[发明专利]一种反射式X射线煤炭灰分与发热量检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭检测领域，特别涉及一种反射式X射线煤炭灰分与发热量检测装置及其检测方法。

背景技术

煤炭灰分与发热量是衡量煤炭质量的重要参数，煤炭的发热量可以通过灰分计算出来，因此煤炭灰分在线检测技术是煤炭在线检测的重要技术。现有的煤炭灰分在线检测一般采用辐射测量技术，例如：低能伽马射线反散射法，高能伽马射线电子对效应、天然伽马射线测量法、双能量伽马射线透射法、中子活化瞬发伽马分析法。

其中，低能伽马射线反散射法，高能伽马射线电子对效应、天然伽马射线测量法被证明均存在各种限制而导致不太适合灰分测量，因此未被广泛应用。中子活化瞬发伽马分析技术可以分析煤炭中的各元素成分，不仅能给出灰分，也能测量出煤炭中的多种元素成分。但其设备价格比其它类型设备高很多(几十倍)；其采用的中子源，如锎-252，或中子管，寿命都比较低，需定期更换，进一步增加了成本；另外其测量灰分的精度，并不比双能量伽马射线透射法更高。因此，中子活化瞬发伽马分析法也不适合大规模工业应用。

双能量伽马射线透射法测量灰分是目前应用最广的煤灰分在线测量方式，尽管其仍存在测量结果与煤中元素成分相关的局限性，但与上述其它方法比较，其在适用各种粒度、厚度、密度的动态煤流上是具有明显优势的。但是，该方法采用放射性同位素作为放射源，放射源在使用、运输、退役过程中，可能会由于泄漏而对环境产生影响，该方法的推广也因此受到制约。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决现有技术中：放射源的应用限制；煤炭灰分测量受煤炭中元素含量变化的影响；反射测量受煤流厚度影响等问题。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种反射式X射线煤炭灰分与发热量检测装置，包括：射线装置，位于被测煤流的上方，用于向所述被测煤流发射x射线；至少一个X射线探测装置，位于所述被测煤流的上方，用于测量被所述被测煤流反射的X射线的能谱；测距传感器，位于所述被测煤流的上方，用于测量所述被测煤流到所述X射线探测装置的距离；计算装置，所述X射线探测装置与所述计算装置连接，将测得的所述X射线的能谱传输至所述计算装置，所述测距传感器与所述计算装置连接，将测得的所述被测煤流到所述X射线探测装置的距离传输至所述计算装置，所述计算装置根据所述能谱与距离计算出所述被测煤流的灰分和发热量。

本发明采用射线装置替代放射源，来测量灰分，射线装置是通过电能来产生X射线的，关闭电源就不会发出射线，解决了放射源的应用限制问题。

由于射线装置发射能量连续的X射线，能量不同的X射线与物质元素的作用截面不同，因此与被测物质作用后被反射的X射线能谱中包括了很多的关于被测物质元素成分的信息，可以获得比放射源发出的能量离散的射线的反散射线更多的有用信息，可以提高灰分测量精度，改善煤炭灰分测量受元素含量变化的影响。

根据本发明实施例的反射式X射线煤炭灰分与发热量检测装置，利用测距传感器测量X射线探测装置的探头到被测煤流表面的距离。X射线经煤流反射后，反射X射线的强度与煤炭灰分之间存在一个近似的关系，即灰分越高，反射射线强度越低，根据二者的关系即可推算灰分。但反射射线强度还与反射点到X射线探测装置之间距离有关，反射射线强度近似随距离的平方成反比衰减。因为反射射线向各个方向都有，X射线探测装置与反射点距离越近，能够射向X射线探测装置的射线数量就越多，若煤流厚度变化，则反射点到X射线探测装置距离就发生变化，这样系统无法区分，是灰分变化还是厚度变化引起的反射射线强度变化。而本发明实施例通过设置测距传感器，如超声波测距传感器，测量出X射线探测装置到煤流表面的距离，则可以校正反射射线的强度，从而得到灰分信息。另外，若采用低能X射线，其从煤表面被反射到探测的路程中，强度会受到空气的衰减，若测量了X射线探测装置到煤流表面的距离，则根据X射线的指数衰减规律，可以校正这部分的衰减，提高测量的精确度。

在本发明的一个实施例中，所述射线装置发射的射线包含能量连续的轫致辐射X射线，所述至少一个X射线探测装置用于测量所述轫致辐射X射线被所述煤流反射后的X射线的能谱，所述计算装置根据所述反射的X射线的能谱，以及所述测距传感器测量到的所述煤流到所述X射线探测装置的距离，计算所述被测煤流的灰分和发热量。