【摘要】本文对煤气化中测量煤粉密度计的工作原理、测量与标定方法进行探讨，着重讨论标

定方法。

 

　　【关键词】煤粉密度；测量原理；标定方法

 

　　

1、引言 

　　在煤气化装置中，高压气体（

CO2 或 N2）将干煤粉通过管道向气化炉输送，要求对管

线中的密度进行测量和控制，便于实时测量煤粉质量，用于控制氧煤量配比，密度测量要
求精确稳定、响应及时。常规仪表对高速流体煤粉的密度目前无法进行测量，在现有的技术
条件下，放射性密度计可以满足测量要求，优点在于：一、使用了配套的抱夹支架，直接抱
在管线外，安装简单。二、与物料非接触，仪表寿命长，免维护。由于没有合适的、标准密度
的介质来对密度计进行标定，因此其校准方法一直是个难题。采用水和钢板可以标定密度计，
但标定精度较差。本文所采用的标定方法是使用干煤粉来进行定量定性标定，可以达到较高
的精度，因此在实际操作中具有借鉴意义。

 

　　

2、测量原理 

　　密度计由放射源与探测器组成，放射源通常采用

Cs-137。铯源相比钴源来说，在穿透

相同的物料时衰减速度更快，仪表灵敏。而煤气化中的管道尺寸相对较小，管道内径从
38mm 到 65mm 不等，射线的作用距离比较短，铯源是更佳的选择。
　　探测器由晶体、光电倍增管、前置放大器与高压单元、供电单元与信号处理单元构成。关
键元部件是晶体，直接接收放射源发出的

ν 射线。晶体的材料主要为两种，一种是碘化钠

（

NaI），另一种是塑料晶体（PVT）。从灵敏度、稳定性、温度、震动、价格各方面比较碘化

钠晶体更适合做为高精度的密度计晶体来使用：

 

　　碘化钠：碘化钠晶体的密度大约是

3.7g/cm3，所以更多的射线会被吸收并且转换成光

脉冲。带碘化钠晶体的探测器有非常高的长期稳定性，为总射线量的

0.1%。温度稳定性较高。

碘化钠晶体设计为最大

50°C，实际使用中最大可在 60°C 下工作而不出现问题。当温度超出

60 度后，会对晶体的寿命产生一些影响。碘化钠是一种晶体，所以对于震动比塑料晶体更
加敏感。晶体的价格与体积成正比，碘化钠晶体成本要高，

50mm×50mm 碘化钠晶体与

50mm×750mm 的 PVT 塑料晶体价格相当。 
　　塑料：塑料晶体的密度大约在

1g/cm3，所以其长度至少达到碘化钠晶体的 3.7 倍才会

得到相同的灵敏度。带塑料晶体（

PVT）的探测器长期稳定性为总射线量的 0.5-1%。塑料晶

体设计为

50°C，当温度大于 55°C 时这种材料将会变软，即 55 度以上为此探测器的禁区。

塑料晶体抗振动能力相对较强。塑料晶体成本低。

 

　　

2.1 放射源在物质中的衰减程度主要由物质的密度决定，密度越大，衰减越明显。通过

对放射源的衰减程度大小的测量，就能计算出介质的密度。

 

　　

2.2 放射源的衰减呈现指数关系，这也是放射源的基本物理原理，公式为：I=I0×e-μρd 

　　

I：通过物料介质接收到的射线；I0：未通过物料介质发出的原始射线；μ：介质吸收

系数；

ρ：介质密度；d：介质的有效路径 

　　

3、安装要求与方式 

　　

3.1 安装要求：放射源、管道中心与探测器中心要成一条直线，以保证放射源穿透物料

后准确到达接收晶体。

 

　　

3.2 对于垂直管道，没有安装上的特殊要求。对于水平管道，通常采用水平安装，而不

建议采用垂直或斜角方式。原因是水平管道的顶部气泡相对较多，而底部则易生沉淀。

 

　　

3.2 密度计型号通常有两种：分体式与一体式。分体式为探测器加二次显示仪表；一体

式为探测器，带

HART 协议，使用手操器进行通讯操作。 

　　

4、密度计的标定 

　　

4.1 标定要求