[發明專利]一種反射式X射線煤炭灰分與發熱量檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201110460686.9
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102519993A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 衣宏昌;程建平;林謙
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N23/20
• 分類號: G01N23/20
• 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，特別涉及一種反射式X射線煤炭灰分與發熱量檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

煤炭灰分與發熱量是衡量煤炭質量的重要參數，煤炭的發熱量可以通過灰分計算出來，因此煤炭灰分在線檢測技術是煤炭在線檢測的重要技術。現有的煤炭灰分在線檢測一般采用輻射測量技術，例如：低能伽馬射線反散射法，高能伽馬射線電子對效應、天然伽馬射線測量法、雙能量伽馬射線透射法、中子活化瞬發伽馬分析法。

其中，低能伽馬射線反散射法，高能伽馬射線電子對效應、天然伽馬射線測量法被證明均存在各種限制而導致不太適合灰分測量，因此未被廣泛應用。中子活化瞬發伽馬分析技術可以分析煤炭中的各元素成分，不僅能給出灰分，也能測量出煤炭中的多種元素成分。但其設備價格比其它類型設備高很多(幾十倍)；其采用的中子源，如锎-252，或中子管，壽命都比較低，需定期更換，進一步增加了成本；另外其測量灰分的精度，并不比雙能量伽馬射線透射法更高。因此，中子活化瞬發伽馬分析法也不適合大規模工業應用。

雙能量伽馬射線透射法測量灰分是目前應用最廣的煤灰分在線測量方式，盡管其仍存在測量結果與煤中元素成分相關的局限性，但與上述其它方法比較，其在適用各種粒度、厚度、密度的動態煤流上是具有明顯優勢的。但是，該方法采用放射性同位素作為放射源，放射源在使用、運輸、退役過程中，可能會由于泄漏而對環境產生影響，該方法的推廣也因此受到制約。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決現有技術中：放射源的應用限制；煤炭灰分測量受煤炭中元素含量變化的影響；反射測量受煤流厚度影響等問題。

為達到上述目的，本發明一方面提出一種反射式X射線煤炭灰分與發熱量檢測裝置，包括：射線裝置，位于被測煤流的上方，用于向所述被測煤流發射x射線；至少一個X射線探測裝置，位于所述被測煤流的上方，用于測量被所述被測煤流反射的X射線的能譜；測距傳感器，位于所述被測煤流的上方，用于測量所述被測煤流到所述X射線探測裝置的距離；計算裝置，所述X射線探測裝置與所述計算裝置連接，將測得的所述X射線的能譜傳輸至所述計算裝置，所述測距傳感器與所述計算裝置連接，將測得的所述被測煤流到所述X射線探測裝置的距離傳輸至所述計算裝置，所述計算裝置根據所述能譜與距離計算出所述被測煤流的灰分和發熱量。

本發明采用射線裝置替代放射源，來測量灰分，射線裝置是通過電能來產生X射線的，關閉電源就不會發出射線，解決了放射源的應用限制問題。

由于射線裝置發射能量連續的X射線，能量不同的X射線與物質元素的作用截面不同，因此與被測物質作用后被反射的X射線能譜中包括了很多的關于被測物質元素成分的信息，可以獲得比放射源發出的能量離散的射線的反散射線更多的有用信息，可以提高灰分測量精度，改善煤炭灰分測量受元素含量變化的影響。

根據本發明實施例的反射式X射線煤炭灰分與發熱量檢測裝置，利用測距傳感器測量X射線探測裝置的探頭到被測煤流表面的距離。X射線經煤流反射后，反射X射線的強度與煤炭灰分之間存在一個近似的關系，即灰分越高，反射射線強度越低，根據二者的關系即可推算灰分。但反射射線強度還與反射點到X射線探測裝置之間距離有關，反射射線強度近似隨距離的平方成反比衰減。因為反射射線向各個方向都有，X射線探測裝置與反射點距離越近，能夠射向X射線探測裝置的射線數量就越多，若煤流厚度變化，則反射點到X射線探測裝置距離就發生變化，這樣系統無法區分，是灰分變化還是厚度變化引起的反射射線強度變化。而本發明實施例通過設置測距傳感器，如超聲波測距傳感器，測量出X射線探測裝置到煤流表面的距離，則可以校正反射射線的強度，從而得到灰分信息。另外，若采用低能X射線，其從煤表面被反射到探測的路程中，強度會受到空氣的衰減，若測量了X射線探測裝置到煤流表面的距離，則根據X射線的指數衰減規律，可以校正這部分的衰減，提高測量的精確度。

在本發明的一個實施例中，所述射線裝置發射的射線包含能量連續的軔致輻射X射線，所述至少一個X射線探測裝置用于測量所述軔致輻射X射線被所述煤流反射后的X射線的能譜，所述計算裝置根據所述反射的X射線的能譜，以及所述測距傳感器測量到的所述煤流到所述X射線探測裝置的距離，計算所述被測煤流的灰分和發熱量。