NGAM-2008無(wú)源灰分儀在高陽(yáng)選煤廠精煤灰分檢測(cè)中的應(yīng)用

梁 威

(山西焦煤 汾西礦業(yè)集團(tuán)，山西 孝義 032300)

灰分是選煤廠精煤產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在選煤廠生產(chǎn)過(guò)程中，精煤產(chǎn)品直接進(jìn)入客戶(hù)的流通環(huán)節(jié)。因此，選煤廠精煤產(chǎn)品的灰分檢測(cè)至關(guān)重要。現(xiàn)今，全國(guó)多數(shù)選煤廠精煤灰分檢測(cè)常采用放射性在線灰分儀，但放射性設(shè)施在使用過(guò)程中存在一些弊端，如精煤膠帶上物料層的厚度對(duì)檢測(cè)結(jié)果有影響，操作不當(dāng)可能危害人員身體健康，管理成本較高等。隨著國(guó)家環(huán)保監(jiān)管力度的加大，放射性設(shè)施的替代及更換也將成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)選煤廠在精煤灰分檢測(cè)環(huán)節(jié)采用NGAM-2008無(wú)源灰分儀替換有源灰分儀，檢測(cè)結(jié)果表明，NGAM-2008無(wú)源灰分儀完全能滿足高陽(yáng)選煤廠精煤灰分測(cè)定需求，具有誤差小，管理方便，有效指導(dǎo)選煤生產(chǎn)，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。此外，該設(shè)備不使用放射源，安全可靠，有效提升了企業(yè)職工健康管理水平。

1 有源在線灰分儀的檢測(cè)原理及存在的問(wèn)題

1.1 有源灰分儀檢測(cè)原理

有源灰分儀是一種基于射線透射原理的設(shè)備，使用兩個(gè)γ射線放射源，即高能放射源137Cs和低能放射源241Am。高、低能量γ射線與物質(zhì)相互作用機(jī)制不同，高能射線的穿透衰減僅與被測(cè)物料的厚度有關(guān)，而低能射線的穿透衰減既與被測(cè)物料的厚度有關(guān)，又與被測(cè)物料的灰分密切相連，組合兩種射線穿透強(qiáng)度的測(cè)量即可計(jì)算出物料的灰分，并能自動(dòng)補(bǔ)償物料厚度及散密度變化對(duì)物料灰分測(cè)量結(jié)果的影響[1]。

1.2 有源灰分儀存在的問(wèn)題

目前，全國(guó)多數(shù)選煤廠采用有源灰分儀測(cè)定產(chǎn)品灰分。由于有源灰分儀多采用活度300 mCi的四類(lèi)放射源，環(huán)保安全風(fēng)險(xiǎn)較大，國(guó)家監(jiān)管力度十分嚴(yán)格，設(shè)備的相關(guān)防護(hù)措施等級(jí)高，成本高，而且造成選煤廠的維護(hù)難度也較大。因此，亟需一種性能可靠、無(wú)放射源的灰分測(cè)定新設(shè)備取而代之[2]。

2 NGAM-2008無(wú)源灰分儀

2.1 工作原理

射線在自然界中普遍存在，天然放射性元素可看作一系列微型放射源，當(dāng)其發(fā)射的天然γ射線與煤中的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)相互作用時(shí)，能量向低能方向聚集，從而形成“低能峰”。“低能峰”的形狀和計(jì)數(shù)，與煤中成分有關(guān)。基于這一現(xiàn)象，可對(duì)煤炭灰分進(jìn)行快速檢測(cè)[3-4]。

NGAM-2008無(wú)源灰分儀在結(jié)構(gòu)上裝有環(huán)境輻射屏蔽體，屏蔽了90%以上環(huán)境γ射線，降低了本底信號(hào)誤差。NGAM-2008依據(jù)高性能γ探測(cè)器探測(cè)的煤流γ射線信號(hào)及高精度膠帶秤反饋的煤流重量信號(hào)，通過(guò)一系列反推運(yùn)算，計(jì)算出煤流的灰分。

2.2 結(jié)構(gòu)特征

該設(shè)備由γ射線探測(cè)器、現(xiàn)場(chǎng)操作儀表、遠(yuǎn)端監(jiān)控計(jì)算機(jī)、環(huán)境輻射屏蔽罩及其支架和1臺(tái)高精度煤流負(fù)荷稱(chēng)重裝置組成(圖1)。其主要結(jié)構(gòu)特征為：γ射線探測(cè)器用于探測(cè)膠帶上煤炭發(fā)出的天然射線；環(huán)境輻射屏蔽體可屏蔽宇宙射線等的干擾，降低環(huán)境誤差本底；高精度煤流負(fù)荷稱(chēng)重裝置用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物料負(fù)荷變化，補(bǔ)償負(fù)荷參數(shù)的影響；現(xiàn)場(chǎng)操作儀表將探測(cè)器及稱(chēng)重裝置的原始測(cè)量信號(hào)處理后上傳；遠(yuǎn)端監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)校準(zhǔn)參數(shù)解析計(jì)算灰分。

圖1 NGAM-2008的結(jié)構(gòu)組成

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

NAGM-2008無(wú)源灰分儀是非接觸式在線探測(cè)設(shè)備，該設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)為：

(1)無(wú)輻射隱患，安全可靠，運(yùn)行成本低。

(2)采用全范圍檢測(cè)，對(duì)灰分上限無(wú)限制，而且在提供準(zhǔn)確的灰分值同時(shí)，還能提供準(zhǔn)確的皮帶輸送機(jī)上的煤量數(shù)據(jù)。

(3)NGAM-2008為輸送機(jī)全斷面灰分信號(hào)、面密度采樣檢測(cè)，最短可10 s測(cè)定一個(gè)灰分值，灰分?jǐn)?shù)據(jù)更準(zhǔn)確、更有代表性，且優(yōu)于有源灰分儀的實(shí)時(shí)性[5]。

2.4 主要技術(shù)指標(biāo)

(1)灰分測(cè)量精度(標(biāo)準(zhǔn)偏差)：① 當(dāng)煤炭灰分不大于15%時(shí)，偏差優(yōu)于0.5%；② 在灰分大于15%不大于30%時(shí)，偏差優(yōu)于1%；③ 當(dāng)灰分大于30%時(shí)，偏差優(yōu)于1.5%。

(2)煤量計(jì)量精度為0.5%。

(3)測(cè)量穩(wěn)定性。同一煤種連續(xù)工作24 h的變異系數(shù)小于0.5%。

(4)單次測(cè)量時(shí)間：5～1 000 s。

3 NAGM-2008無(wú)源灰分儀應(yīng)用效果

高陽(yáng)選煤廠入洗能力為6.00 Mt/a，入選原煤全部來(lái)源于高陽(yáng)礦井。高陽(yáng)選煤廠原采用有源灰分儀測(cè)定精煤灰分，測(cè)定結(jié)果較為準(zhǔn)確，但膠帶上的煤層厚度對(duì)測(cè)定結(jié)果有直接影響，且放射源對(duì)職工健康也存在安全隱患。

2017年11月，在高陽(yáng)選煤廠702精煤膠帶上安裝1臺(tái)NAGM-2008無(wú)源灰分儀，用于精煤灰分在線檢測(cè)，精煤灰分指標(biāo)為8.50%～9.00%。經(jīng)一段時(shí)間檢測(cè)，測(cè)定值與采樣數(shù)據(jù)及有源灰分儀測(cè)量值的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 NAGM-2008無(wú)源灰分儀與有源灰分儀測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)比

從表1可以看出，無(wú)源灰分儀的測(cè)定結(jié)果(誤差波動(dòng)范圍為-0.26%～+0.21%，絕對(duì)誤差0.12%)達(dá)到高陽(yáng)選煤廠的技術(shù)指標(biāo)要求；而有源灰分儀誤差波動(dòng)范圍為-0.26%～+0.25%，絕對(duì)誤差0.18%；兩者相比，前者波動(dòng)范圍更為穩(wěn)定，誤差值更小。而且前者可實(shí)時(shí)在線測(cè)定，并可根據(jù)選煤廠生產(chǎn)需要，定時(shí)顯示灰分加權(quán)平均值，對(duì)選煤廠生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整起到了很好的指導(dǎo)作用。

4 結(jié) 論

NAGM-2008無(wú)源灰分儀測(cè)定原理先進(jìn)，可連續(xù)、快速測(cè)定顯示精煤灰分，及時(shí)反映精煤灰分情況，在高陽(yáng)選煤廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明：

(1)測(cè)定數(shù)據(jù)誤差更小，能準(zhǔn)確反應(yīng)精煤灰分情況，對(duì)洗選過(guò)程參數(shù)的調(diào)整有指導(dǎo)意義；

(2)安裝、管理方便，運(yùn)行成本低；

(3)無(wú)輻射安全隱患，更加安全可靠，提升了企業(yè)職工健康安全管理水平。