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NGAM-2008 天然射线灰分仪在 代池坝选煤厂的应用

摘 要: 介绍了 NGAM-2008 天然射线灰分仪在代池坝选煤厂的安装环境和运行校准情况;对产量校准数据和灰分比对数据进行了分析评价: 结果表明,灰分仪的产量计量精度优于0. 25%,灰分检测精度 1. 08%; 论述了代池坝选煤厂对该天然射线灰分仪的管理和维护经验;总结了天然射线灰分仪不使用放射源、测量精度高等功能特点。

代池坝选煤厂位于四川省旺苍县,隶属于川煤集团广旺能源公司该选煤厂为群矿型选煤厂,于 2015 年 投 产 运 行,设 计 生 产 能 力 1. 50Mt /a,主要入选代池坝赵家坝及石洞沟 3 个煤矿的原煤[1由于入选原煤的灰分高波动大,原煤质量较差,代池坝选煤厂为了严格把控原煤的原始质量,确保选煤厂的经济利益最大化,决定采用 NGAM-2008 天然射线( 无源) 灰分仪对入厂原煤灰分进行在线检测,便于与煤矿之间进行内部考核与结算

 

1 灰分仪的工作原理与结构组成
 
1. 1 工作原理
 

自然界中的物质普遍存在天然放射性,煤炭也不例外,而且 40KTh U 系等微量的天然放射性元素主要存在于煤炭的灰分之中对于一定质量的煤炭,其天然放射性强度的大小与灰分含量呈正相关关系,以代池坝选煤厂煤样为例,其灰分与天然放射性强度的测试结果见表 1从表 1 可以明显看到,随着灰分的升高,煤样的天然放射性强度也在不断升高,因此,通过预先对天然放射性强度和灰分的关系进行标定,就可用已测定煤的天然放射性强度确定煤的灰分[2-3基于煤炭的天然放射性原理,NGAM - 2008 天然射线灰分仪利用微弱放射性核探测技术实现在线测量煤炭灰分

(1) 天然 γ 射线探测器: 为了捕获输煤胶带上煤炭发出的微弱天然伽马射线,探测器安装于输煤胶带下方,具有大尺寸的测量窗口,内含大体积高灵敏度的闪烁晶体,探测效率高,可实现煤流横断面检测,测量代表性真实有效
 

 

(2) 能谱分析仪: 能谱分析仪分析射线探测器传输的核脉冲信号,进行多道分析,生成天然射线的能谱曲线,将采集到的现场数据转换为数字信号,远传至主机解析

(3) 环境辐射屏蔽体: 屏蔽体采用铅合金屏蔽板组成,安装在输煤胶带机上方,用于屏蔽来自宇宙墙体地面等空间环境中的噪声信号,屏蔽率大于 95%,降低本底干扰,提高信噪比

(4) 负荷称重装置: 煤的天然放射性强度与煤的质量负荷也相关,由于胶带上煤流负荷变化不均,采用负荷称重装置作为质量补偿负荷称重装置与射线探测器一体化设计,保证探测区域重叠,提高了测量的同步性负荷称重装置采用全悬浮式高强度的钢制称重桥架,使用 4 STC美国世铨称重传感器,计量精度优于 0. 5 级,可以实现电子胶带秤的功能

(5) 主机: 采用可靠的 IPC 工业计算机,运行灰分仪管理软件,具 体 配 置: 酷 睿 i5 系 列CPU4GB 运行内存,1TB 大存储容量硬盘,双网卡,22 寸显示器,MOXA 通讯卡

(6) 灰分解析软件: 依据事先建立的数学计算模型,对现场仪表传输的原始数据分析计算,得出实时灰分分钟灰分小时灰分等关键信息,生成实时及历史趋势曲线,生成报表,便于用户管理

 

2 安装环境
 

良好且合适的安装应用环境是在线仪器发挥最佳测量性能的前提和保证因此,代池坝选煤厂将 NAGM-2008 天然射线灰分仪安装在 9 号转载点至翻车机房的 805 号输送机上805 号胶带输送机为选煤厂新建安装的设备,输送机托辊一致性好跳动小胶带采用硫化接头,质量均匀张紧度适中跑偏小于 5%地面采用混凝土浇筑,牢固可靠,可以承载天然射线灰分仪的屏蔽体重量805 号输送机的胶带宽度合适( 800mm) 带速低( 1. 6 m /s) 输送量 平 稳( 300 t /h) 水平无倾角,为天然射线灰分仪提供了良好的测量条件

由于 NAGM-2008 天然射线灰分仪不使用放射源,不需要环保部门的审批,因此,安装方便快捷,安装工作按照 2 h /d 进行,只需要 3 ~ 4 d即可安装完毕,现场安装情况如图 2 所示

 
3 运行评价
 

NGAM-2008 天然射线灰分仪安装完毕后,代池坝选煤厂为了考核仪器的测量精度,分别对该灰分仪进行了产量计量校准和灰分测量动态校准

3. 1 产量计量校准

代池坝选煤厂利用地磅称重系统,使用大煤量对该灰分仪的产量累计功能进行两次物料试验考核,考核的结果: 该灰分仪的产量累计精度远优于厂家保证的 0. 5%,已达到 0. 25 级胶带秤的效果,如表 2 所示

 
3. 2 灰分测量校准
 

广旺集团矿务局与厂矿三方于 2015 420 日联合组织比对实验,按照人工采样方法, 对805号输送机输送的原煤进行采样制样化验,并记录此时间段内灰分仪的测量值,比对结果见表 3

综合表 3 数据,依据 GB /T 19952-2005 煤炭在线分析仪测量性能评价方法,计算该天然射线灰分仪的测量精度( 标准偏差) 为 1. 08%该灰分仪的测量精密度满足 EJ/T 1078-1998 γ辐射 煤 灰 分 仪中 的 要 求,即待测灰分大于30%,测量精度应小于 2. 5%6-9

 

4 设备管理与维护
 

NGAM-2008 天然射线灰分仪的能够良好的运行工作,使用者的日常管理与维护至关重要代池坝选煤厂参照灰分仪厂家的要求并结合自身单位的特点,做到如下几点:

(1) 指定具有计算机机械知识的煤质人员作为灰分仪的管理人员

(2) 安排管理人员全程参与设备的安装调试比对培训等工作,达到熟悉设备的原理与性能能够排除简单故障的目的,具有独立校准仪器的能力

(3) 管理人员能够根据入厂煤种的变化,及时调整运行曲线定期对生产煤流取样,与测量值比对,并做好数据记录与积累工作,以针对系统性偏差微调参数

(4) 集团矿务局选煤厂及煤矿针对结算特点,设置三方密码,保证仪器公正运行,避免人为作弊行为

(5)维护人员每班及时清扫天然射线探测器的落灰,定期对煤流负荷检测装置进行测零点操作,检查称重区域内托辊与带式输送机的接触情况,确保无悬空卡死及过载情况发生

 

5 结 论
 

NGAM-2008 天然射线灰分仪在代池坝选煤厂运行 2 a 多来的应用情况,总结出其具有以下功能特点:

(1) 无放射源没有辐射安全隐患,简化了设备管理,不存在与放射源有关的任何管理,运行成本低,更安全,绿色环保

(2) 测量精度高经比对,10 min 测量误差优于行业标准,实现入厂原煤的质量控制,可以有效替代人工采样,实现提质减员增效的目的

(3) 安装简单模块化设计,安装简便易行

(4) 标定工作量少结合采样结果,微调参数

(5) 全范围检测独特的结构设计,实现全横断面灰分检测,测量结果更准确,更具有代表性

(6) 灰分与产量一体化产量计量精度优于0. 25 级,节省电子胶带秤的购置费用

 

 

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