CS261622B1

CS261622B1 - A method of eliminating the influence of interfering admixtures in coal ash in determining the ash content and calorific value of coal

Info

Publication number: CS261622B1
Application number: CS861355A
Authority: CS
Inventors: Tomas Ing Csc Cechak; Jan Ing Csc Hally; Ladislav Ing Simon
Original assignee: Cechak Tomas; Hally Jan; Ladislav Ing Simon
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS135586A1

Abstract

Řešení se týká eliminace vlivu rušivých příměsí v popelu uhlí při stanovení obsahu popela v uhlí a jeho výhřevnosti spektrální radionuklidovou rentgen-fluorescenění analýzou. Řešení spočívá v tom, že vzorek uhlí se ozáří nejdříve zářením radionuklidu 545Fe a proporcionálním detektorem se změří charakteristické záření vápníku, případně síry a zpětně rozptýlené záření 55Fe, načež se vzorek ozáří radionuklidem 238Pu a Změří se charakteristické záření železa, popřípadě jiných prvků s vyšším protonovým číslem a rozptýlené záření 238Pu, a získané hodnoty v pecích charakteristického záření vápníku, železa a eventuálně dalších prvků a v pících rozptýleného záření S5Fe a 238Pu se korelačně vyhodnotí. Z takto naměřeného obsahu popela se může z předem stanovené regresní vzájemnosti mezi obsahem popela a spalným teplem vyhodnotit údaj o výhřevnosti daného druhu uhlí. Metoda je jednoduchá a rychlá, vhodná zvláště do báňských provozů.The solution concerns the elimination of the influence of interfering impurities in coal ash when determining the ash content in coal and its calorific value by spectral radionuclide X-ray fluorescence analysis. The solution consists in that the coal sample is first irradiated with radiation of the radionuclide 545Fe and the characteristic radiation of calcium, possibly sulfur and backscattered radiation of 55Fe are measured with a proportional detector, after which the sample is irradiated with the radionuclide 238Pu and The characteristic radiation of iron, possibly other elements with a higher proton number and scattered radiation of 238Pu are measured, and the values obtained in the furnaces of the characteristic radiation of calcium, iron and possibly other elements and in the peaks of scattered radiation of S5Fe and 238Pu are correlated. From the ash content measured in this way, the data on the calorific value of the given type of coal can be evaluated from the predetermined regression relationship between the ash content and the calorific value. The method is simple and fast, especially suitable for mining operations.

Description

(54) Způsob eliminace vlivu rušivých příměsi v popelu uhlí při stanovení obsahu popela a výhřevnosti uhlí(54) Elimination of the influence of interfering impurities in coal ash in the determination of ash content and coal calorific value

22

Řešení se týká eliminace vlivu rušivých příměsí v popelu uhlí při stanovení obsahu popela v uhlí a jeho výhřevnosti spektrální radionuklidovou rentgen-fluorescenění analýzou. Řešení spočívá v tom, že vzorek uhlí se ozáří nejdříve zářením radionuklidu ^{54 55}Fe a proporcionálním detektorem se změří charakteristické záření vápníku, případně síry a zpětně rozptýlené záření ⁵⁵Fe, načež se vzorek ozáří radionuklidem ²³⁸Pu _{a Z}měří se charakteristické záření železa, popřípadě jiných prvků s vyšším protonovým číslem a rozptýlené záření ²³⁸Pu, a získané hodnoty v pecích charakteristického záření vápníku, železa a eventuálně dalších prvků a v pících rozptýleného záření ^S5Fe a ²³⁸Pu se korelačně vyhodnotí. Z takto naměřeného obsahu popela se může z předem stanovené regresní vzájemnosti mezi obsahem popela a spalným teplem vyhodnotit údaj o výhřevnosti daného druhu uhlí. Metoda je jednoduchá a rychlá, vhodná zvláště do báňských provozů.The solution concerns elimination of influence of interfering impurities in coal ash in determination of ash content in coal and its calorific value by spectral radionuclide X-ray fluorescence analysis. The solution consists in that the coal sample is irradiated first with radiation of the radionuclide ^{54 55} Fe and the characteristic radiation of calcium or sulfur and the back-scattered radiation ⁵⁵ Fe is measured by means of a proportional detector, then the sample is irradiated with radionuclide ²³⁸ Pu _{and Z.} other elements with a higher proton number and ²³⁸ Pu scattered radiation, and the values obtained in characteristic furnaces of calcium, iron and possibly other elements and ^S5 Fe and ²³⁸ Pu scattered radiation are correlated. From the measured ash content, an indication of the calorific value of a given type of coal can be evaluated from a predetermined regression between the ash content and the calorific value. The method is simple and fast, especially suitable for mining operations.

2B16222B1622

Vynález se týká způsobu eliminace vlivu vápníku, železa, případně jiných prvků při stanovení výhřevnosti uhlí a obsahu popela v uhlí metodou spektrální radionuklidové rentgenfluorescenční analýzy.The present invention relates to a method of eliminating the influence of calcium, iron or other elements in determining the calorific value of coal and the ash content of coal by the method of spectral radionuclide X-ray fluorescence analysis.

V současné době existují jak klasické metody chemické analýzy uhlí, tak fyzikální způsoby, včetně metod radiometrických. Zejména metody rentgenfluorescenční analýzy používají k její realizaci analyzátory stacionární — pro laboratoře a analyzátory přenosné — pro provoz. U stacionárních rentgenfluorescenčních analyzátorů se používá jako zdrojů záření X rentgenových trubic. Jsou nepřenosné a prakticky nepoužitelné v podmínkách přímo in sítu. Analyzátory s polovodičovou detekcí jsou rovněž stacionárního typu. Analyzátory se scintilační detekcí nelze použít např. pro stanovení veškeré síry v uhlí. Analyzátory s proporcionálním detektorem naopak jsou vhodnými pro stanovení obsahu popela i síry, ale doposud se neuvažují všechny hlavní složky, jež ovlivňují stanovení obsahu popela v uhlí, tj. vápník, železo, případně síra, ale i další těžší prvky, jež se mohou v popelu uhlí vyskytovat. A právě tyto hlavní složky ovlivňují aplikovatelnost dané metody z hlediska přesnosti stanovení obsahu popela i výhřevností. Všechny dosavadní rentgenfluorescenční způsoby, včetně všech v současnosti používaných rentgenfluorcscenčních analyzátorů, výše uvedený vliv rušivých příměsí v popelu, jako je vápník, železo, síra i jiné těžší prvky, při přímém stanovení obsahu popela v uhlí v provozních podmínkách neuvažují, včetně způsobů a měřicích zařízení podle vynálezů CS AO č. 240 870, CS AO 235 723 a ani neuvažují údaj o výhřevnosti z naměřeného obsahu popela.There are currently both classical methods of chemical analysis of coal and physical methods, including radiometric methods. In particular, X-ray fluorescence analysis methods use stationary analyzers - for laboratories and portable analyzers - for operation. In stationary X-ray fluorescence analyzers X-ray tubes are used as radiation sources. They are non-transferable and virtually unusable under in-situ conditions. Semiconductor detection analyzers are also of stationary type. Scintillation detection analyzers cannot be used, for example, to determine all sulfur in coal. Analyzers with a proportional detector, on the other hand, are suitable for the determination of ash and sulfur content, but not all the main components that affect the determination of ash content in coal, ie calcium, iron or sulfur, but also other heavier elements that may coal. It is these main components that influence the applicability of the method in terms of both the determination of ash content and calorific value. All existing X-ray fluorescence methods, including all X-ray fluorescence analyzers currently in use, do not consider the abovementioned impact of ash contaminants such as calcium, iron, sulfur and other heavier elements when directly determining coal ash content under operating conditions, including methods and measuring equipment according to the inventions of CS AO No. 240 870, CS AO 235 723 and do not even consider the calorific value from the measured ash content.

Stávající nedostatky v současné měřicí technice se zaměřením na využití v provozních podmínkách odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podsata spočívá v tom, že vzorek uhlí se ozáří nejdříve zářením radionuklldu ⁵⁵Fe a změří se charakteristické záření vápníku, případně síry, kterjá bývá hlavně v hnědém uhlí ve větších koncentracích a pak zpětně rozptýlené záření ⁵⁵Fe. Pak se vzorek uhlí ozáří radionuklidem 238p_u a změří se charakteristické záření železa, případně i charakteristické záření dalších přítomných prvků a rozptýlené záření ^z38Pu. Takto získané hodnoty ploch píků charakteristického záření vápníku, železa, eventuálně dalších prvků a píků rozptýleného záření ⁵⁵Fe a ²³⁸Pu se korelačně vyhodnotí. Z takto naměřeného obsahu popela se následně vyhodnotí z korelačního vztahu popel — spalné teplo údaj o výhřevnosti daného druhu uhlí. Výhodou způsobu podle vynálezu je rychlost a spolehlivost stanovení obsahu popela v uhlí i jeho výhřevnosti přímo v provozních podmínkách. Způsobem podle vynálezu naměřené údaje, vyjádřené v počtech impulsů v pících vápníku, železa, případně síry a dalších prvků a rozptýlené záření obou zářičů, jsou vyhodnoceny tak, aby v údaji o obsahu popela ve vzorku uhlí byl zahrnut dosud opomíjený vliv vápníku, železa, síry i dalších prvků. Ve srovnání s údaji chemické analýzy je možné regresní závislosti při stanovení obsahu popela zpracovat do výpočetního programu a prostřednictvím mikroprocesorové techniky vyjadřovat jednak obsah popela v procentech už po eliminaci výše uvedených rušivých vlivů vápníku, železa, síry i dalších prvků např. přímo na displeji analyzátoru, jednak informace o výhřevnosti.Existing shortcomings in the current measurement technology with a focus on use in operating conditions are eliminated by the method according to the invention, whose subset is that the coal sample is first irradiated with radiation of ⁵⁵ Fe Fe radionuclide and the characteristic radiation of calcium or sulfur is measured. at higher concentrations and then backscattered ⁵⁵ Fe radiation. Then, the sample was irradiated with carbon radionuclide 238P _u and measuring the characteristic radiation of iron, or the characteristic radiation of other elements present and scattered radiation ^z38 Pu. The peak areas of the characteristic radiation of calcium, iron, possibly other elements and the scattered radiation peaks of ⁵⁵ Fe and ²³⁸ Pu thus obtained are correlated. From the measured ash content, the value of the calorific value of a given type of coal is then evaluated from the ash-combustion heat correlation relationship. The advantage of the process according to the invention is the speed and reliability of the determination of the ash content in coal and its calorific value directly in the operating conditions. According to the method according to the invention, the measured data, expressed in the counts of pulses in calcium, iron or sulfur and other elements and the scattered radiation of both emitters, are evaluated so that the ash content in the coal sample includes the neglected influence of calcium, iron, sulfur. and other elements. Compared to the data of chemical analysis, the regression dependence can be processed into a computer program for the determination of ash content and by means of microprocessor technology it can be expressed as a percentage of ash already after eliminating the above mentioned disturbing effects of calcium, iron, sulfur and other elements eg on the other hand, information about the calorific value.

Účinky vynálezu lze seznat z tabulky výsledků analýzy několika vzorků uhlí, provedené klasickou chemickou analýzou a metodou podle vynálezu.The effects of the invention can be seen from the table of results of analysis of several coal samples carried out by classical chemical analysis and the method according to the invention.

Příklad provede n íExecution example

Metodou podle vynálezu byl obsah popela v uhlí srovnán s výsledky chemické analýzy u 15 vzorků černého uhlí a z předem zhotovené regresní závislosti daného druhu uhlí stanovena hodnota jeho výhřevnosti.By the method according to the invention, the ash content of coal was compared with the results of chemical analysis of 15 samples of hard coal and its calorific value was determined from a pre-made regression dependence of the given type of coal.

2B1B222B1B22

TABULKA počet analýza podle vynálezu vzorků A^d(%) Qi (MJ) popel výhřevnost analýza chemická odchylkaTABLE number analysis according to the invention samples A ^d (%) Qi (MJ) ash calorific value analysis chemical deviation

A^d (%) Q2(MJ) Q(MJ) popel výhřevnostA ^d (%) Q2 (MJ) Q (MJ) ash calorific value

1 1 14,87 14.87 27,19 27.19 2 2 17,49 17.49 26,25 26.25 3 3 19,43 19.43 25,7 25.7 4 4 23*94 23 * 94 23,92 23.92 5 5 26,51 26.51 22,90 22.90 6 6 26,86 26.86 22,98 22.98 7 7 34,31 34.31 20,18 20.18 8 8 38,98 38.98 18,50 18.50 9 9 40,83 40.83 17,9 17.9 10 10 41,19 41.19 17,77 17.77 11 11 43,67 43.67 16,88 16.88 12 12 44,06 44.06 16,70 16.70 13 13 45,54 45.54 16,13 16.13 14 14 49,2 49.2 14,81 14.81 15 15 Dec 51,09 51.09 14,2 14.2

14,79 14.79 27,01 27.01 —0,18 —0.18 16,57 16.57 27,09 27.09 0,84 0.84 18,79 18.79 25,92 25.92 0,22 0.22 25,00 25,00 23,66 23.66 —0,26 —0.26 26,98 26.98 22,94 22.94 —0,05 —0.05 26,92 26.92 22,96 22.96 -0,02 -0.02 35,39 35.39 19,88 19.88 -0,30 -0.30 40,90 40.90 17,88 17.88 -0,62 -0.62 39,88 39.88 18,25 18.25 0,35 0.35 41,7 41.7 17,59 17.59 —0,18 —0.18 43,88 43.88 16,80 16.80 —0,08 —0.08 44,03 44.03 16,74 16.74 0,04 0.04 48,56 48.56 15,82 15.82 —0,31 —0.31 48,18 48.18 15,23 15.23 —0,31 —0.31 50,48 50.48 14,4 14.4 0,2 0.2

Claims

The comparison shows that for ash contents in coal the error in the determination of ash according to the invention does not exceed ± 1.5% in absolute terms and the error in the determination of calorific value does not exceed ± 5%.

The assay according to the invention is primarily intended for operating mining conditions.

pBedm & t

Method of elimination of influence of interfering impurities in coal ash in determination of its calorific values based on ash content determination by spectral radionuclide X-ray fluorescence analysis, characterized in that the coal sample is first irradiated with radiation of ⁵⁵ Fe radionuclide. radonuclide We, whereupon the coal sample is irradiated with radiation of ²³⁸ Pu radionuclide and grain. the characteristic iron radiation and the invention of other elements with a higher proton number, such as titanium and ²³⁸ Pu scattered radiation, and the values obtained in the peaks of the characteristic radiation of calcium, iron and possibly sulfur and in the scattered radiation ⁵⁵ Fe _and 238p _are correlated The measured calorific value of the measured type of coal is correlated from the predetermined regression dependence between the ash content and the heat of combustion.