PL213233B1 - Sposób ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu transportowanym na przenośnikach, zwłaszcza z taśmami zbrojonymi stalowymi linkami - Google Patents

Abstract

Wynalazek zapewnia możliwość ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu transportowanym przenośnikami, zwłaszcza z taśmami zbrojonymi linkami stalowymi. Istotą sposobu jest na naświetlenie od góry promieniowaniem gamma powierzchni węgla transportowanego przenośnikiem, korzystnie pod kątem 45° i rejestracja ilości impulsów w wiązce przechodzącej przez węgiel i taśmę przenośnika, jednocześnie w dwóch geometriach pomiarowych: geometrii absorpcji promieniowania, w której detektor (4) zlokalizowany jest zasadniczo w osi wiązki promieniowania pierwotnego oraz w geometrii rozpraszania tego promieniowania, w której detektor (5) zlokalizowany jest w położeniu zasadniczo prostopadłym do osi wiązki promieniowania pierwotnego. Energia źródła promieniowania (3) jest tak wybrana, że masowe współczynniki absorpcji tego promieniowania dla materii węglowej i dla części mineralnej są znacząco zróżnicowane, korzystnie z przedziału 30 - 70 keV.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu transportowanym na przenośnikach, zwłaszcza z taśmami zbrojonymi stalowymi linkami, przydatny w szczególności w górnictwie i energetyce w celu badania jakości węgla brunatnego lub kamiennego w trakcie jego transportu.

Znane są sposoby do ciągłych pomiarów zawartości popiołu w węglu transportowanym na przenośnikach taśmowych wyposażonych w zwykłe, niezbrojone taśmy. Przykładowo, z polskiego opisu patentowego o numerze PL 176541 znany jest sposób polegający na tym, że pomiar zawartości popiołu w strudze węgla dokonuje się, bez jej uprzedniego formowania, przez dwukrotny i jednoczesny pomiar co najmniej dwoma detektorami natężenia promieniowania X lub gamma, wstecznie rozproszonego przez węgiel, względnie liczby zliczonych w ustalonym czasie impulsów. Odległości detektorów do mierzonego obszaru strugi węgla różnią się o stałą wartość. Następnie dla każdych co najmniej dwóch zmierzonych wartości natężenia lub liczby zliczonych impulsów, wylicza się zawartość popiołu z równania kalibracji, którego postać i stałe współczynniki wyznacza się w procesie wzorcowania. Dodatkowo, na przykład z polskiego opisu patentowego o numerze PL 186197 znany jest sposób, w którym pomiar oparty jest o radiometryczne pomiary promieniowania gamma. Sposób polega na tym, że w porcjach węgla wyznaczonych przez stałe długości przenośnika taśmowego, oddzielnie i bez wzajemnego zakł ócania rejestruje się masy próbek cią g ł ych i w oparciu o co najmniej dwa popiołomierze różniące się od siebie mierzonymi bezpośrednio parametrami albo różniące się od siebie energią kwantów promieniowania, zlicza się liczbę impulsów wytworzonych w sondach. Sygnały czasowe trwania sekwencji, masę próbki ciągłej oraz liczby impulsów przesyła się do jednostki komputerowej, do której przesyła się także sygnał czasu rozpoczęcia i zakończenia cyklu. Następnie oblicza się zawartość siarki i popiołu z równań, ustalonych wcześniej w procesie wzorcowania i wylicza się ich średnie wartości dla zdeklarowanej liczby porcji węgla albo czasu trwania pomiaru.

Powyżej przedstawione sposoby nie znalazły szerokiego zastosowania w przemyśle, a dodatkowo są całkowicie nieprzydatne w przypadku dokonywania pomiarów na przenośnikach, w których taśma zbrojona jest linkami stalowymi, a granulacja węgla oraz duża prędkość taśmy przenośnika uniemożliwia wyrównywanie strugi węgla lub stosowanie jakichkolwiek elementów stykających się z węglem. W znanym stanie techniki możliwości ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu na przenośnikach z taśmą zbrojoną linkami stalowymi ograniczone są wyłącznie do sposobów neutronowych, które są kosztowne zarówno w fazie zakupu, jak i eksploatacji oraz uciążliwe w stosowaniu ze względu na problemy wynikające z konieczności stosowania zabezpieczeń przeciwko promieniowaniu.

Istota sposobu ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu transportowanym na przenośnikach, zwłaszcza z taśmami zbrojonymi stalowymi linkami, polega na tym, że na warstwę węgla transportowanego przenośnikiem kieruje się wiązkę promieniowania gamma ze źródła promieniowania o energii tak wybranej, że masowe współczynniki absorpcji tego promieniowania dla materii wę glowej i dla części mineralnej są znacząco zróżnicowane. Korzystnie energia źródła promieniowania wybrana jest z przedziału 30 - 70 keV. Jednocześnie zlicza się, oddzielnie dla geometrii absorpcji promieniowania, w której detektor zlokalizowany jest zasadniczo w osi wiązki promieniowania pierwotnego i oddzielnie dla geometrii rozpraszania tego promieniowania, w której detektor zlokalizowany jest w poł o ż eniu zasadniczo prostopadł ym do osi wi ą zki pierwotnego promieniowania, iloś ci impulsów na jednostkę czasu. Wiązkę promieniowania gamma kieruje się na warstwę węgla pod kątem ostrym tak dobranym, że możliwy jest zarówno pomiar osłabienia wiązki promieniowania jak i pomiar rozproszonego promieniowania. Na podstawie zarejestrowanych ilości impulsów, w oparciu o empiryczne algorytmy przetwarzania zakodowane w układzie przeliczającym, wyznacza się zawartość popiołu w badanej strudze węgla.

W korzystnym wykonaniu wiązkę promieniowania gamma kieruje się na warstwę węgla pod kątem wybranym z przedziału od 30° do 60°, najkorzystniej pod kątem 45° do powierzchni strugi węgla.

Celowym jest również, gdy źródło promieniowania gamma emitujące pierwotną wiązkę naświetlającą transportowaną warstwę węgla umieszczone jest nad badaną strugą, a obydwa detektory promieniowania umieszczone są pod taśmą transportową.

W celu uzyskania wię kszej dokł adnoś ci pomiarów dodatkowo wykorzystuje się sygnał z czujnika mierzącego zmienność wysokości naświetlanej warstwy oraz sygnał z wagi taśmociągowej mierzącej zmienność masy naświetlanej warstwy.

PL 213 233 B1

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia możliwość ciągłego pomiaru zawartości popiołu w wę glu transportowanym przenoś nikami wyposaż onymi w taś my zbrojone linkami stalowymi. Nowy sposób pomiaru jest poza tym stosunkowo prosty i tani w użyciu oraz bezpieczny z punktu widzenia osób przebywających w rejonie dokonywania pomiarów. Sposób znajduje zastosowanie przy pomiarze w strudze węgla o grubości do około 50 centymetrów. Dodatkowo zaproponowany sposób pozwala także na pomiar zawartości popiołu w węglu transportowanym przenośnikami z taśmą zwykłą, niezbrojoną.

Wynalazek został bliżej wyjaśniony w poniższym przykładzie wykonania w oparciu o rysunek przedstawiający schemat blokowy wzajemnej konfiguracji elementów pomiarowych podczas realizacji sposobu.

Na warstwę węgla 1 transportowanego przenośnikiem wyposażonym w taśmę zbrojoną stalowymi linkami 2 kieruje się, najkorzystniej pod kątem 45° do powierzchni strugi węgla, wiązkę promieniowania gamma ze źródła promieniowania 3 o energii około 60 keV, umieszczonego nad strugą węgla 1. Jako źródło promieniowania gamma w przedmiotowym przykładzie zastosowano izotop Am 241 o aktywnoś ci 1 Ci (38 GBq), niemniej dla wykonania skutecznego pomiaru zawartoś ci popiołu w wę glu możliwym jest zastosowanie źródeł o innej energii wybranej z przedziału od 30 do 70 keV tak, że masowe współczynniki absorpcji tego promieniowania dla materii węglowej i dla części mineralnej są znacząco zróżnicowane. Jednocześnie oddzielnie dla każdej z dwóch geometrii pomiarowych: geometrii absorpcji promieniowania, w której detektor 4 usytuowany jest w osi wiązki pierwotnego promieniowania, oraz w geometrii rozpraszania tego promieniowania, w której detektor 5 usytuowany jest w położeniu prostopadłym do osi wiązki pierwotnego promieniowania, zlicza się w każ dym z obu detektorów 4 i 5 ilości impulsów na jednostkę czasu. Obydwa detektory zlokalizowane są pod taśmą transportującą warstwę węgla 1. Na podstawie zarejestrowanych ilości impulsów, w oparciu o empiryczne algorytmy przetwarzania zakodowane w układzie przeliczającym 6, wyznacza się zawartość popiołu w badanej strudze węgla. W realizacji sposobu, będącego przedmiotem niniejszego wynalazku, jako detektory 4 i 5 zastosowano typowe sondy scyntylacyjne, niemniej inne rodzaje dostępnych na rynku detektorów również zapewniają jego skuteczność. Wynalazek obejmuje swoim zakresem również rozwiązania, w których wiązka promieniowania gamma kierowana jest na warstwę węgla pod dowolnym kątem ostrym wybranym korzystnie z przedziału od 30° do 60° i tak dobranym, że możliwy jest jednoczesny pomiar absorpcji i rozproszenia promieniowania pierwotnego. Niewielkie odchylenia kątowe, rzędu kilku stopni, detektorów 4 i 5 od osi promieniowania i kierunku prostopadłego do tej osi, nie wpływają na skuteczność pomiaru według przedmiotowego sposobu.

W odmianach wykonania wynalazku do wyznaczenia zawartoś ci popiołu w analizowanej strudze węgla dodatkowo można wykorzystać sygnał z czujnika mierzącego zmienność wysokości naświetlanej warstwy oraz/lub sygnał z wagi taśmociągowej mierzącej zmienność masy naświetlanej warstwy, czego nie przedstawiono jednak na załączonym rysunku.

Claims (5)

1. Sposób ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu transportowanym na przenośnikach, zwłaszcza z taśmami zbrojonymi stalowymi linkami, polegający na naświetlaniu strugi węgla promieniowaniem gamma i rejestracji ilości impulsów w wiązce przechodzącej przez węgiel i taśmę przenośnika, znamienny tym, że na warstwę węgla (1) transportowanego przenośnikiem kieruje się wiązkę promieniowania gamma ze źródła promieniowania (3) o energii tak wybranej, że masowe współczynniki absorpcji tego promieniowania dla materii węglowej i dla części mineralnej są znacząco zróżnicowane, korzystnie z przedziału 30 - 70 keV, jednocześnie zliczając, oddzielnie dla geometrii absorpcji promieniowania, w której detektor (4) zlokalizowany jest zasadniczo w osi wiązki promieniowania pierwotnego i oddzielnie dla geometrii rozpraszania tego promieniowania, w której detektor (5) zlokalizowany jest w położeniu zasadniczo prostopadłym do osi wiązki pierwotnego promieniowania, ilości impulsów na jednostkę czasu, przy czym wiązkę promieniowania gamma kieruje się na warstwę węgla (1) pod kątem ostrym tak dobranym, że możliwy jest zarówno pomiar osłabienia wiązki promieniowania jak i pomiar rozproszonego promieniowania, a na podstawie zarejestrowanych ilości impulsów, w oparciu o empiryczne algorytmy przetwarzania zakodowane w ukł adzie przeliczają cym, wyznacza się zawartość popiołu w badanej strudze węgla (1).

PL 213 233 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę promieniowania gamma kieruje się na warstwę węgla (1) korzystnie pod kątem wybranym z przedziału od 30° do 60°, najkorzystniej pod kątem 45° do powierzchni strugi węgla (1).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że źródło promieniowania gamma emitujące pierwotną wiązkę naświetlającą transportowaną warstwę węgla (1) umieszczone jest nad badaną strugą węgla (1), a obydwa detektory (4 i 5) promieniowania umieszczone są pod taśmą transportową.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że do wyznaczenia zawartości popiołu w analizowanej strudze węgla (1) dodatkowo wykorzystuje się sygnał z czujnika mierzącego zmienność wysokości naświetlanej warstwy.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że do wyznaczenia zawartości popiołu w analizowanej strudze węgla (1) dodatkowo wykorzystuje się sygnał z wagi taśmociągowej mierzącej zmienność masy naświetlanej warstwy.