作用时间短,分析快。现已有系列化产品面世,产品体积也较小,安装运输相对也比较容易,
随时可以测量,无需等待。但是这种方法不能测量
C、O 元素的含量,因此它不能实现对燃
煤所有指标的分析,而且它只有煤炭成分信息,没有相关的运行指导功能。使用这种仪器的
时候,必须注意对射线的防护。
3、脉冲 D-T 中子源 PGNAA 煤质成分在线分析系统
脉冲式的
D-T 中子源,也叫加速器中子源,产生中子的器件称为中子发生器。它是利
用加速器加速氚核粒子流,并让其与氚核发生
T(D,n)He 反应放出中子。与同位素中子源相
比较,
D-T 中子源有下列特点:强度高;可以在广阔能区获得单色中子;可以产生脉冲中
子;加速器不运行时,没有很强的放射性。产生的快中子能量是
14MeV。脉冲式的 D-T 中子
源易于维护操作,更重要的是加速器不运行时没有放射性,因此成为很重要的中子源。
用这种分析方法分析煤样,不依赖于煤种的变化,整个分析周期仅几分钟,仪器关闭
后无辐射。同时,还解决了用同位素中子源不能对
C、O 元素检测的缺陷,可以同时实现
C、H、O、N、S、Al、Si、Fe、Na、K、Ca、Ti 等元素的在线检测,测量精度高。在获得全元素信息的
基础上,可以得到燃煤发热量、水分、灰分、挥发分、固定碳、灰成分、着火温度、灰软化温度等
指标。还可进一步通过人工智能技术,建立燃烧专家诊断系统,实时报告煤质特性,为锅炉
调整燃烧提供及时、可靠、准确的科学依据。这种设备相对结构复杂,价格也较贵,但是技术
已完善,并且已有成熟的产品。
三、煤质在线分析技术的对比
自然
γ 射线灰分仪和双能 γ 射线灰分仪只能用来测量灰分,而且精确度不高、受煤种变
化影响。中子源
PGNAA 煤质在线分析系统不但分析指标多,而且精度高。下面主要比较中
子源
PGNAA 煤质在线分析系统。
同位素中子源或脉冲中子源在测量
H、N、S、Al、Si、Fe、Ca、Ti 等元素含量上利用了相同
的原理,但是在
C、O 元素的测量上有着本质的不同。因为 C、O 元素对中子的俘获截面非常
小,产生的
γ 射线弱到被其它元素的特征 γ 射线掩盖,所以不能用热中子俘获反应测量
C、O 元素。但是,C、O 元素的非弹性散射截面并不小,而且能够发射具有一定能量的 γ 射线。
脉冲
D-T 中子源 PGNAA 煤质成分在线分析系统,正是利用了 D-T 中子源发射出的中子可
以与
12C、16O 发生非弹性散射而放出 γ 射线的原理来测量 C、O 元素含量的。
根据每个中子源的特性,它们都有自己比较有优势的用途。在煤质在线检测方面,脉冲
D-T 中子源 PGNAA 煤质成分在线分析系统具有非常大的优势。它能实现全元素特别是 C、O
元素的测量,给出燃煤的所有指标,及时诊断燃煤质量,在不工作的情况下没有放射性。尽
管脉冲
D-T 中子源价格比较昂贵,但是对燃煤的测量不是全天连续的,对于一批煤样只需
要测量几个点,而脉冲
D-T 中子源 PGNAA 煤质成分在线分析系统的测量一次只要几分钟,
测量完可及时关闭中子管。实际使用的
D-T 中子管的寿命已经达到 4000 小时以上。而 252Cf
和
241Am-9Be 中子源无论仪器是否开启都在不停的发射中子,对于煤质在线测量来说,大
部分中子都是被浪费的,尤其对于
252Cf 源,其强度比较强,半衰期只有 2.65 年。因此,对
于真正用来测量煤质的中子来说,脉冲
D-T 中子源的价格并不高。
综上所述,现有的三种煤质在线分析系统各有优缺点,通过对这三种技术的综合分析
可以得出:
(1)双能技术
该技术只能够测量灰份,通过与水分计的结合可推算出热值,但如果煤质的组成成分
发生变化,则会影响其测量精度。它适合于煤种变化不大、测量精度要求不高的场合,如大
型煤矿分类堆放和配煤、以及坑口电厂。
(2)同位素源煤质成分分析仪
可测量煤中除碳氧以外的所有主要元素,并根据所测元素成分推算出灰分,结合水分