测量和分析的过程主要为：

电控系统22控制中子发生器11和探测器12的开启和关闭，在中子发生器11开启时，产生14MeV(兆电子伏)快中子，然后通过慢化体的慢化，形成一定比例的脉冲快热中子，快中子与输送带17上的煤样中的C、O等核素发生非弹性散射反应，产生非弹性散射γ射线；再通过探测器12接收利用热中子与煤样中的其它主要元素的俘获反应产生瞬发特征γ射线(俘获γ射线)和非弹性散射γ射线，并通过探测器12将这些射线转化为电脉冲信号，然后经过放大后通过电缆由数据处理系统23接收。

在数据处理系统23中进行γ能谱分析，由于在煤样中的碳、氧、氢、氮、硅、硫、铝、钛、铁、钾、钠和钙(C、O、H、N、Si、S、Al、Ti、Fe、K、Na和Ca)等元素，对于每一种确定的核素，都以一定的几率发出具有某特征能量的γ射线，根据特征γ射线的能量和强度，即可确定被测介质中存在的核素及含量。因此，本实用新型公开的在线检测装置即基于上述机理，在数据处理系统中利用热中子俘获反应分析煤中的H、N、Si、S、Al、Ti、Fe、K、Na和Ca等10种元素，并利用快中子非弹性散射反应分析煤样中的碳和氧元素，从而实现煤质的全元素分析。最后，在将分析所得到的结果发送至显示系统24上进行显示。

需要说明的是，该测量机构21与上述实施例中公开的测量结构相同，并且具有相同的工作原理，因此这里不再赘述。

通过上述本实用新型公开的煤质成分在线检测装置以及其测量机构，使中子发生器和探测器通过电缆将检测到的信号输出，再经由数据处理系统和显示系统的分析，显示出输送带上煤质成分的检测结果。能够及时提供煤质成分的检测数据和分析结果而不受人为因素的影响，从而及时、准确的得到煤样检测和分析的结果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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

1.一种煤质成分在线检测装置的测量机构，设置于运送煤流的输送带下方，其特征在于，包括：

中子发生器；

位于所述中子发生器一侧的探测器；

设置于所述中子发生器与所述探测器之间的反射屏蔽块；

2.根据权利要求1所述的测量机构，其特征在于，所述探测器为可探测伽马射线的溴化镧探测器。

3.根据权利要求1所述的测量机构，其特征在于，所述慢化体为慢化剂铅材料构成。

4.根据权利要求1所述的测量机构，其特征在于，所述慢化体为铅和聚乙烯材料构成，所述铅和聚乙烯的厚度比值为1∶0.6，所述慢化体的总厚度为6厘米。

5.根据权利要求1所述的测量机构，其特征在于，所述反射屏蔽块为重金属屏蔽块。

6.根据权利要求5所述的测量机构，其特征在于，所述重金属屏蔽块为重金属铅屏蔽块，所述重金属铅屏蔽块的厚度为15厘米。

7.一种煤质成分在线检测装置，其特征在于，包括：权利要求1所述的测量机构；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述探测器为可探测伽马射线的溴化镧探测器。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数据处理系统进行的处理为伽马射线能谱分析处理。