PGNAA技術對水泥廠入廠煤檢測的應用研究

肖憲東 龔亞林 吳志強 張 偉

（丹東東方測控技術股份有限公司， 遼寧 丹東 118002）

水泥工業是高投資和高能耗的產業，煤炭作為水泥生產中重要的燃料，其作用除了為孰料生產提供熱量外，煤炭燃燒之后所剩余的灰分，將全部落入到孰料生產工藝中。因此，其質量的好壞，直接關系到水泥孰料的質量和產量。

煤炭成本占整個水泥原燃料成本的60%左右，如何避免煤炭供應商以次充好，確保煤質分析結果真實可信，避免與煤炭供應商之間的糾紛，是當前水泥生產企業著重考慮的問題。同時，煤質質量真實、穩定、可靠，也是保證企業生產穩定運行、降低企業生產成本的關鍵。

目前，大部分的水泥廠采用人工采樣分析的方法對入廠煤的煤質進行分析，運煤車輛將煤卸入原煤堆廠之后，采樣人員采集數公斤的煤炭樣品，送實驗室進行縮分處理，制成分析試樣，對每一個關注的煤質指標進行分析，整個分析結果需要經過數個小時甚至更長的時間。PGNAA技術用于在線分析具有全面、快速、無損等特點，為了保證整個分析結果的代表性、準確性和時效性，嘗試采用PGNAA技術對水泥廠入廠煤進行在線檢測。

1 入廠煤煤質在線檢測系統的組成

整個水泥廠入廠煤在線檢測系統主要由三部分組成，包括采樣子系統、分析子系統和留樣子系統。

圖1 入廠煤煤質在線檢測系統組成

整個系統的工作過程為：當運煤車輛到達指定位置獲，圖像識別、位置識別傳感器會自動采集車輛的尺寸信息，采集完車輛信息后，采樣主機會根據采集到的車輛信息隨機的生成采樣位置點，同時將采樣位置點信息傳輸給采樣機PLC控制系統，PLC控制系統將控制采樣頭到指定的位置以指定深度完成煤炭樣品采集工作。采樣機完成采樣工作后，采集到的煤樣通過皮帶給料機輸送機破碎機，煤樣經破碎后，自動進入到分析儀進料斗內，輸送到分析儀內部皮帶上，煤流隨皮帶一起自動向前移動的同時，密度計、微波水分儀、中子活化探測系統等立即進行煤質中的各元素和水分的檢測，當采樣的煤流全部通過分析儀后，分析儀皮帶停轉，等待下一個煤流的到來，被分析過的煤流通過返煤皮帶上的刮掃縮分器和留樣分礦收集機進行取樣（用于留存及化驗室分析），余煤返到臨時棄料倉內，分析結果通信傳送至企業數據管理中心。

2 系統在現場的試驗效果

分析儀在現場安裝調試完成后，對分析儀的性能進行評估，在性能評估過程中，使用實驗室分析結果作為分析儀的參比值。為了確保實驗室分析結果的可信度，評估過程中采集雙份參比樣品，參比樣的采集位置如圖 2所示，將兩份樣品的實驗室結果的平均值作為參比值。

圖2 分析儀性能評估過程中參比樣的采集方式

表1 灰分比對數據

本次性能評估實驗共采集了15組比對樣品，對煤炭中的灰分、水分、熱值三個指標分別進行了評估。

表1為分析儀灰分檢測性能評估數據。

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表2為分析儀水分檢測性能評估數據。

表2 水分比對數據

表3為分析儀熱值檢測性能評估數據。

表3 水分比對數據

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3 結論

使用 PGNAA原理的煤質在線在線檢測設備，與現場的機械式采樣設備相結合，能夠對入廠煤的煤質指標進行快速全面的檢測，解決傳統實驗室煤質分析工序復雜、結果滯后、人為因素影響大等問題。針對水泥廠入廠煤，對于分析儀的測量結果與傳統的實驗室分析結果進行了比對，15組樣品分析儀測量值和實驗室分析值之間差值的標準差分別為：灰分測量標準差為 0.33%；水分測量標準差0.37%；熱值測量標準差50.41Kcal/kg。測試結果表明，基于PGNAA原理的煤質在線檢測設備，能夠滿足當前水泥廠對于入廠煤質量控制的要求。