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灰分儀的應用

測量原理:

快速煤質分析儀技術原理:

該方法的原理為:煤炭中碳、氫、硫等組成的有機物以及碳都是可燃燒性物質，在煤炭中這些物質的元素含量雖然不同，但是大體上原子序數都比較低，平均值為6左右。煤灰中硅、鋁、鈣、鐵的氧化物以及鹽類物質是代表著不可燃燒的物質，即灰分，這些元素的原子序數都比較大，灰分的平均原子序數大于12。

由以上所述，可燃物質與灰分之間平均原子序數相差大于6左右，可以利用雙能γ射線照射煤流，其中低能Am（镅）源用來檢測煤質灰分，中能Cs（銫）源來消除厚度、密度帶來的影響。由理論推導可以得出灰分（Ash）與雙源的吸收關系（R）為線性關系，即可得出公式Ash=kR+b（R為被吸收后的Am源、Cs源特性參數之比）。從而就確定了原子序數較低的可燃燒物質的含量，經過數據處理后以灰分的形式顯示出來。

TK型煤質分析儀

1 TK-2000型灰分儀主要由以下幾部分組成:

雙γ放射源;電子測量柜; 計算機處理系統;

主要部件說明

2.1 雙γ放射源，采用241Am，137Cs放射源。

2.2 高 壓:根據探頭的實際情況而定。

2.3信號處理箱體，對信號進行收集和處理。其中一些參數根據現場而定。

2.4計算機處理系統:采用工業標準控制計算機。

單元:由輻射源（241Am和 137Cs）和探測器（NaI晶體和光電倍增管及前置放大部分）組成。

信號處理及控制單元:包括高壓電源、低壓電源、雙單道放大處理板、CPU板、計算機和操作軟件。

雙能量透射法煤質分析儀測量方法框圖

儀器技術特點

a） 按照礦區煤種要求刻度儀器，在線灰分儀采用分層標定，計算機自動校正，消除了人為影響。

b） 在線標定,當皮帶開動時利用采樣機構采集的樣品來標定儀器工作曲線,使標定時的煤樣與工作時的狀態保持一致.

c） 采用灼燒法化驗標定煤樣的灰分值作為約定真值。

d） 電子測量箱安置在皮帶現場,將探測器傳來的信號處理后通過485通訊給計算機.

e） 計算機與電子測量箱之間可進行1500米全雙工通訊.

f） 操作軟件基于WINDOWS操作平臺開發，方便、實用，并預留網絡接口

γ輻射煤灰分測量儀執行標準 EJ/T1078-1998

技術條件

1. 分析類型:主要對各種類型煤的不同灰分值的不間斷測定。

2. 儀器長期穩定性:漂移量≤±0.5%（八小時連續工作所得）。

3. 灰分在線測量時間6秒至60秒可選。

4. 測量精度:測量精度受煤種的影響。一般同一煤源條件下:

低灰分煤 ≤0.5% （1σ）

中灰分煤 ≤2.0% （1σ）

高灰分煤 ≤3.0% （1σ）

5. 電源:輸入電壓:AC220±2V，50±1Hz. 消耗電功率:800W.

6. 接地電阻:< 3Ω

7. 工作環境:

最大潮濕:探測裝置相對濕度90±2%（40℃），

測量裝置相對濕度85±2%（30℃）。

電源變化:供電電壓為220V，變化范圍242~193.6V。

質量保證措施

為保證向需方提供合格的產品，公司產品嚴格執行各項質量文件要求。根據ISO9000國際標準的要求，為提高該產品的質量做出了特別的努力:

1. 嚴格器件篩選;

2. 嚴格按照工藝要求，做到組裝一道檢查一道，確保證整機性能;

3. 整體器件均由專業生產單位完成;每臺儀器均由高溫、低溫、潮濕、震動、長穩五項檢測保證整機的可靠性.

服務承諾

1保修:12個月的免費保修服務。

2 維修:保修期滿后，提供常年及時的合理收費維修及零部件供給。

3 及時接受客戶服務需求，服務信息確認后四十八小時服務到位。

4 設備采購后免費培訓用戶。

5 該公司指ding人員，定期對需方進行電話巡訪，了解儀器工作狀態，跟蹤服務落實。

6 及時列入公司服務檔案，保證服務的落實。

7接受和處理需方對服務的投訴和肯定。

儀器分類

分類1

TK型煤質分析儀分為TK-2000在線型和TK-200離線型兩大系列

1. TK-2000在線型適用于皮帶輸煤機構在線測量，儀器現場安裝自支架分為立式簡易支架和臥式支架兩種

1.1立式簡易支架

立式簡易支架適用要求:

適用于皮帶上煤料的直接測量但對皮帶上煤的厚度有要求:

煤層厚度:厚度:≤350mm，≥100mm（當皮帶上煤層厚度變化超過平均值的10%時，應加束流、刮平裝置，皮帶中應無鋼絲、鋼筋等物質）。

待測煤的粒度: 厚度 粒度要求

100~150mm < 13mm

150~300mm < 40mm

1.2 臥式支架

該支架為非標件根據現場情況設計，對輸送機構無要求并具有子樣采集系統可收集化驗室分析樣。

2. TK-200離線型適用于進場汽運和火車運輸煤離線測量，該系列產品可廣泛應用于火力發電廠、洗煤廠、煤焦廠、水泥廠、化肥廠、鋼鐵廠等大量使用粘煤、原煤和各種煤產品的單位，能快速測量出煤炭的灰分值、發熱量等重要性能指標。具有性能穩定、測試速度快、精度高、操作簡便等特點，同時儀器具有儲存和遠程監控功能，并可與局域網相聯。使用時可單獨離線使用或與入廠煤機械化采樣機配套使用，各種配置均屬該公司用戶使用成熟技術。

2.1 TK-200離線型單獨使用

結構特點:TK-200離線型結構上分為兩大部分，即測量裝置，數據處理部分（含計算機數據分析系統），結構布局明晰維護簡便。

安裝方式:儀器安裝在室內，它可以多點采樣，不需要復雜制樣過程，逐一測量。

2.2 TK-200離線型與入廠煤機械化采樣機配套使用

入廠煤機械化采樣機結構特點:入廠煤機械化采樣機結構上分為，取樣裝置，樣品預處理部分。

安裝方式:入廠煤機械化采樣機采用橋式安裝，TK-200離線型與采樣機構一體安裝，結構合理維護簡便

分類二

ZZ-89（B/C/D/G）型系類煤灰分儀（清華大學研發）

ZZ-89C/D型在線式灰分儀是在ZZ-89A型灰分儀的基礎上改進而來。ZZ-89A型灰分儀采用DOS操作系統，一臺工控計算機只能帶一套測量設備。ZZ-89C/D型除了具備A型灰分儀基本功能外，采用了Windows操作系統，具備了聯網功能，1臺工控機可以控制多臺灰分儀。

C型是旋轉式架構，帶標準測量測塊，可以根據設定的校驗時間（一般每日1次）進行參數校驗，自動對儀器的慢漂移進行校正;而D型則是固定式架構，所需安裝空間小，便于安裝，但需要定時校驗。

性能指標

対被測煤流要求:輸送皮帶上被測煤流質量厚度（射線束位置）應大于2.5g/cm&sup2;,灰分無系統性差異;

水分影響:水分每變化1%，灰分測量值一般變化約0.05%~0.1% （與煤種有關）;

穩定性:連續測量標準塊，任取8小時數據，其中任一"10分鐘灰分"值與平均值的最大偏差不超過±0.5%。

功能特點

能顯示1分鐘、10分鐘、1小時內的灰分值;

可查詢10分鐘、小時、日、月以及任何時間區間灰分值;

自動校正儀器慢漂移和放射源衰減等因素影響;

設遠距離LED灰分顯示儀，向操作人員及時顯示灰分數據;

根據皮帶運行狀況和皮帶上煤流狀況，自動確定工作狀態;

可以存儲多種煤種參數，數量無嚴格的限制;

超大規模集成電路FPGA集成芯片，模塊化計算機;

提供兩路4-20mA模擬信號和串行通信接口輸出，用于灰分顯示或與集控系統連接;

Windows2000以上版本，一臺工控機最多可以帶16套灰分儀主機;

測量系統實時監測運行關鍵參數，且關鍵參數軟件可調;

利用網絡，遠程管理，進行煤種參數標定，查詢測量數據;

遠程故障判斷、維修、軟件升級;

提供數據庫接口、ModBus總線等，用于基于網絡的灰分儀數據共享與編程。

ZZ-89B型離線掃描式γ輻射煤灰分儀，具有的γ射線束對煤樣作掃描測量的技術，確保絕大部分煤樣都被等權重地測量，因此即使灰分分布很不均勻，一次測量的可信度也很好，大大方便了實際使用。對一個煤樣，作20次以上重新裝桶測量，結果的均方根誤差約為0.2%~0.3%，比其他離線測量方式的結果約好3倍。

ZZ-89B型灰分儀被廣泛應用于焦化廠，電廠的入廠煤質監測，以及洗煤廠各工藝流程中煤灰份的監測。

性能指標

樣品量:大于5千克，小于10千克;

水分影響:水分每變化1%，灰分測量值一般變化約0.05%~0.1%（與煤種有關）;

穩定性:連續測量標準塊，任取其中8小時測量結果，任一"10分鐘灰分"值與平均值最大偏差不超過±0.5%;

重復性:同一樣品作重新裝桶多次測量，結果的均方根誤差約為0.2%~0.3%。

功能

無需復雜制樣，3~5分鐘即可測得樣品灰分;

提供詳細的歷史灰分測量數據查詢功能;

自動對儀器慢漂移和放射源衰減影響進行校正;

測量結果可通過網絡遠程查詢;

可以存儲多種煤種參數，數量無嚴格的限制。

ZZ-89G型用于鋼絲皮帶的在線煤灰分儀

應用背景

在一些大型煤炭生產、運輸企業中，由于其煤炭運輸量很大，為了提高輸煤皮帶強度，增加壽命和安全性，往往采用內嵌鋼絲皮帶。普遍使用的在線煤灰分儀應用在鋼絲皮帶上，其測量結果會受鋼絲影響，將產生很大的誤差。

本廠品利用的設計解決了這個難點，可以應用在鋼絲皮帶運輸煤炭的系統上，測量灰分不受皮帶中鋼絲的影響。

技術難點

普遍使用的煤灰分檢測技術是雙能量γ射線透射衰減技術，其缺點是灰分測量結果受鐵元素含量變化影響很大。如果這種灰分儀安裝在鋼絲皮帶上，由于皮帶在工作過程中會發生跑偏以及不可避免的晃動，鋼絲對低能射線的強烈吸收，低能射線的強度衰減量將隨皮帶的橫向運動發生強烈變化，而該衰減量正是灰分計算的主要參數之一，因而會有較大誤差，導致普通灰分儀在鋼絲皮帶上不能正常使用。

解決方案

我們通過的設計方案，使得不管鋼絲皮帶如何晃動，其中鋼絲對射線衰減量的影響固定，再通過零點標定，將鋼絲影響排除，這樣的在線灰分儀就可以在鋼絲皮帶上應用。

性能指標

主要功能

具有普通灰分儀的基本功能;

能夠測量用鋼絲皮帶輸送煤的灰分;

主界面顯示多種灰分數據與系統信息;

可以各種形式查詢灰分歷史記錄;

提供遠端LED灰分顯示儀，供現場操作員使用;

提供4-20mA模擬量、串行通信、網絡通信等多種接口供與用戶其他系統連接;

提供遠程數據監視與查詢的客戶端軟件;

灰分儀程序操作分級管理，擁有管理權限的人員才可以修改、設置運行參數。

應用效果

在煤炭企業成功應用了多套，應用效果很理想，測量精度與該公司其他產品的精度相當，現場運行已經很長時間，系統穩定可靠。

現場應用舉例如下:

山西某洗煤廠，煤灰分范圍8-11，實際測量精度為0.47%;

山西某洗煤廠，煤灰分范圍20-35，實際測量精度為1.23%;

內蒙某洗煤廠，煤灰分范圍25-45，實際測量精度為1.33%。