CN2496019Y

CN2496019Y - 煤样品容器及由煤样品容器组成的煤质检测装置

Info

Publication number: CN2496019Y
Application number: CN 01263072
Authority: CN
Inventors: 陈志林; 赵景岐; 姜雄义
Original assignee: SHUNFA INST OF SCIENCE AND TECHNOLOGY APPILICATION NANJING
Current assignee: SHUNFA INST OF SCIENCE AND TECHNOLOGY APPILICATION NANJING
Priority date: 2001-09-30
Filing date: 2001-09-30
Publication date: 2002-06-19
Anticipated expiration: 2011-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种煤质分析用的煤样品容器和煤质检测装置。煤样品容器是圆柱体,内有两层锥体,煤质检测装置包括有中子源周围设有屏蔽体,该体内置有中子源传送管道。煤样品容器一端对应中子源屏蔽体,另一端对应探测器,传动装置与容器配合,探测器除与液氮贮存器连接外,还依次连接前置放大器、主放大器、多通道分析器一计算机数据获取与处理器。本实用新型解决了能用一个探测器进行多参数测量且精度高。适用于不同场合的煤质、有色、黑色金属冶炼、水泥、矿产等领域的元素在线或取样分析。

Description

煤样品容器及由煤样品容器组成的煤质检测装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，特别是一种矿物质量检测装置，尤其是一种煤中的灰份、水份、挥发份、含硫量、含碳量和发热量的检测装置。

二、背景技术

传统的煤质分析方法工艺烦琐，耗费大量时间，代表性较差，累计误差大，不能连续测量，不能用分析得到的数据及时控制生产流程，难于适应现代化生产和管理的需求。因此，长期以来，煤碳生产和使用单位迫切需要一种能够适应现代化生产管理要求的煤质分析方法。生产实践的需要是科学研究的先导，二十世纪七十年代开始，国内外一些单位先后研究发展了核与非核方法煤质在线分析或取样分析系统。最先出现的是单参数测量仪，如低能X射线背散射灰分仪、闪烁探器测碳仪、快中子—γ射线透射法测水仪等等。这些单参数测量仪，只能测一个参数，不能同时测定煤的工业分析必须测的全部参数，即碳、灰、水、挥发分和发热值。为克服单参数测量仪的不足，国内外又研究开发多参数煤质分析检测装置，如美国研制出多参数的CONA系统。该系统由²⁵²cf中子源和N型高纯锗探测器，超热中子探测器及微波测水仪组成，它能同时测定灰分、水分、含硫量、发热量及灰分的化学组成，能测定C、H、CI、N、Si、Al、Ca、Fe、Ti、K、Na等元素。它能够适应现代化生产和管理的需要。美国多参数的CONA系统优点是效率高，不足是精度还不能满足高标准要求，且结构应用两个探测器，即高纯锗探测器和碘化钠(NaI)探测器。因此能用一个探测器测多元素，且精度高的煤质检测装置的开发研究就成为现代化生产和管理客观需要。

三、发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够进行多参数测量，测量结果精度高的煤质检测装置。该装置改变了美国CONAC系统采用两个探测器(也就两个传感器)的技术状况，而采用一个探测器就能够进行多参数测量分析，既能对硫进行的测定，又能对灰分中等元素进行测定，其性价格比高于美国CONAC系统。也就是说本实用新型的目的在于提供一种能够用一种探测器进行多参数测量，且测量结果精度高的煤质检测装置。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：煤质样品容器，它是一个圆柱形壳体，圆柱形壳体轴线位置上置有为屏蔽快中子用的至少两种不同质材料制成的锥体，其中一种锥体约位于圆柱形壳体中心，该锥体上置有能够放置中子源的凹槽。

由煤质样品容器组成的煤质检测装置，它包括有步进电机、中子源屏蔽体、中子源、煤样品容器、煤的传动装置、高纯锗探测器、前置放大器、主放大器、多通道分析器—计算机数据获取与处理器和液氮贮存器。它们的位置或连接关系是：中子源周围置有中子源屏蔽体，中子源通过步进电机和丝杠置于煤样品容器的中心，也就是煤样品容器的一端对应中子源屏蔽体，煤样品容器的另一端对应高纯锗探测器，传动装置与煤样品容器相配合，高纯锗探测器依次连接前置放大器，主放大器、多通道分析器—计算机数据获取与处理器，高纯锗探测器还与液氮贮存器相连接，前述的中子源屏蔽体、煤样品容器和高纯锗探测器三者排列在一条直线上，也就是三者同轴。

中子源屏蔽体是由石腊作成的圆柱形，石腊外为工程塑料聚丙烯，圆柱形体的轴线处设有可供中子源从贮存位置到工作位置用的传输管道高纯锗探测器置于圆柱形屏蔽体的中心。屏蔽体外层为聚丙烯，依次是碳化硼层、铅层，最内一层是有机玻璃层或聚丙烯。中子源为锎-252中子源、镅—铍中子源(241Am-B中子源)氘—氘d-T)中子发生器和氘—氘(d-d)中子发生器，其中子产额为1×10⁸中子/秒以上。煤的传动装置采用自动控制轨道滑车式。

煤质分析原理与过程是：步进电机驱动丝杠，把装在丝杠顶端的中子源从贮存位置送进煤样品容器的中心(也就是工作位置)。中子源发出的快中子平均能量为2.5Mev，快中子进入煤样品以后，与煤中的各种元素(主要是氢元素)的原子核发生弹性或非弹性碰撞，逐渐损失能量，慢化成熟中子，其能量为0.025ev。热中子又被各种元素的原子核吸收，产生热中子辐射俘获反应，生成处于激发的复合核，激发态的寿命为10^-13-10^-12秒。当复合核从激发态通过γ跃迁的方式向基态退激发时，就发出瞬发γ射线。由于不同元素形成的复合核退激发时发出的瞬发γ射线具有不同的能量，这种γ射线称为该元素的特征γ射线，而特征γ射线的强度与发射该射线的元素在煤样品中的含量成正比。用具有高分辨率的高纯锗探测器探测到瞬发γ射线，经过电荷灵敏前置放大器、主放大器等电子线路放大成形后到多通道分析器—计算机数据获取与处理器，在计算机监视屏幕上形成能谱。在能谱中出现由煤样品中的各主要元素发射的瞬发γ射线的谱线，即各特征γ射线峰。用计算机分析各特征峰的能量和量和强度，根据特征峰的能量确定发射该射线的元素的种类，根据特征的强度(即峰面积)确定元素的含量。然后再根据元素含量计算出灰分、水量、含硫量和发热量。从开始测前计算出这些指标大约需12分钟。

该由煤样品容器组成的煤质检测装置有如下有益效果：①可同时进行多种元素测量：如煤中的灰分水分、挥发分、含硫量、含碳量和发热量。这是因为采用了瞬发γ中子活化分析技术。锎-252中子激发出的快中子射入煤样品与样品中各元素，主要是氢的原子核发生弹性或非弹性碰撞(或散射)，逐渐损失能量，被慢化成热中子，并被煤各元素的核俘获，生成处于激发状态的复合核，其寿命为10^-13-10^-12秒。当复合核通过γ跃迁的方式退激发时，发射出瞬发γ射线。不同元素发出的特征γ射线能量也不同，而且特征γ射线的强度与发射该射线的元素含量成正比。用高分辨率的高纯锗探测器测量样品被中子照射后发的瞬发γ射线能谱，用计算机数据获取与处理器，对能谱的各特征γ射线进行能量和强度分析。根据射线峰的能量确定某元素的种类，根据射线的强度，(即特征峰的面积)确定该元素的含量。然后根据测得的煤中各元素的含量计算出煤中的灰分、水分、挥发分含硫量、含碳量和热量，给出煤的工业分析的各项指标；②测量结果精度高；

瞬发γ能谱煤质分析的精度

项目	测量范围	分析精度
项目	测量范围	分析精度	全硫	0.3-1.0	0.07-0.10
1.0-2.0	0.10-0.15			0.3-1.0	0.07-0.10
1.0-2.0	0.10-0.15	＞2.0		0.20-0.30
灰分	5-15	＞2.0		0.20-0.30	0.30-0.5
	5-15	15-30	0.5-0.7		0.30-0.5
	＞30	15-30	0.5-0.7	0.7-1.0
	＞30	全碳	20-90	0.7-1.0	0.8-1.0

③结构简单，本实用新型只用了一个探测器，同国外、国内其他装置用两个或以上的探测器比，用一个探测器就能测得多元素指标。本实用新型不但可用于样品分析，还可以用于传送带上输煤的在线分析和煤堆插入式煤质分析以及钻孔中的煤质快速分析(即煤田测井)。还可以用有色金属冶炼；水泥生产过程，黑色金属冶炼过程、电厂、矿山等领域的快速元素在线或取样分析。

四、附图说明

下面结合附图结合实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。

附图1是本实用新型煤样品容器纵剖面结构示意图。

附图2是本实用新型由煤样品容器组成的煤质检测装置结构示意图。

五、具体实施方式

实施例1

煤样品容器它既要装中子源，又要装煤样品，它是一个圆柱形壳10，空腔用于装煤是用工程塑料制成。圆柱体内轴线位置设有两层锥体，外层锥体是由聚丙烯12制成，内层锥体是由铅11制成。锥体作为屏蔽快中子用。铅锥体约位于圆柱的中心，在该锥体上置有凹槽，该凹槽为中子源工作位置。

实施例2

由煤样品容器组成的煤质检测装置，它包括有步进电机1、中子源3、中子源屏蔽体2、煤样品容器4、煤传动装置5、高纯锗探测器、前置放大器6、主放大器、多通道分析器7—计算机数据获取与处理器8和液氮贮存器9。不工作时中子源3置于中子源屏蔽体2内，当工作时，通过步进电机1和丝杠装中子源3通过中子源屏体2送到煤样品容器4内，也就是煤样品容器4的一端对应中子源屏蔽体2，且有一定距离，煤样品容器4另一端对应高纯锗探测器6，且中子源屏蔽体2、煤样品容器4和高纯锗探测器6三者排列在一条线上，也就是三者同轴。煤传动装置5与煤样品容器4相配合，保证煤样品的正常送到以便测量。高纯锗探测器依次连接前置放大器和主放大器、多通道分析器7—计算机数据获取与处理器8，此外，高纯锗探测器6还与液氮贮存器9相连接，其中中子源屏蔽体2是由工程塑料聚丙烯制成，其内部装有石腊也成圆柱形，圆柱轴线处置有不锈钢管，可供中子源3从贮存位置到工作位置的传输用的管道。其中高纯锗探测器6置于屏蔽体的中心，屏蔽体为圆柱形，屏蔽体外层为聚两烯，中间为铅，在聚丙烯和铅中间是一层碳化硼，屏蔽体的最内层为聚丙烯。其中煤的传动装置采用自动控制轨道滑车式。其中中子源3是锎-252中子源。其中煤样品容器4是由实施例1组成。其中多通道分析器—计算机数据获取与处理器是ACCUpel·型获取接口插入计算机，计算机为通用机

实施例3

煤质检测装置结构同实施例2，其中子源3为镅—铍中子源(24/Am-B))中子源。

实施例4

煤质检测装置结构同实施例2，其中高纯锗探测器屏蔽体最内层为有机玻璃(聚丙烯)。

实施例5

煤质检测装置结构同实施例2，其中子源3为氘—氘(α-T)中子源发生器。

实施例6

煤质检测装置结构实施例2，其中子源3为氘—氘(α-α)中子源。

Claims

1.一种煤样品容器，该容器是一个圆柱形壳体，其特征在于圆柱形壳体轴线位置置有至少两种不同质材制成的锥体，其中一种锥体约位于圆柱形壳体中心，该锥体上有一置有中子源的凹槽。

2.根据权利要求1所述的煤样品容器，其特征在于锥体材料是具有屏蔽快中子作用的聚丙烯、铅。

3.一种由权利要求1所述的煤样品容器组成的煤质检测装置，其特征在于它包括有步进电机、中子源屏蔽体、中子源、煤样品容器，煤样品容器传动装置、高纯锗探测器、前置放大器、主放大器、多通道分析器—计算机数据获取与处理器和液氮贮存器；中子源周围置有中子源屏蔽体，中子源通过步进电机和丝杠置于煤样品容器的中心，煤样品容器一端对应于中子源屏蔽体，另一端对应于高纯锗探测器，传动装置与煤样品容器相配合，高纯锗探测器依次连接前置放大器、主放大器、多通道分析器—计算机数据获取与处理器，高纯锗探测器还与液氮贮存器相连接，且中子源屏蔽体、煤样品容器和高纯锗探测器三者同轴。

4、根据权利要求3所述的煤质检测装置，其特征在于中子源屏蔽体为石腊圆柱形，石腊外层为工程塑料聚丙烯，圆柱体轴线处设有可供中子源从贮存位置到工作位置的传输用管道不锈钢管。

5、根据权利要求3所述的煤质检测装置，其特征在于高纯锗探测器置于屏蔽体的中心，屏蔽体为圆柱形，屏蔽体外层为聚丙烯，中间为铅，在聚丙烯和铅中间为一层碳化硼，屏蔽体的最内层为聚乙烯或有机玻璃。

6、根据权利要求3所述的煤质检测装置，其特征在于中子源可为锎-252中子源、镅—铍中子源(²⁴¹/Am-B中子源)氘-氚(α-T)中子发生器和氘—氘(α-α)中子发生器，其中子产均为1×10⁸中子/秒以上。

7、根据权利要求3所述的煤质检测装置，其特征在于传动装置采用自动控制轨道滑车式。