γ射線灰分儀在選煤廠的應(yīng)用

胡愛麗

(西山煤電股份有限公司太原選煤廠，山西 太原 030052)

煤灰分是煤在一定溫度下充分完全燃燒后，氧化物殘渣的百分量。灰分與煤的發(fā)熱量等重要指標密切相關(guān)，是煤質(zhì)評定和銷售定價的主要依據(jù)之一。據(jù)估算：焦炭中灰分每升高1(即1 wt%)，將導(dǎo)致煉鐵時焦比增加2% ～2．5%，高爐單產(chǎn)降低2．5% ～3%，爐渣增加2．7% ～2．9%，所以，控制精煤產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定對選煤廠的經(jīng)濟效益有著非常重要的作用。

近年來，原煤質(zhì)量變化較大，客戶對煤質(zhì)的要求越來越高，而傳統(tǒng)常規(guī)的灼燒測灰方法因工序繁瑣、得出結(jié)果滯后時間長、在煤樣的采制化過程中會引入認為誤差等原因，不能滿足隨時監(jiān)測的需要，為了保證精煤質(zhì)量，減少銷、配灰的誤差，西山煤電股份有限公司太原選煤廠引進了γ射線灰分儀，可實現(xiàn)全方位、多點位、定量定性快速檢測煤質(zhì)。

1 γ射線灰分儀的工作原理

γ射線灰分儀利用雙能量 γ射線透射法，使－241Am镅(60Kev)的低能 γ射線和 －137Cs銫(662Kev)的中能γ射線透射被測的煤，其中低能γ射線的減弱取決于煤的灰分值和煤層厚度，中能γ射線的減弱只取決于煤層厚度，與煤的灰分值無關(guān)。采用閃爍探頭，把透過煤層的兩種能量射線轉(zhuǎn)變成為兩種不同的電信號，兩種電信號的強弱變化包含了煤灰分值和煤層厚度兩種信息，利用電信號分析電路和微計算機可以計算出煤灰分值和煤層質(zhì)量厚度，這兩個數(shù)據(jù)隨被測煤而變，結(jié)合微機的分析計算、儲存、顯示、打印等功能，不僅可以定時顯示，用于控制生產(chǎn)流程或指導(dǎo)生產(chǎn)，而且可以根據(jù)需要隨時查詢、了解任何時間段的煤灰分變化情況。

γ射線灰分儀的測量傳感器安裝在煤的輸送帶邊上，只要輸送帶開動，此儀表立即自動測量煤的灰分值。

2 煤灰分儀測量的精度、穩(wěn)定性

2．1 測量精度

測量精度主要取決于以下幾個誤差：

1)計數(shù)的統(tǒng)計誤差(測量時間超過10 min可以忽略)。

2)測量系統(tǒng)本身的偶然誤差小于0．2 wt%。

3)常規(guī)灰分化驗過程中的偶然誤差，此時實驗時能控制它為0．2 wt%左右。

4)煤灰中元素組成的隨機變化，尤其鐵含量引起的誤差。

其中，最后一個因素是誤差的主要來源。對于精煤，當煤灰中的Fe2O3含量增加或減少1%將引起灰分值測量值誤差約為±0．7 wt%

2．2 穩(wěn)定性

對灰分值固定的測量對象，取8 h連續(xù)測量的“10 min灰分”值，全部值與任一個“10 min灰分”值的最大偏差值不會超過±0．5 wt%。

3 采樣要求

3．1 在線灰分儀的采樣要求

校準采樣時鐘與測灰儀時鐘一致，便于查詢。

皮帶連續(xù)運煤，至少采12對平行樣，每對煤樣要求連續(xù)采10min(即每1 min的前0．5min取一次樣，后0．5 min取一次樣;前0．5 min的放入1個袋內(nèi)，后0．5min的放入另一個袋內(nèi)，做好標記，并記錄采樣時間段。

至少間隔30 min后取下一對煤樣，直至取夠12對以上。

分別對每對煤樣制樣、化驗，對每對平行樣的化驗值取其平均值，作為一個煤樣的灰分值。

查詢測灰儀的測量結(jié)果，根據(jù)化驗結(jié)果和測量結(jié)果進行比對，確定灰分斜率A和截距B值，作為正常生產(chǎn)依據(jù)。

若達不到以上要求，可適當縮短采樣時間和間隔時間，做數(shù)據(jù)比對。

3．2 離線灰分儀的采樣要求

在生產(chǎn)過程中采取20個煤樣用測灰儀測量，要求時間上適當拉開，每個生產(chǎn)班取3～4個，取自6個生產(chǎn)班，保證煤樣的代表性和隨機性。

每個煤樣按規(guī)程進行縮分，取得粒度小于13 mm，10 kg煤樣，把它分成兩份。其中一份，按規(guī)程用灼燒法化驗其灰分，得到Ad化驗值，并保留所余煤樣，備復(fù)查用。另一份，用B型掃描式快灰儀測定灰分，得到測量值，測后保留煤樣，備復(fù)查用。

3．3 煤種參數(shù)的設(shè)置

自動擬合，進入比對界面，填寫已準備好的測量數(shù)據(jù)和化驗數(shù)據(jù)，輸入足夠多的數(shù)據(jù)后，選擇擬合AB值或僅擬合B值，數(shù)據(jù)越多越會接近真實值(輸入數(shù)據(jù)后要通過觀察，放棄一些線性關(guān)系不好的數(shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)都會集中在線的兩側(cè))。如果測量誤差不大，根據(jù)測量公式調(diào)節(jié)B值。

式中：

Ad%—測量灰分;

A—斜率;

B—截距;

K—計數(shù)。

在調(diào)節(jié)參數(shù)時有可能會出現(xiàn)越調(diào)越亂的情況，這就需要重新設(shè)定參數(shù)，按照第1、2項進行系統(tǒng)性的比對了。儀器的測量精度以均方根誤差來計算。

3．4 日常操作規(guī)程

每天查看一次標準塊灰分曲線，注意標準塊灰分曲線是否有較大的波動，如有變化，首先查看標準塊和放射源鉛罐的上表面是否有積煤，若有，需清除積煤。查看軟件界面所顯示的“探測信號狀態(tài)評估”是否提示為“正?！?。查看軟件界面所顯示的“探測箱加熱狀態(tài)”是否為間歇加熱狀態(tài)。定期對計算機、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等部件進行檢查，以免積灰，損壞電器設(shè)備。要經(jīng)常備份，以防計算機系統(tǒng)或硬盤損壞，數(shù)據(jù)丟失。每3個月進行1次傳送帶刻度(空轉(zhuǎn)5～8圈)。

皮帶如果更換、修補，都要重新進行皮帶刻度 。要經(jīng)常備份，以防計算機系統(tǒng)或硬盤損壞，數(shù)據(jù)丟失。一般要求每月備份1次(月初或月末)。

3．5 設(shè)備保養(yǎng)

在線測灰儀屬高科技精密儀器設(shè)備，要求安排專人管理。不得用水沖洗設(shè)備，外部應(yīng)用塑料布包上，灰分儀后背箱、探測器箱應(yīng)防水、防塵。每半年應(yīng)對工控機內(nèi)部進行一次干風(fēng)除塵 。設(shè)備沒有問題時，不要退出 WINDOWS系統(tǒng)，以免損壞程序。查看軟件界面所顯示的“探測信號狀態(tài)評估”是否提示為“正常”。查看軟件界面所顯示的“探測箱加熱狀態(tài)”是否為間歇加熱狀態(tài)。對設(shè)備必須持續(xù)供電，長時間不使用時，可關(guān)閉顯示器，但要保證測灰儀持續(xù)供電。每個月進行一次傳送帶刻度，修補后要重新進行皮帶刻度。隨時查看放射源鉛罐的牢固性，以防丟失。

3．6 安全問題

現(xiàn)實生活中人們要接受宇宙的天然性輻射，一般人們承受的本底輻射劑量有2 mSv/a，《放射衛(wèi)生防護基本標準》規(guī)定從事放射性工作所承受的劑量當量是每年20 mSv/a。按照以上標準規(guī)定，測灰儀的輻射是在安全范圍。

一年365天，每天緊靠鉛罐7 h才會達到限值水平。測灰儀運行不需要緊靠鉛罐，所以，能接受到的輻射，最多只是增加與天然本地相近的附加劑量，是非常安全的。

測灰儀所使用的镅和銫源屬于低、中能量的，很容易屏蔽，所以在使用中是很安全的。

測灰儀的輻射估算：與放射源距離(每天停留1 h) 所受劑量

4 結(jié)語

測灰儀直接對傳送帶上的散煤作在線測量，不需要采樣、破碎、制樣等工序，大大減少了勞動力。測灰儀不直接測量，所以不影響輸送帶的運行，即不影響生產(chǎn)。另外，根據(jù)灰分顯示情況能隨時指導(dǎo)生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。測灰儀在生產(chǎn)使用過程中要正確操作和做好日常維護管理至關(guān)重要。