[發明專利]一種煤炭灰分和發熱量測量系統及其測量方法

有效

• 申請號: 201110319408.1
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102507613A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 衣宏昌;林謙
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N23/02
• 分類號: G01N23/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及煤炭檢測領域，尤其涉及一種煤炭灰分和發熱量的測量系統及其測量方法。

背景技術

雙能量伽馬射線透射法是目前廣泛應用的測量煤炭灰分的方法，通過測量煤流對于雙能量伽馬射線透射測量裝置中的兩個不同能量的伽馬射線的衰減系數，計算煤炭灰分，進而可以通過煤炭灰分值推算出煤炭的發熱量。該方法實時快捷、便于操作，可以較好地應用于煤炭來源固定的用煤場所。

但是該方法的缺點在于：測量結果受煤炭中高原子序數元素含量變化的影響較大，例如煤炭中的鐵、鈣等元素含量的變化將直接影響灰分的測量結果。對于火力發電廠等煤炭來源復雜的用煤單位，由于所用煤炭來自多個礦井和產區，一般情況下，其高原子序數元素含量變化較大，因此使用該方法測量煤炭灰分，誤差較大。并且此問題難以通過標定來解決，因為利用標定的灰分計算參數，只對所標定時煤質是準確的，煤質變化后利用該標定的參數計算灰分可能產生較大誤差。而在實際應用中，煤質變化通常是無規律的、難以預測的，從而給這種灰分測量設備在煤炭來源復雜的情況下應用帶來很大困難。火力發電廠等用煤單位是煤炭利用的最后一個環節之一，其能源消耗數據是評價煤炭利用領域節能減排效果的最真實依據，要求其測量數據必須準確。

因此，對煤炭使用單位，需要一種煤炭灰分和發熱量的測量系統和測量方法，既滿足實時性要求，又能夠準確測量、不受煤種變化影響。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發明提出一種煤炭灰分和發熱量測量系統及其測量方法，即滿足實時性要求，又實現消除高原子序數對煤炭灰分和發熱量測量的影響，使煤炭灰分和發熱量的測量準確、不受煤種變化的影響。

本發明一方面提出一種煤炭灰分和發熱量測量系統，包括至少兩個雙能量伽馬射線透射測量裝置和計算裝置。其中，至少一個所述雙能量伽馬射線透射測量裝置設置在煤炭燃燒設備入口之前，用于測量未燃燒的煤炭對于所述雙能量伽馬射線透射測量裝置的伽馬射線的第一衰減系數；至少一個所述雙能量伽馬射線透射測量裝置設置在煤炭燃燒設備出口之后，用于測量所述煤炭燃燒后的煤灰對于所述雙能量伽馬射線透射測量裝置的伽馬射線的第二衰減系數；所述至少兩個雙能量伽馬射線透射測量裝置分別與所述計算裝置連接，以將所述第一和第二衰減系數傳輸至所述計算裝置，所述計算裝置根據所述第一和第二衰減系數，計算所述煤炭的灰分和/或發熱量。

所述第一衰減系數受煤炭中可燃物元素和礦物質元素含量的共同影響，所述第二衰減系數僅受礦物質元素的氧化物的影響，煤中高原子序數元素(如鐵、鈣)含量變化在第一衰減系數和第二衰減系數中同時產生影響，而煤灰分的變化只在第一衰減系數中產生影響，因此利用所述第二衰減系數，可以扣除所述第一衰減系數中受高原子序數元素含量變化影響的部分，從而計算出準確的灰分值和發熱量值。

根據本發明的一個實施例，所述至少兩個雙能量伽馬射線透射測量裝置通過電纜或無線通信分別與所述計算裝置連接。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個所述雙能量伽馬射線透射測量裝置設置在為所述煤炭燃燒設備輸送煤炭的傳輸帶上。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個所述雙能量伽馬射線透射測量裝置設置在與所述煤炭燃燒設備出口連接的煤灰傳輸帶上。

根據本發明的一個實施例，所述至少一個所述雙能量伽馬射線透射測量裝置設置在所述煤炭燃燒設備出口附近的煤灰采樣設備上，用于測量所述煤灰采樣設備采集的所述煤炭燃燒設備輸出的煤灰的所述第二衰減系數。

根據本發明的一個實施例，根據煤炭從測量所述第一衰減系數的位置到燃燒后生成煤灰，并被輸出到測量所述第二衰減系數的位置的系統運行時間，設置所述煤炭灰分測量系統的校正延遲時間；所述計算裝置根據當前測得的所述第二衰減系數，與經過一個所述校正延遲時間之前測得的所述第一衰減系數，計算煤炭灰分和發熱量。通過設置系統的校正延遲時間，確保第一衰減系數和第二衰減系數是針對同一煤炭堆測量的。由于利用所述第二衰減系數，扣除所述第一衰減系數中受高原子序數元素含量變化影響的部分，從而計算出準確的灰分值與發熱量值。

根據本發明的一個實施例，所述計算裝置根據當前測得的所述第一衰減系數，以及從當前時間開始向前的固定時間段內測得的所述第二衰減系數的平均值，計算煤炭灰分和發熱量。所述固定時間段可以根據應用場合的實際情況進行調整。