專利名稱：一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，簡(jiǎn)稱新型煤炭灰分儀。本灰 分儀利用X熒光技術(shù)檢測(cè)煤炭中的鈣鐵含量，利用低能伽瑪檢測(cè)煤炭中灰成分的變化，利 用中能伽瑪檢測(cè)煤炭的質(zhì)量密度，通過(guò)中能伽瑪測(cè)到的質(zhì)量密度來(lái)修正由于煤炭質(zhì)量密度 變化帶來(lái)的影響，尤其是通過(guò)X熒光技術(shù)檢測(cè)到的鐵鈣含量來(lái)補(bǔ)償由于煤種變化帶來(lái)的對(duì) 灰分的影響，降低煤種變化對(duì)灰分測(cè)量的影響，有效地提高灰分測(cè)量的穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
目前，在各種測(cè)量分析中，利用伽瑪射線技術(shù)已經(jīng)作為一項(xiàng)常規(guī)技術(shù)。它有其它分 析技術(shù)所不具有的很多優(yōu)點(diǎn)，例如利用穿透性強(qiáng)這一特點(diǎn)，伽瑪射線多年前就被用于金屬 無(wú)損探傷以及煤炭中的灰分。近年來(lái)，伽瑪射線相關(guān)的核測(cè)量技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，例如其在 水泥、煤、礦石等領(lǐng)域的應(yīng)用。目前利用雙能伽瑪射線來(lái)檢測(cè)煤炭中的灰成分的技術(shù)已很成 熟，但在很多場(chǎng)合下，由于煤種變化，導(dǎo)致利用雙能伽瑪技術(shù)檢測(cè)到的灰分變化較大，從而 導(dǎo)致測(cè)量誤差較大。本發(fā)明就是利用X熒光技術(shù)來(lái)測(cè)量煤炭中的鐵鈣含量來(lái)有效地消除由于煤種變 化對(duì)灰分測(cè)量的影響，從而提高灰分的測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)由于煤種變化對(duì)雙能伽瑪測(cè)量技術(shù)對(duì)灰分測(cè)量的影響，針對(duì) 雙能伽瑪技術(shù)測(cè)量灰分結(jié)果受到煤種變化影響，提供一種技術(shù)來(lái)檢測(cè)煤炭中鐵鈣含量，從 而補(bǔ)償煤種變化對(duì)灰分測(cè)量的影響。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，包括被測(cè)樣品容器和檢測(cè)部分；所述檢測(cè)部分 包括低能伽瑪源Am241、中能伽瑪源Csl37、溴化鑭探測(cè)器、多道數(shù)據(jù)分析譜儀和硅漂移探 測(cè)器；所述低能伽瑪源Am241和中能伽瑪源Csl37發(fā)射的伽瑪光子照射樣品容器中的煤樣， 透過(guò)煤樣的低中能伽瑪射線被溴化鑭探測(cè)器接收；所述溴化鑭探測(cè)器的輸出端連接多道數(shù) 據(jù)分析譜儀的輸入端；低能伽瑪照射到煤樣上，同時(shí)激發(fā)煤樣中鐵、鈣、鋁的特征X射線，所述硅漂移探 測(cè)器采集該特征X射線；所述硅漂移探測(cè)器的輸出端連接多道數(shù)據(jù)分析譜儀的輸入端；所述多道數(shù)據(jù)分析譜儀的輸出端還與工控機(jī)連接，在工控機(jī)控制下，將采集到的 伽瑪能譜信息和特征X光譜信息傳給數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所述低能伽瑪源Am241和中能伽瑪源Csl37位于樣品容器的一側(cè)；所述溴化鑭探 測(cè)器和硅漂移探測(cè)器位于樣品容器的另一側(cè)。所述低能伽瑪源Am241和中能伽瑪源Csl37放置于源防護(hù)體內(nèi)，該源防護(hù)體內(nèi)設(shè) 有的兩個(gè)平行緊靠的準(zhǔn)直孔，分別放置兩個(gè)伽瑪源；其中一個(gè)準(zhǔn)直孔較深，放置中能伽瑪源 Csl37 ；另一個(gè)較淺，放置低能伽瑪源Απ 41。例如，所述低能伽瑪源Am241所在的準(zhǔn)直孔孔深為3cm，中能伽瑪源Csl37源所在的準(zhǔn)直孔孔深為km。源防護(hù)體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2 (圖中，較深準(zhǔn)直孔是沈，對(duì)應(yīng)中能伽瑪源CS137是M ；較 淺準(zhǔn)直孔是25，對(duì)應(yīng)低能伽瑪源Am241是23)，源防護(hù)體(屏蔽體)的主體21材料是鉛，外 殼22是不銹鋼，主要用來(lái)屏蔽伽瑪射線和準(zhǔn)直伽瑪射線。有兩個(gè)緊靠的準(zhǔn)直孔25和沈，孔 壁材料是不銹鋼/其中一個(gè)準(zhǔn)直孔較深，主要準(zhǔn)直相對(duì)高能伽瑪射線，另一個(gè)較淺，主要用 來(lái)準(zhǔn)直相對(duì)低能伽瑪射線。這種特殊結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)的兩個(gè)源放在同一個(gè)準(zhǔn)直孔內(nèi)，致使 后面的源的衰減較快，從而需增大該源的源強(qiáng)。該防護(hù)體采用緊鄰雙準(zhǔn)直孔，可在一定程度 上降低放射源的源強(qiáng)。所述樣品容器包括煤樣料斗、自動(dòng)抽板和漏斗；所述漏斗連在煤樣料斗的上方，自 動(dòng)抽板設(shè)在煤樣料斗出口處，所述自動(dòng)抽板還連接有自動(dòng)放樣/卸樣控制系統(tǒng)，并受該系 統(tǒng)控制。所述動(dòng)放樣/卸樣控制系統(tǒng)包括螺桿電機(jī)，該螺桿電機(jī)受所述工控機(jī)控制。所述溴化鑭探測(cè)器、硅漂移探測(cè)器與所述多道數(shù)據(jù)分析譜儀之間分別連接有放大
ο應(yīng)用本裝置進(jìn)行煤炭灰分檢測(cè)的方法，包括步驟1)先取樣，用低能伽瑪源Am241和中能伽瑪源Csl37發(fā)射的伽瑪光子照射到煤樣； 采集透過(guò)煤樣的低中能伽瑪射線，分析和記錄低能伽瑪和中能伽瑪光譜信號(hào)，來(lái)獲取灰分 響應(yīng)和質(zhì)量厚度響應(yīng)；2)所述低能伽瑪照射到煤樣上，同時(shí)激發(fā)煤樣中鐵、鈣、鋁的特征X射線，采集該 特征χ射線，再對(duì)特征χ射線譜進(jìn)行分析處理，得到煤炭中的鐵鈣含量；3)利用所述鐵鈣含量來(lái)補(bǔ)償由于煤種變化對(duì)灰分測(cè)量的影響；4)重新取樣，進(jìn)行下一輪檢測(cè)。所述步驟1)中，透過(guò)煤樣的低中能伽瑪射線用溴化鑭探測(cè)器接收；溴化鑭探測(cè)器 輸出的信號(hào)傳給多道數(shù)據(jù)分析譜儀，多道數(shù)據(jù)分析譜儀輸出信號(hào)給數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)，由 數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)來(lái)分析低能伽瑪和中能伽瑪光譜信號(hào)，從而獲取灰分響應(yīng)和質(zhì)量厚度響 應(yīng)；所述步驟2)中，用硅漂移探測(cè)器來(lái)采集所述特征X射線，硅漂移探測(cè)器輸出的信 號(hào)給所述多道分析譜儀，多道數(shù)據(jù)分析譜儀輸出信號(hào)給數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)處理解 譜系統(tǒng)對(duì)特征X射線譜進(jìn)行分析處理，得到煤炭中的鐵鈣含量；所述步驟幻中，由數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)利用鐵鈣含量來(lái)補(bǔ)償由于煤種變化對(duì)灰分 測(cè)量的影響。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1)本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩個(gè)緊鄰的準(zhǔn)直孔來(lái)準(zhǔn)直兩個(gè)伽瑪源，低能伽瑪Am241的準(zhǔn)直孔 孔深為3cm，中能伽瑪Csl37源的準(zhǔn)直孔孔深為km ；2)本發(fā)明設(shè)計(jì)的低能伽瑪源Am241既充當(dāng)?shù)湍苜が斣磥?lái)檢測(cè)煤炭中高Z元素(灰 分)的吸收，又充當(dāng)X熒光的激發(fā)源；3)本發(fā)明利用硅漂移探測(cè)器(SDD)來(lái)采集低能伽瑪源Am241激發(fā)的特征X射線， 通過(guò)放大器(4)連接到多道譜儀，對(duì)特征X射線譜進(jìn)行分析處理，得到煤炭中的鐵鈣含量；4)本發(fā)明設(shè)計(jì)利用上面所得到的鐵鈣含量來(lái)補(bǔ)償由于煤種變化帶來(lái)的低能伽瑪灰分響應(yīng)的影響，從而使該產(chǎn)品能夠適于煤種多變的復(fù)雜場(chǎng)合下。5)本發(fā)明可以應(yīng)用于入場(chǎng)煤汽車來(lái)煤取樣自動(dòng)快速檢測(cè)置，不做旁路皮帶，只在 樣品容器的后端直接稍作結(jié)構(gòu)改動(dòng)，即可安裝檢測(cè)。


圖1是本裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是源防護(hù)體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示。低能伽瑪源Απ 416和中能伽瑪源Csl377發(fā)射的伽瑪光子通過(guò)緊靠的兩個(gè)準(zhǔn)直孔 照射到煤樣10，透過(guò)煤樣的低中能伽瑪射線被溴化鑭探測(cè)器1接收，溴化鑭探測(cè)器與放大 器2連接，放大器2與多道數(shù)據(jù)分析譜儀兩路5中的一路連接，用來(lái)記錄低能伽瑪和中能伽 瑪光譜信號(hào)，從而獲取灰分響應(yīng)和質(zhì)量厚度響應(yīng)；低能伽瑪照射到煤樣上，同時(shí)激發(fā)煤樣中 鐵、鈣、鋁的特征X熒光，利用硅漂移探測(cè)器(300)3來(lái)采集低能伽瑪源4!11241激發(fā)的特征X 射線，通過(guò)放大器4連接到多道譜儀5的另一路，對(duì)特征X射線譜進(jìn)行分析處理，得到煤炭 中的鐵鈣含量；將多道譜儀5與工控機(jī)連接，將采集到的伽瑪能譜信息和特征X光譜信息通 過(guò)工控機(jī)連接到數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)14、通過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理模型、最后給出灰分、密度等關(guān) 鍵參數(shù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到所需關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)14與顯示系統(tǒng)15連接，在線顯 示所測(cè)參量。本裝置中煤料直接從取樣機(jī)中分流一部分進(jìn)入漏斗16，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況自動(dòng)收 集煤樣，帶樣品倉(cāng)10滿后，隨即測(cè)量根據(jù)需要可設(shè)置 2分鐘。測(cè)量結(jié)束后，通過(guò)自動(dòng)放樣 和卸樣控制系統(tǒng)螺桿電機(jī)9抽拉擋板11，將煤樣卸入煤樣收集箱中。每樣卸空后，隨機(jī)將擋 板11送回原位，重復(fù)取樣檢測(cè)。本實(shí)施例中溴化鑭探測(cè)器1與放大器光電倍增管2以及硅漂移探測(cè)器SDD可以從探測(cè)器晶體 生產(chǎn)廠商處購(gòu)買如Proteus，Inc.或Mint Gobain，放射源可從同位素公司購(gòu)買；螺桿電 機(jī)也可從相關(guān)廠家定制。其中雙準(zhǔn)直孔屏蔽體，以及利用X熒光來(lái)檢測(cè)煤炭中的鐵鈣含量 來(lái)補(bǔ)償煤種變化帶來(lái)的影響。本發(fā)明的工作過(guò)程為煤料直接從取樣機(jī)中分流一部分進(jìn)入漏斗16，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況自動(dòng)收集煤樣， 帶樣品倉(cāng)10滿后，隨即測(cè)量根據(jù)需要可設(shè)置1 2分鐘。低能伽瑪源Απ 416和中能伽瑪 源Csl37 7發(fā)射的伽瑪光子通過(guò)緊靠的兩個(gè)準(zhǔn)直孔照射到煤樣10，透過(guò)煤樣的低中能伽瑪 射線被溴化鑭探測(cè)器1接收，溴化鑭探測(cè)器與放大器2連接，放大器2與多道數(shù)據(jù)分析譜儀 兩路5中的一路連接，用來(lái)記錄低能伽瑪和中能伽瑪光譜信號(hào)，從而獲取灰分響應(yīng)和質(zhì)量 厚度響應(yīng)；低能伽瑪照射到煤樣上，同時(shí)激發(fā)煤樣中鐵、鈣、鋁的特征X熒光，利用硅漂移探 測(cè)器(SDD) 3來(lái)采集低能伽瑪源Am241激發(fā)的特征X射線，通過(guò)放大器4連接到多道譜儀 5的另一路，對(duì)特征X射線譜進(jìn)行分析處理，得到煤炭中的鐵鈣含量；將多道譜儀5與工控機(jī)連接，將采集到的伽瑪能譜信息和特征X光譜信息通過(guò)工控機(jī)連接到數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng) 14、通過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理模型、最后給出灰分、密度等關(guān)鍵參數(shù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到所需關(guān)鍵 節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)14與顯示系統(tǒng)15連接，在線顯示所測(cè)參量。測(cè)量結(jié)束后，通過(guò)自 動(dòng)放樣和卸樣控制系統(tǒng)螺桿電機(jī)9抽拉擋板11，將煤樣卸入煤樣收集箱中。煤樣卸空后，隨 機(jī)將擋板11送回原位，重復(fù)取樣檢測(cè)本發(fā)明的工作原理為低能伽瑪源Απ 416和中能伽瑪源Csl377發(fā)射的伽瑪光子通過(guò)緊靠的兩個(gè)準(zhǔn)直孔 照射到煤樣10，透過(guò)煤樣的低中能伽瑪射線被溴化鑭探測(cè)器1接收；溴化鑭探測(cè)器與放大器2連接，放大器2與多道數(shù)據(jù)分析譜儀兩路5中的一路連 接，用來(lái)記錄低能伽瑪和中能伽瑪光譜信號(hào)，從而獲取灰分響應(yīng)和質(zhì)量厚度響應(yīng)；低能伽瑪照射到煤樣上，同時(shí)激發(fā)煤樣中鐵、鈣、鋁的特征X熒光，利用硅漂移探 測(cè)器(SDD) 3來(lái)采集低能伽瑪源Am241激發(fā)的特征X射線，通過(guò)放大器4連接到多道譜儀5 的另一路，對(duì)特征X射線譜進(jìn)行分析處理，得到煤炭中的鐵鈣含量；利用鈣鐵含量來(lái)補(bǔ)償由 于煤種變化對(duì)灰分測(cè)量的影響。既灰分的變化有三個(gè)參量低能伽瑪?shù)奈眨心苜が數(shù)奈找约扳}鐵含量的變化 來(lái)相關(guān)處理獲得。
權(quán)利要求
1.一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是包括被測(cè)樣品容器和檢測(cè)部分；所述檢 測(cè)部分包括低能伽瑪源Απ 41、中能伽瑪源Csl37、溴化鑭探測(cè)器、多道數(shù)據(jù)分析譜儀和硅 漂移探測(cè)器；所述低能伽瑪源Am241和中能伽瑪源Csl37發(fā)射的伽瑪光子照射樣品容器中 的煤樣，透過(guò)煤樣的低中能伽瑪射線被溴化鑭探測(cè)器接收；所述溴化鑭探測(cè)器的輸出端連 接多道數(shù)據(jù)分析譜儀的輸入端；低能伽瑪照射到煤樣上，同時(shí)激發(fā)煤樣中鐵、鈣、鋁的特征X射線，所述硅漂移探測(cè)器 采集該特征X射線；所述硅漂移探測(cè)器的輸出端連接多道數(shù)據(jù)分析譜儀的輸入端；所述多道數(shù)據(jù)分析譜儀的輸出端還與工控機(jī)連接，在工控機(jī)控制下，將采集到的伽瑪 能譜信息和特征X光譜信息傳給數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述低能伽瑪源 Am241和中能伽瑪源Csl37位于樣品容器的一側(cè)；所述溴化鑭探測(cè)器和硅漂移探測(cè)器位于 樣品容器的另一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述低能伽瑪源 Am241和中能伽瑪源Csl37放置于源防護(hù)體內(nèi)，該源防護(hù)體內(nèi)設(shè)有的兩個(gè)平行緊靠的準(zhǔn)直 孔，分別放置兩個(gè)伽瑪源；其中一個(gè)準(zhǔn)直孔較深，放置中能伽瑪源Csl37 ；另一個(gè)較淺，放置 低能伽瑪源Απ 41。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述樣品容器包 括煤樣料斗、自動(dòng)抽板和漏斗；所述漏斗連在煤樣料斗的上方，自動(dòng)抽板設(shè)在煤樣料斗出口 處，所述自動(dòng)抽板還連接有自動(dòng)放樣/卸樣控制系統(tǒng)，并受該系統(tǒng)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述動(dòng)放樣/卸 樣控制系統(tǒng)包括螺桿電機(jī)，該螺桿電機(jī)受所述工控機(jī)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述溴化鑭探測(cè) 器、硅漂移探測(cè)器與所述多道數(shù)據(jù)分析譜儀之間分別連接有放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述源防護(hù)體即 屏蔽體的主體材料是鉛，外殼是不銹鋼；所述準(zhǔn)直孔的孔壁材料是不銹鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三能煤炭灰分在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述低能伽瑪源 Am241所在的準(zhǔn)直孔孔深為3cm，中能伽瑪源Csl37源所在的準(zhǔn)直孔孔深為km。
全文摘要
一種三能在線煤炭灰分檢測(cè)裝置，由低能伽瑪源Am241和中能伽瑪源Cs137發(fā)射的伽瑪光子照射樣品容器中的煤樣，低中能伽瑪射線被溴化鑭探測(cè)器接收；所述溴化鑭探測(cè)器的輸出端連接多道數(shù)據(jù)分析譜儀的輸入端；將采集到的伽瑪能譜信息和特征X光譜信息傳給數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)處理解譜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明可以應(yīng)用于入場(chǎng)煤汽車來(lái)煤取樣自動(dòng)快速檢測(cè)裝置，不做旁路皮帶，只在樣品容器的后端直接稍作結(jié)構(gòu)改動(dòng)，即可安裝檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N23/223GK102095744SQ20101055860
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者賈文寶 申請(qǐng)人:賈文寶