專利名稱：散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤炭包含成分的檢測裝置，特別是一種散射式煤炭成 分實(shí)時(shí)在線檢測裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的煤炭成分檢測技術(shù)主要有實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析方法和X熒光煤炭元素分 析法，分析方法對煤炭細(xì)度有嚴(yán)格的要求，通常要經(jīng)過采樣、縮分和制樣過程, 然后在實(shí)驗(yàn)室分析，因而不能滿足工業(yè)上在現(xiàn)場對煤炭進(jìn)行在線連續(xù)快速檢測的 要求。中子活化分析是現(xiàn)代分析技術(shù)的一個(gè)重要分支，用熱中子和快中子流轟 擊煤炭物料中元素的原子核，發(fā)生熱中子俘獲反應(yīng)和快中子非彈散射反應(yīng)的原 子核在很短時(shí)間內(nèi)放出Y射線，這部分Y射線攜帶了元素種類和含量等信息，只 要分析這部分射線就可以實(shí)現(xiàn)煤炭C、 H、 O、 N、 S、 Si、 Al、 Ca、 Fe、 Ti、 Na、 K、 Mg等全元素的在線檢測，依據(jù)工業(yè)指標(biāo)與元素含量的相關(guān)性進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn) 發(fā)熱量、灰份、灰成份、揮發(fā)份等工業(yè)成分的在線分析?，F(xiàn)行使用中子活化分 析技術(shù)檢測煤炭元素成分的實(shí)現(xiàn)方案是中子源在被測物料的一側(cè)，而伽瑪射 線探測器則位于被測物料的另一側(cè)，其主要缺陷是檢測精度受被測物料厚度變 化影響較大，從而只能檢測物料厚度相對穩(wěn)定的物料，否則測量誤差變大，測 量精度降低。 發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適于在傳輸皮帶 上使用的散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置。
技術(shù)方案本實(shí)用新型提供了一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其
特征在于，包括測量裝置和控制分析裝置；其中測量裝置由電可控中子發(fā)生器、 Y射線探測器、中子檢測儀和反射慢化體組成；控制分析裝置由中子檢測電路、 中子發(fā)生器控制電路、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、高壓電源、探測器電源 及溫控模塊、電控柜、主控計(jì)算機(jī)構(gòu)成；電可控中子發(fā)生器、中子檢測儀和Y 射線探測器都位于反射慢化體的一側(cè)；高壓電源通過高壓電纜與電可控中子發(fā) 生器相連；電控柜能控制電可控中子發(fā)生器和Y射線探測器的開啟和關(guān)閉；中子檢測儀與中子檢測電路相連，并將中子檢測信號傳送給中子發(fā)生器控制電路， 電可控中子發(fā)生器將自己的工作狀態(tài)反饋給中子發(fā)生器控制電路；中子檢測儀 將其信號傳送到中子檢測電路、中子發(fā)生器控制電路和主控計(jì)算機(jī)，并由主控
計(jì)算機(jī)控制電可控中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額；數(shù)據(jù)采集模塊和探測器電源及溫控 模塊與Y射線探測器相連；探測器電源及溫控模塊與Y射線探測器相連，給探測 器供電并控制探測器工作溫度；Y射線探測器與數(shù)據(jù)釆集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以 及主控計(jì)算機(jī)之間依次用電纜相連接；Y射線探測器，由數(shù)據(jù)采集模塊獲得數(shù)據(jù)， 經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊的處理，將分析結(jié)果傳輸給主控計(jì)算機(jī)。
電可控中子發(fā)生器的上面是反射慢化體，用來聚焦中子流并慢化快中子成 熱中子。反射慢化體由鉛或者鉍，鎢合金，與含硼聚乙烯組成，其總厚度是3.5 cm 4cm，厚度比是1: 2~3。
在Y射線探測器的外表面是一層中子吸收體，中子吸收體的厚度為 0.5~0.6cm，其配比是5~8%鋰和軟膠。其主要用來吸收熱中子，避免中子進(jìn)入探 測器結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)生Y射線。Y射線探測器即可采用一般的BGO探測器。
在測量裝置內(nèi)，反射慢化體的下方設(shè)有測量腔；電可控中子發(fā)生器、Y射線 探測器、中子檢測儀裝在測量腔的腔體內(nèi)；腔體由鉛和含硼聚乙烯組成。測量 腔用來慢化中子和吸收伽瑪射線，盡可能減少中子發(fā)生器材料、防護(hù)體材料產(chǎn) 生的伽瑪射線從探測器的側(cè)面進(jìn)入Y射線探測器。
為了增加裝置的整體安全性，同時(shí)保證測量的精度，測量裝置的最外層是 由屏蔽防護(hù)頂蓋和屏蔽防護(hù)底座組成的復(fù)合屏蔽防護(hù)體，復(fù)合屏蔽防護(hù)體由含 硼聚乙烯組成。
測量裝置中，在測量腔以及反射慢化體上方設(shè)有用于運(yùn)輸煤炭物料傳送帶。 為了達(dá)到良好的測量效果，電可控中子發(fā)生器產(chǎn)額為3~5E7n/s。 有益效果本實(shí)用新型能夠安裝在煤炭開采、洗煤、配煤、火電廠等用煤 企業(yè)的傳輸皮帶上，無需取樣制樣，即可用于對煤炭成分進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測， 它能準(zhǔn)確快速檢測傳輸皮帶上煤炭中的C、 H、 O、 N、 S、 Si、 Al、 Ca、 Fe、 Ti、 Na、 K、 Mg等元素的含量，在線分析發(fā)熱量、灰份、灰成份、揮發(fā)份等工業(yè)成 分，對煤炭資源的合理化開采和高效使用提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)。其具有受煤炭物料厚 度變化影響小、信號穩(wěn)定、檢測精度高、檢測速度快、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型裝置的工作過程如下主控計(jì)算機(jī)12、數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)7、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8、中子發(fā)生器控制電路6、中子檢測電路5、高壓電源9 均在控制室中的電控柜11內(nèi)，其余組件在測量腔14中。電控柜11通過電纜與 各部件相連，高壓電源9通過高壓電纜與電可控中子發(fā)生器1相連，數(shù)據(jù)釆集 系統(tǒng)7和探測器電源及溫控系統(tǒng)10與Y射線探測器2相連，電控柜11能控制電 可控中子發(fā)生器1和y射線探測器2的開啟和關(guān)閉，中子檢測儀3與中子檢測電 路5相連，并將中子檢測信號傳給中子發(fā)生器控制電路6，電可控中子發(fā)生器l 將自己的工作狀態(tài)反饋給中子發(fā)生器控制電路6。電可控中子發(fā)生器1的上面是 反射慢化體4，它用來聚焦中子流并慢化快中子成熱中子。物料傳送帶17從反 射慢化體4上面穿過，煤炭物料放置在物料傳送帶17上。中子檢測儀3放在反 射慢化體4下面，用來監(jiān)測中子產(chǎn)額，將其信號傳送到中子檢測電路5和中子 發(fā)生器控制電路6，用來控制產(chǎn)額穩(wěn)定。y射線探測器2與中子發(fā)生器l之間是 鉛塊制成的測量腔14，主要用來慢化中子和吸收伽瑪射線，盡可能減少中子發(fā) 生器材料、防護(hù)體材料產(chǎn)生的伽瑪射線從探測器的側(cè)面進(jìn)入y射線探測器2，在 y射線探測器2的周圍是中子吸收體13，用來吸收熱中子，避免中子進(jìn)入探測器 結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)生y射線。y射線探測器2在反射慢化體4的下方，用來測量煤炭中 放出的y射線。探測器電源及溫控模塊10與y射線探測器2相連，用來給探測 器供電，并實(shí)現(xiàn)探測器溫度控制。y射線探測器2與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7、數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)7與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8與主控計(jì)算機(jī)12，都有電纜相連接。 探測器5，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)15獲得數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16的處理。最后將 分析結(jié)果傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)12上，由主控計(jì)算機(jī)12顯示。
工作原理本實(shí)用新型利用電可控中子發(fā)生器產(chǎn)生的快中子，通過特殊的 反射慢化體將快中子慢化為一定比例的快中子和熱中子；利用快中子與煤炭中 的碳氧等核素發(fā)生非彈散射核反應(yīng)產(chǎn)生的特征y射線，以及熱中子與煤炭中的其 它主要元素的俘獲反應(yīng)產(chǎn)生瞬發(fā)俘獲特征y射線，這部分y射線攜帶了元素種類 和含量等信息，只要分析這部分射線就可以實(shí)現(xiàn)煤炭物料全部主要元素的在線 分析。能檢測煤炭物料的全部主要元素。依據(jù)工業(yè)指標(biāo)與元素含量的相關(guān)性進(jìn) 而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)熱量、灰份、灰成份、揮發(fā)份等工業(yè)成分的在線分析。
權(quán)利要求1、一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其特征在于，包括測量裝置和控制分析裝置；其中測量裝置由電可控中子發(fā)生器(1)、γ射線探測器(2)、中子檢測儀(3)和反射慢化體(4)組成；控制分析裝置由中子檢測電路(5)、中子發(fā)生器控制電路(6)、數(shù)據(jù)采集模塊(7)、數(shù)據(jù)處理模塊(8)、高壓電源(9)、探測器電源及溫控模塊(10)、電控柜(11)、主控計(jì)算機(jī)(12)構(gòu)成；電可控中子發(fā)生器(1)、中子檢測儀(3)和γ射線探測器(2)都位于反射慢化體(4)的一側(cè)；高壓電源(9)通過高壓電纜與電可控中子發(fā)生器(1)相連；電控柜(11)能控制電可控中子發(fā)生器(1)和γ射線探測器(2)的開啟和關(guān)閉；中子檢測儀(3)與中子檢測電路(5)相連，并將中子檢測信號傳送給中子發(fā)生器控制電路(6)，電可控中子發(fā)生器(1)將自己的工作狀態(tài)反饋給中子發(fā)生器控制電路(6)；中子檢測儀(3)將其信號傳送到中子檢測電路(5)、中子發(fā)生器控制電路(6)和主控計(jì)算機(jī)(12)，并由主控計(jì)算機(jī)(12)控制電可控中子發(fā)生器(1)的中子產(chǎn)額；數(shù)據(jù)采集模塊(7)和探測器電源及溫控模塊(10)與γ射線探測器(2)相連；探測器電源及溫控模塊(10)與γ射線探測器(2)相連，給探測器供電并控制探測器工作溫度；γ射線探測器(2)與數(shù)據(jù)采集模塊(7)、數(shù)據(jù)處理模塊(8)以及主控計(jì)算機(jī)(12)之間依次用電纜相連接；γ射線探測器(2)，由數(shù)據(jù)采集模塊(7)獲得數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊(8)的處理，將分析結(jié)果傳輸給主控計(jì)算機(jī)(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其特征 在于，Y射線探測器(2)的外表面是一層中子吸收體(13)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其特征 在于，中子吸收體(13)的厚度為0.5~0.6cm，其物質(zhì)配比是5~8%鋰和軟膠。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其特征 在于，在測量裝置內(nèi)，反射慢化體(4)的下方設(shè)有測量腔(14);電可控中子 發(fā)生器(1)、 Y射線探測器(2)、中子檢測儀(3)裝在測量腔(14)的腔體內(nèi)； 腔體由鉛和含硼聚乙烯組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其 特征在于，反射慢化體(4)由鉛或者鉍，鎢合金，與含硼聚乙烯組成，其總厚 度是3.5cm 4cm，厚度比是l: 2~3。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或4所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置， 其特征在于，Y射線探測器(2)為BGO探測器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其特征 在于，測量裝置的最外層是由屏蔽防護(hù)頂蓋(15)和屏蔽防護(hù)底座(16)組成 的復(fù)合屏蔽防護(hù)體；復(fù)合屏蔽防護(hù)體由含硼聚乙烯組成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，其特征 在于，電可控中子發(fā)生器(1)產(chǎn)額為3 5E7n/s。.
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種散射式煤炭成分實(shí)時(shí)在線檢測裝置，通過測量裝置和控制分析裝置實(shí)現(xiàn)對煤炭成分的實(shí)時(shí)檢測。本實(shí)用新型能夠安裝在煤炭開采、洗煤、配煤、火電廠等用煤企業(yè)的傳輸皮帶上，無需取樣制樣，即可用于對煤炭成分進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測，它能準(zhǔn)確快速檢測傳輸皮帶上煤炭中的C、H、O、N、S、Si、Al、Ca、Fe、Ti、Na、K、Mg等元素的含量，在線分析發(fā)熱量、灰份、灰成份、揮發(fā)份等工業(yè)成分，對煤炭資源的合理化開采和高效使用提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)。其具有受煤炭物料厚度變化影響小、信號穩(wěn)定、檢測精度高、檢測速度快、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N23/22GK201130158SQ20072004491
公開日2008年10月8日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者宋兆龍 申請人:南京國晟科技有限公司