γ射线灰分仪在选煤厂的应用

胡爱丽

(西山煤电股份有限公司太原选煤厂，山西 太原 030052)

煤灰分是煤在一定温度下充分完全燃烧后，氧化物残渣的百分量。灰分与煤的发热量等重要指标密切相关，是煤质评定和销售定价的主要依据之一。据估算：焦炭中灰分每升高1(即1 wt%)，将导致炼铁时焦比增加2% ～2．5%，高炉单产降低2．5% ～3%，炉渣增加2．7% ～2．9%，所以，控制精煤产品质量稳定对选煤厂的经济效益有着非常重要的作用。

近年来，原煤质量变化较大，客户对煤质的要求越来越高，而传统常规的灼烧测灰方法因工序繁琐、得出结果滞后时间长、在煤样的采制化过程中会引入认为误差等原因，不能满足随时监测的需要，为了保证精煤质量，减少销、配灰的误差，西山煤电股份有限公司太原选煤厂引进了γ射线灰分仪，可实现全方位、多点位、定量定性快速检测煤质。

1 γ射线灰分仪的工作原理

γ射线灰分仪利用双能量 γ射线透射法，使－241Am镅(60Kev)的低能 γ射线和 －137Cs铯(662Kev)的中能γ射线透射被测的煤，其中低能γ射线的减弱取决于煤的灰分值和煤层厚度，中能γ射线的减弱只取决于煤层厚度，与煤的灰分值无关。采用闪烁探头，把透过煤层的两种能量射线转变成为两种不同的电信号，两种电信号的强弱变化包含了煤灰分值和煤层厚度两种信息，利用电信号分析电路和微计算机可以计算出煤灰分值和煤层质量厚度，这两个数据随被测煤而变，结合微机的分析计算、储存、显示、打印等功能，不仅可以定时显示，用于控制生产流程或指导生产，而且可以根据需要随时查询、了解任何时间段的煤灰分变化情况。

γ射线灰分仪的测量传感器安装在煤的输送带边上，只要输送带开动，此仪表立即自动测量煤的灰分值。

2 煤灰分仪测量的精度、稳定性

2．1 测量精度

测量精度主要取决于以下几个误差：

1)计数的统计误差(测量时间超过10 min可以忽略)。

2)测量系统本身的偶然误差小于0．2 wt%。

3)常规灰分化验过程中的偶然误差，此时实验时能控制它为0．2 wt%左右。

4)煤灰中元素组成的随机变化，尤其铁含量引起的误差。

其中，最后一个因素是误差的主要来源。对于精煤，当煤灰中的Fe2O3含量增加或减少1%将引起灰分值测量值误差约为±0．7 wt%

2．2 稳定性

对灰分值固定的测量对象，取8 h连续测量的“10 min灰分”值，全部值与任一个“10 min灰分”值的最大偏差值不会超过±0．5 wt%。

3 采样要求

3．1 在线灰分仪的采样要求

校准采样时钟与测灰仪时钟一致，便于查询。

皮带连续运煤，至少采12对平行样，每对煤样要求连续采10min(即每1 min的前0．5min取一次样，后0．5 min取一次样;前0．5 min的放入1个袋内，后0．5min的放入另一个袋内，做好标记，并记录采样时间段。

至少间隔30 min后取下一对煤样，直至取够12对以上。

分别对每对煤样制样、化验，对每对平行样的化验值取其平均值，作为一个煤样的灰分值。

查询测灰仪的测量结果，根据化验结果和测量结果进行比对，确定灰分斜率A和截距B值，作为正常生产依据。

若达不到以上要求，可适当缩短采样时间和间隔时间，做数据比对。

3．2 离线灰分仪的采样要求

在生产过程中采取20个煤样用测灰仪测量，要求时间上适当拉开，每个生产班取3～4个，取自6个生产班，保证煤样的代表性和随机性。

每个煤样按规程进行缩分，取得粒度小于13 mm，10 kg煤样，把它分成两份。其中一份，按规程用灼烧法化验其灰分，得到Ad化验值，并保留所余煤样，备复查用。另一份，用B型扫描式快灰仪测定灰分，得到测量值，测后保留煤样，备复查用。

3．3 煤种参数的设置

自动拟合，进入比对界面，填写已准备好的测量数据和化验数据，输入足够多的数据后，选择拟合AB值或仅拟合B值，数据越多越会接近真实值(输入数据后要通过观察，放弃一些线性关系不好的数据，一般数据都会集中在线的两侧)。如果测量误差不大，根据测量公式调节B值。

式中：

Ad%—测量灰分;

A—斜率;

B—截距;

K—计数。

在调节参数时有可能会出现越调越乱的情况，这就需要重新设定参数，按照第1、2项进行系统性的比对了。仪器的测量精度以均方根误差来计算。

3．4 日常操作规程

每天查看一次标准块灰分曲线，注意标准块灰分曲线是否有较大的波动，如有变化，首先查看标准块和放射源铅罐的上表面是否有积煤，若有，需清除积煤。查看软件界面所显示的“探测信号状态评估”是否提示为“正常”。查看软件界面所显示的“探测箱加热状态”是否为间歇加热状态。定期对计算机、数据转换器等部件进行检查，以免积灰，损坏电器设备。要经常备份，以防计算机系统或硬盘损坏，数据丢失。每3个月进行1次传送带刻度(空转5～8圈)。

皮带如果更换、修补，都要重新进行皮带刻度 。要经常备份，以防计算机系统或硬盘损坏，数据丢失。一般要求每月备份1次(月初或月末)。

3．5 设备保养

在线测灰仪属高科技精密仪器设备，要求安排专人管理。不得用水冲洗设备，外部应用塑料布包上，灰分仪后背箱、探测器箱应防水、防尘。每半年应对工控机内部进行一次干风除尘 。设备没有问题时，不要退出 WINDOWS系统，以免损坏程序。查看软件界面所显示的“探测信号状态评估”是否提示为“正常”。查看软件界面所显示的“探测箱加热状态”是否为间歇加热状态。对设备必须持续供电，长时间不使用时，可关闭显示器，但要保证测灰仪持续供电。每个月进行一次传送带刻度，修补后要重新进行皮带刻度。随时查看放射源铅罐的牢固性，以防丢失。

3．6 安全问题

现实生活中人们要接受宇宙的天然性辐射，一般人们承受的本底辐射剂量有2 mSv/a，《放射卫生防护基本标准》规定从事放射性工作所承受的剂量当量是每年20 mSv/a。按照以上标准规定，测灰仪的辐射是在安全范围。

一年365天，每天紧靠铅罐7 h才会达到限值水平。测灰仪运行不需要紧靠铅罐，所以，能接受到的辐射，最多只是增加与天然本地相近的附加剂量，是非常安全的。

测灰仪所使用的镅和铯源属于低、中能量的，很容易屏蔽，所以在使用中是很安全的。

测灰仪的辐射估算：与放射源距离(每天停留1 h) 所受剂量

4 结语

测灰仪直接对传送带上的散煤作在线测量，不需要采样、破碎、制样等工序，大大减少了劳动力。测灰仪不直接测量，所以不影响输送带的运行，即不影响生产。另外，根据灰分显示情况能随时指导生产，保证产品质量。测灰仪在生产使用过程中要正确操作和做好日常维护管理至关重要。