PGNAA技术对水泥厂入厂煤检测的应用研究

肖宪东 龚亚林 吴志强 张 伟

（丹东东方测控技术股份有限公司， 辽宁 丹东 118002）

水泥工业是高投资和高能耗的产业，煤炭作为水泥生产中重要的燃料，其作用除了为孰料生产提供热量外，煤炭燃烧之后所剩余的灰分，将全部落入到孰料生产工艺中。因此，其质量的好坏，直接关系到水泥孰料的质量和产量。

煤炭成本占整个水泥原燃料成本的60%左右，如何避免煤炭供应商以次充好，确保煤质分析结果真实可信，避免与煤炭供应商之间的纠纷，是当前水泥生产企业着重考虑的问题。同时，煤质质量真实、稳定、可靠，也是保证企业生产稳定运行、降低企业生产成本的关键。

目前，大部分的水泥厂采用人工采样分析的方法对入厂煤的煤质进行分析，运煤车辆将煤卸入原煤堆厂之后，采样人员采集数公斤的煤炭样品，送实验室进行缩分处理，制成分析试样，对每一个关注的煤质指标进行分析，整个分析结果需要经过数个小时甚至更长的时间。PGNAA技术用于在线分析具有全面、快速、无损等特点，为了保证整个分析结果的代表性、准确性和时效性，尝试采用PGNAA技术对水泥厂入厂煤进行在线检测。

1 入厂煤煤质在线检测系统的组成

整个水泥厂入厂煤在线检测系统主要由三部分组成，包括采样子系统、分析子系统和留样子系统。

图1 入厂煤煤质在线检测系统组成

整个系统的工作过程为：当运煤车辆到达指定位置获，图像识别、位置识别传感器会自动采集车辆的尺寸信息，采集完车辆信息后，采样主机会根据采集到的车辆信息随机的生成采样位置点，同时将采样位置点信息传输给采样机PLC控制系统，PLC控制系统将控制采样头到指定的位置以指定深度完成煤炭样品采集工作。采样机完成采样工作后，采集到的煤样通过皮带给料机输送机破碎机，煤样经破碎后，自动进入到分析仪进料斗内，输送到分析仪内部皮带上，煤流随皮带一起自动向前移动的同时，密度计、微波水分仪、中子活化探测系统等立即进行煤质中的各元素和水分的检测，当采样的煤流全部通过分析仪后，分析仪皮带停转，等待下一个煤流的到来，被分析过的煤流通过返煤皮带上的刮扫缩分器和留样分矿收集机进行取样（用于留存及化验室分析），余煤返到临时弃料仓内，分析结果通信传送至企业数据管理中心。

2 系统在现场的试验效果

分析仪在现场安装调试完成后，对分析仪的性能进行评估，在性能评估过程中，使用实验室分析结果作为分析仪的参比值。为了确保实验室分析结果的可信度，评估过程中采集双份参比样品，参比样的采集位置如图 2所示，将两份样品的实验室结果的平均值作为参比值。

图2 分析仪性能评估过程中参比样的采集方式

表1 灰分比对数据

本次性能评估实验共采集了15组比对样品，对煤炭中的灰分、水分、热值三个指标分别进行了评估。

表1为分析仪灰分检测性能评估数据。

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表2为分析仪水分检测性能评估数据。

表2 水分比对数据

表3为分析仪热值检测性能评估数据。

表3 水分比对数据

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3 结论

使用 PGNAA原理的煤质在线在线检测设备，与现场的机械式采样设备相结合，能够对入厂煤的煤质指标进行快速全面的检测，解决传统实验室煤质分析工序复杂、结果滞后、人为因素影响大等问题。针对水泥厂入厂煤，对于分析仪的测量结果与传统的实验室分析结果进行了比对，15组样品分析仪测量值和实验室分析值之间差值的标准差分别为：灰分测量标准差为 0.33%；水分测量标准差0.37%；热值测量标准差50.41Kcal/kg。测试结果表明，基于PGNAA原理的煤质在线检测设备，能够满足当前水泥厂对于入厂煤质量控制的要求。