[发明专利]基于自然伽马射线在线测量煤灰分系统及方法

摘要

本发明涉及煤炭灰分在线测量技术，具体涉及一种基于天然伽马射线在线测量煤灰分的系统及方法，包括包裹在输煤皮带外部的屏蔽体、伽马射线探测器、电子皮带秤、能谱分析处理仪、主机，所述的伽马射线探测器布置在输煤皮带正下方，所述的输煤皮带布置在输煤皮带机架上，在输煤皮带机架上布置电子皮带秤，伽马射线探测器及电子皮带秤分别由信号线与能谱分析处理仪相连，能谱分析处理仪通过数据线与主机相连，自然伽马射线在线灰分测量系统通过静态标定过程确定计算系数，标定过程在皮带停止运行的情况下进行，仅需要高限、低限两种煤样，与有源灰分仪的动态取样标定过程相比，操作简单，安全，所需煤样的种类少，重量轻，极大节省了用户的人力、物力及财力。

主权项

一种基于自然伽马射线的在线测量煤灰分的方法，其特征在于：基于自然伽马射线的在线测量煤灰分系统，包括包裹在输煤皮带(4)外部的屏蔽体(5)、伽马射线探测器(6)、电子皮带秤(7)、能谱分析处理仪(8)、主机(9)，所述的伽马射线探测器(6)布置在输煤皮带(4)正下方，所述的输煤皮带(4)布置在输煤皮带机架(10)上，在输煤皮带(4)下部的输煤皮带机架(10)上布置电子皮带秤(7)，伽马射线探测器(6)及电子皮带秤(7)分别由信号线(11)与能谱分析处理仪(8)相连，能谱分析处理仪(8)通过数据线(12)与主机(9)相连；伽马射线探测器(6)向能谱分析处理仪(8)输出自然射线能谱信号及温度信号，电子皮带秤(7)向能谱分析处理仪(8)输出煤流(3)瞬时负荷信号及皮带速度与开停信号，能谱分析处理仪(8)对信号汇总，校正，补偿，向主机(9)输出数字信号，主机(9)根据获取的实时信号计算被测煤流的灰分；所述的屏蔽体(5)屏蔽环境本地辐射形成3‑4米长的环境本底辐射屏蔽区；所述屏蔽体(5)由钢结构框架(51)和可拆卸的金属板材(52)拼装而成，金属板材(52)厚度不低于6cm；所述的伽马射线探测器(6)内置有用以接收将煤流发出的伽马光子转换为能谱电脉冲信号的低钾闪烁体探测器和温度传感器；所述的电子皮带秤(7)的称重区域与伽马射线探测器(6)的探测区域以及环境本底辐射屏蔽区重合；所述电子皮带秤(7)以不低于20次/每秒的频率向能谱分析仪(8)输出基于煤流(3)瞬时负荷或瞬时流量的4‑20mA电流信号，同时向能谱分析仪(8)输出代表皮带开停的无源开关量信号；其测量步骤如下：输煤皮带(4)上煤流(3)中灰分发出的钾、钍和铀自然高能伽马射线透过输煤皮带(4)，被伽马射线探测器(6)接收到，伽马射线探测器(6)将辐射光子转换为能谱电脉冲信号传输给能谱分析仪(8)，同时电子皮带秤(7)将代表煤流(3)瞬时负荷的4‑20mA电流信号传输给能谱分析仪(8)，能谱分析仪(8)获得伽马射线探测器(6)内的温度信号依据温度校正曲线对能谱电脉冲信号校正、补偿、统计计数，计算能谱峰面积数据，将峰面积数据与实时负荷数据通讯传输到主机(9)，主机(9)根据下式计算实时灰分：Ad＝A*X3+B*X2+C*X+D式中X是拟合值，X＝能谱峰面积/瞬时负荷，A，B，C，D为待定系数，需要预先对已知灰分值的煤炭进行标定，根据测量结果利用回归处理得到；所述的标定过程为静态标定过程，包括以下步骤：1)分别制取输煤皮带上平时所输送煤流的最高灰分和最低灰分的两种煤样，两种煤样的重量均为相当于输煤皮带最大负荷时，皮带上1.5m长煤流的煤重；2)将高灰分煤样破碎到粒径为6mm以下，混合均匀，并化验出具体的灰分值，同时将混合后的煤样均分成10份，每份装袋，供后续铺煤步骤使用；将低灰分煤样破碎到粒径为6mm以下，混合均匀，并化验出具体的灰分值，同时将混合后的煤样均分成10份，每份装袋，供后续铺煤步骤使用；3)输煤皮带空载运行后停止，将环境本底辐射屏蔽区内输煤皮带彻底清扫，随后向上逐层铺高灰分煤样，每次铺煤一袋，即所制高灰分煤样总重量的10％，共铺煤10次，铺煤断面的形状与平时输煤时的情况相同，每一次铺煤完成后，至少记录三组峰面积数据，每组数据的采样时间设置为360s；4)清空输煤皮带上的高灰分煤样，将输煤皮带彻底清扫，随后向上逐层铺低灰分煤样，每次铺煤一袋，即所制低灰分煤样总重量的10％，共铺煤10次，铺煤断面的形状与平时输煤时的情况相同，每一次铺煤完成后，至少记录三组峰面积数据，每组数据的采样时间设置为360s；5)为了确保标定数据的准确性，每次采样时间内，标定人员应当距离铺煤区域至少3m距离，以排除人自身的射线干扰；铺煤结束后，向主机中输入每次记录的峰面积参数、负荷参数及灰分参数，主机依据测量结果利用回归处理确定系数A、B、C和D。