CN102749344A - 一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法 - Google Patents

一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法，所述方法包括以下步骤：采集中能伽玛射线和32KeV的X射线；分析处理采集的信号；分析并显示煤炭灰分响应和质量厚度响应。本发明利用多到数据分析谱仪接收中能伽玛射线光谱信号，通过分析所获取的32KeV的X射线吸收峰的变化检测煤炭的灰分含量，通过检测其全能峰及康普顿平台的变化检测煤炭的质量密度，通过质量密度来修正由于煤炭质量密度变化带来的影响，有效的提高了灰分测量的稳定性。该方法简单，易执行，可靠性高。

Description

一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法
技术领域
本发明涉及煤炭灰分检测装置，具体涉及一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法。
背景技术
目前，在各种测量分析中，利用伽玛射线技术已经作为一项常规技术。它有其它分析技术所不具有的很多优点，例如利用穿透性强这一特点，伽玛射线多年前就被用于金属无损探伤以及煤炭中的灰分。近年来，伽玛射线相关的核测量技术应用更加广泛，例如其在水泥、煤、矿石等领域的应用。
申请号为201010558605.4的发明专利公开了一种三能煤炭灰分在线检测装置，该装置包括被测样品容器和检测部分；所述检测部分包括低能伽玛源Am241、中能伽玛源Cs137、溴化镧探测器、多道数据分析谱仪和硅漂移探测器；所述低能伽玛源Am241和中能伽玛源Cs 137发射的伽玛光子照射样品容器中的煤样，透过煤样的低中能伽玛射线被溴化镧探测器接收；所述溴化镧探测器的输出端连接多道数据分析谱仪的输入端；低能伽玛照射到煤样上，同时激发煤样中铁、钙、铝的特征X射线，所述硅漂移探测器采集该特征X射线；所述硅漂移探测器的输出端连接多道数据分析谱仪的输入端；所述多道数据分析谱仪的输出端还与工控机连接，在工控机控制下，将采集到的伽玛能谱信息和特征X光谱信息传给数据处理解谱***，由数据处理解谱***进行数据处理。该发明虽可以应用于入厂煤汽车来煤取样自动快速检测装置，不做旁路皮带，只在样品容器的后端直接稍作结构改动，即可安装检测，但是同一性很差，因此会导致测量结果出现严重偏差。
目前利用双能伽玛射线来检测煤炭中的灰成分的技术已很成熟，但由于传统双能伽玛技术，测量的只是源探轴线上的灰分，属单点测量，代表性差，如果物料均匀度不够，将会导致测量误差较大。并且更为严重的是放射源的使用受到的限制日益加剧，再加上低能伽玛源依赖于进口，成本高，供货周期无法及时保证。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法，利用多到数据分析谱仪接收中能伽玛射线光谱信号，通过分析所获取的32KeV的X射线吸收峰的变化检测煤炭的灰分含量，通过检测其全能峰及康普顿平台的变化检测煤炭的质量密度，通过质量密度来修正由于煤炭质量密度变化带来的影响，有效的提高了灰分测量的稳定性。不仅有效减少了低能放射源的使用，同时能够大量的节约成本。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：采集中能伽玛射线和32KeV的X射线；
步骤2：分析处理采集的信号；
步骤3：分析并显示煤炭灰分响应和质量厚度响应。
在步骤1中，所述中能伽玛射线由中能伽玛源Cs-137发出，所述中能伽玛源Cs-137放置于源防护体内，所述源防护体内设有准直孔，所述准直孔与所述射线探测器的中心轴线在同一水平线上，所述准直孔的孔深为5～6cm，孔径为1cm。
所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中的煤炭样品，射线探测器采集透过煤炭样品的中能伽玛射线光谱信号；所述射线探测器的输出端通过放大器与多道数据分析谱仪的输入端相连接。
所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中煤炭样品同时产生伽马射线和32KeV的X射线。
所述射线探测器为碘化钠闪烁探测器或溴化镧探测器，所述放大器为光电倍增管。
所述煤样仓通过漏斗采集煤样的时间间隔为0.5～2分钟。
所述煤样仓、漏斗和与位于所述煤样仓底部的自动抽板组成煤样容器，所述自动抽板与所述煤样仓的轴向垂直，所述自动抽板连接自动卸灰控制***，所述检测器包括中能伽玛源Cs-137、射线探测器和多道数据分析谱仪；所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中的煤炭样品，所述射线探测器采集透过煤炭样品的中能伽玛射线光谱信号，所述射线探测器的输出端连接所述多道数据分析谱仪的输入端，所述多道数据分析谱仪的输出端连接所述电控机。
所述煤样仓顶部设有连接采样机弃样出口的测量位入口，其下部设有连接自动卸灰控制***的测量位出口。
所述自动卸灰控制***包括所述自动卸灰阀、减速器和螺旋电机，所述自动卸灰阀为星形卸灰阀，包括壳体、叶轮和端盖；所述螺旋电机通过联轴带动所述叶轮转动，将所述壳体上部的物料均匀带到下部。
所述源防护***于所述煤样仓的一侧，所述射线探测器位于所述煤样仓的另一侧。
所述源防护体的内部为铅，所述铅的厚度大于6cm。
所述源防护体外壳的厚度为1cm，所述外壳是由碳含量为0.10%、硅含量为0.08%、锰含量为0.065%、磷含量为0.030%、硫含量为0.018%、铬含量为15.6%、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
所述准直孔内置有薄片，所述中能伽玛源Cs-137置于所述薄片上，其与所述准直孔的孔口的距离为0.5cm，所述薄片与所述准直孔底部的距离为0.1mm。
所述薄片为玻璃纤维或聚乙烯熟料片。
所述步骤2中，所述多道数据分析谱仪对采集的信号进行A/D转换和数字信号分析，所述数据处理及解谱***分析所述32KeV的X射线的吸收峰得到煤炭灰分响应，分析中能伽玛射线600KeV全能峰得到煤炭的质量厚度响应。
在步骤3中，数据处理及解谱***分析煤炭灰分响应和质量厚度响应并通过显示***在线显示。
所述电控机包括主控***、电源、所述数据处理及解谱***、显示***和信号传输***；所述多道数据分析谱仪的输出端连接所述信号传输***；所述主控***将多道数据分析谱仪处理后的信号通过所述信号传输***传输给数据处理及解谱***。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明采用单一放射源替代了双能伽玛灰分仪的两个放射源的功能，有效的节约了资源，同时也大量的节约了成本；
2.中能伽玛源Cs-137既充当低能伽玛源来检测煤炭中高Z元素的吸收，又充当中能伽玛源来检测煤炭的质量厚度；
3.利用中能伽玛源Cs137产生的32KeV的X射线充当低能放射源，利用32KeV的X射线穿过煤炭的吸收来检测煤炭中的灰分响应；
4.本发明利用中能伽玛源Cs137产生的600KeV的全能峰及其康普顿平台的吸收来检测煤炭的质量厚度响应，补偿由于密度或者厚度变化带来的影响；
5.本发明可应用于入场煤汽车来煤取样自动快速检测置，不做旁路皮带，只在样品容器的后端直接稍作结构改动，即可安装检测；
6.该方法简单，易执行，可靠性高。
附图说明
图1是本发明实施例结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：采集中能伽玛射线和32KeV的X射线；
步骤2：分析处理采集的信号；
步骤3：分析并显示煤炭灰分响应和质量厚度响应。
在步骤1中，所述中能伽玛射线由中能伽玛源Cs-137发出，所述中能伽玛源Cs-137放置于源防护体内，所述源防护体内设有准直孔，所述准直孔与所述射线探测器的中心轴线在同一水平线上，所述准直孔的孔深为5～6cm，孔径为1cm。
所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中的煤炭样品，射线探测器采集透过煤炭样品的中能伽玛射线光谱信号；所述射线探测器的输出端通过放大器与多道数据分析谱仪的输入端相连接。
所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中煤炭样品同时产生伽马射线和32KeV的X射线。
所述射线探测器为碘化钠闪烁探测器或溴化镧探测器，所述放大器为光电倍增管。
所述煤样仓通过漏斗采集煤样的时间间隔为0.5～2分钟。
所述煤样仓、漏斗和与位于所述煤样仓底部的自动抽板组成煤样容器，所述自动抽板与所述煤样仓的轴向垂直，所述自动抽板连接自动卸灰控制***，所述检测器包括中能伽玛源Cs-137、射线探测器和多道数据分析谱仪；所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中的煤炭样品，所述射线探测器采集透过煤炭样品的中能伽玛射线光谱信号，所述射线探测器的输出端连接所述多道数据分析谱仪的输入端，所述多道数据分析谱仪的输出端连接所述电控机。
所述煤样仓顶部设有连接采样机弃样出口的测量位入口，其下部设有连接自动卸灰控制***的测量位出口。
所述自动卸灰控制***包括所述自动卸灰阀、减速器和螺旋电机，所述自动卸灰阀为星形卸灰阀，包括壳体、叶轮和端盖；所述螺旋电机通过联轴带动所述叶轮转动，将所述壳体上部的物料均匀带到下部。
所述源防护***于所述煤样仓的一侧，所述射线探测器位于所述煤样仓的另一侧。
所述源防护体的内部为铅，所述铅的厚度大于6cm。
所述源防护体外壳的厚度为1cm，所述外壳是由碳含量为0.10%、硅含量为0.08%、锰含量为0.065%、磷含量为0.030%、硫含量为0.018%、铬含量为15.6%、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
所述准直孔内置有薄片，所述中能伽玛源Cs-137置于所述薄片上，其与所述准直孔的孔口的距离为0.5cm，所述薄片与所述准直孔底部的距离为0.1mm。
所述薄片为玻璃纤维或聚乙烯熟料片。
所述步骤2中，所述多道数据分析谱仪对采集的信号进行A/D转换和数字信号分析，所述数据处理及解谱***分析所述32KeV的X射线的吸收峰得到煤炭灰分响应，分析中能伽玛射线600KeV全能峰得到煤炭的质量厚度响应。
在步骤3中，数据处理及解谱***分析煤炭灰分响应和质量厚度响应并通过显示***在线显示。
所述电控机包括主控***、电源、所述数据处理及解谱***、显示***和信号传输***；所述多道数据分析谱仪的输出端连接所述信号传输***；所述主控***将多道数据分析谱仪处理后的信号通过所述信号传输***传输给数据处理及解谱***。
综上所述，本发明利用多到数据分析谱仪接收中能伽玛射线光谱信号，通过分析所获取的32KeV的X射线吸收峰的变化检测煤炭的灰分含量，通过检测其全能峰及康普顿平台的变化检测煤炭的质量密度，通过质量密度来修正由于煤炭质量密度变化带来的影响，有效的提高了灰分测量的稳定性。该方法简单，易执行，可靠性高。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (17)

1.一种基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：采集中能伽玛射线和32KeV的X射线；
步骤2：分析处理采集的信号；
步骤3：分析并显示煤炭灰分响应和质量厚度响应。
2.根据权利要求1所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：在步骤1中，所述中能伽玛射线由中能伽玛源Cs-137发出，所述中能伽玛源Cs-137放置于源防护体内，所述源防护体内设有准直孔，所述准直孔与所述射线探测器的中心轴线在同一水平线上，所述准直孔的孔深为5～6cm，孔径为1cm。
3.根据权利要求2所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中的煤炭样品，射线探测器采集透过煤炭样品的中能伽玛射线光谱信号；所述射线探测器的输出端通过放大器与多道数据分析谱仪的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中煤炭样品同时产生伽马射线和32KeV的X射线。
5.根据权利要求3所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述射线探测器为碘化钠闪烁探测器或溴化镧探测器，所述放大器为光电倍增管。
6.根据权利要求3所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述煤样仓通过漏斗采集煤样的时间间隔为0.5～2分钟。
7.根据权利要求2所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述煤样仓、漏斗和与位于所述煤样仓底部的自动抽板组成煤样容器，所述自动抽板与所述煤样仓的轴向垂直，所述自动抽板连接自动卸灰控制***，所述检测器包括中能伽玛源Cs-137、射线探测器和多道数据分析谱仪；所述中能伽玛源Cs-137发射的伽玛光子照射煤样仓中的煤炭样品，所述射线探测器采集透过煤炭样品的中能伽玛射线光谱信号，所述射线探测器的输出端连接所述多道数据分析谱仪的输入端，所述多道数据分析谱仪的输出端连接所述电控机。
8.根据权利要求7所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述煤样仓顶部设有连接采样机弃样出口的测量位入口，其下部设有连接自动卸灰控制***的测量位出口。
9.根据权利要求7所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述自动卸灰控制***包括所述自动卸灰阀、减速器和螺旋电机，所述自动卸灰阀为星形卸灰阀，包括壳体、叶轮和端盖；所述螺旋电机通过联轴带动所述叶轮转动，将所述壳体上部的物料均匀带到下部。
10.根据权利要求2所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述源防护***于所述煤样仓的一侧，所述射线探测器位于所述煤样仓的另一侧。
11.根据权利要求10所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述源防护体的内部为铅，所述铅的厚度大于6cm。
12.根据权利要求11所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述源防护体外壳的厚度为1cm，所述外壳是由碳含量为0.10%、硅含量为0.08%、锰含量为0.065%、磷含量为0.030%、硫含量为0.018%、铬含量为15.6%、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
13.根据权利要求2所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述准直孔内置有薄片，所述中能伽玛源Cs-137置于所述薄片上，其与所述准直孔的孔口的距离为0.5cm，所述薄片与所述准直孔底部的距离为0.1mm。
14.根据权利要求13所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述薄片为玻璃纤维或聚乙烯熟料片。
15.根据权利要求1所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述步骤2中，所述多道数据分析谱仪对采集的信号进行A/D转换和数字信号分析，所述数据处理及解谱***分析所述32KeV的X射线的吸收峰得到煤炭灰分响应，分析中能伽玛射线600KeV全能峰得到煤炭的质量厚度响应。
16.根据权利要求5所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：在步骤3中，数据处理及解谱***分析煤炭灰分响应和质量厚度响应并通过显示***在线显示。
17.根据权利要求16所述的所述基于单放射源的煤炭灰分检测方法，其特征在于：所述电控机包括主控***、电源、所述数据处理及解谱***、显示***和信号传输***；所述多道数据分析谱仪的输出端连接所述信号传输***；所述主控***将多道数据分析谱仪处理后的信号通过所述信号传输***传输给数据处理及解谱***。
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