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煤灰分在线检测方法及设备

张泽琳;杨建国

【摘要】在现代煤炭加工和利用企业中,灰分是煤炭质量的重要指标之一.灼烧称重

法以及快灰快浮等人工测灰法不仅耗时耗力,而且经常出现信息反馈滞后、产品灰

分超标等现象,效率低且无法达到实时检测煤炭质量的目的,使其已经不能适应现代

煤炭行业的需求.文章详细阐述了目前快速检测煤灰分的几种方法(包括辐射测量法、

天然放射性方法、称重法、光电式测灰法和图像处理测灰法)及其检测设备,并分析

了各方法的优缺点,以为煤炭加工企业和利用企业提供有益参考.

【期刊名称】《选煤技术》

【年(卷),期】2012(000)002

【总页数】6页(P59-63,72)

【关键词】煤灰分;检测方法;快速测灰;在线检测;检测设备

【作者】张泽琳;杨建国

【作者单位】中国矿业大学化工学院,江苏徐州221008;中国矿业大学化工学院,

江苏徐州221008

【正文语种】中文

【中图分类】TD94

中国是以煤炭为主要能源的国家，在全部一次能源消费构成中煤炭占了70%，中

国与煤炭有关的行业数量是世界上主要产煤国中最多、最全的。中国以煤炭为主的

能源结构在相当长时期内不会改变，在近30年内，煤炭在一次能源的生产和消耗

中仍将占主导地位。但是，在煤炭的利用上存在着能源利用效率低和污染环境等问

题。解决这一矛盾的唯一出路就是发展洁净煤技术。煤炭洗选加工是国际上公认的

实现煤炭高效、洁净利用的首选方案，是发展洁净煤技术的主要内容之一。

灰分是煤炭质量的重要指标之一，迄今为止，煤炭灰分的标准测定方法仍是灼烧称

重法(根据燃烧前、后的重量比得出杂质百分含量)，现场也多采用快灰快浮，而人

工采样、制样、化验到报出

E－mail:*************************:136****4601结果需90min［1］，

效率低且无法达到实时检测煤炭质量的目的，已不能适应现代煤炭加工与利用企业

为实现高效生产对煤炭快速测灰、在线检测的需求。自从20世纪20年代末荷兰

首先研制成“森得莱克斯”X射线测灰仪以来［2］，世界上已相继研制出了不同

用途的多种测灰仪。目前，在线测灰的主流技术仍是辐射测量法，还有天然放射性

方法、称重法、光电式测灰法和图像处理测灰法。与传统的化验方法比较，在线测

灰法的最大优点是实时性好，解决了传统方法的采、制、化工序复杂，得出结果时

间长所带来的一系列问题，能够大大减轻工人劳动强度，并且测量结果的客观性好，

受人为因素影响小。

文章将主要介绍以上几种测量方法的原理和优缺点以及已经工业应用的在线测灰设

备。

1辐射测量法

1.1低能γ射线反散射法

γ射线与物质作用仅与物质中元素的种类和各自的含量有关，而与元素组成的化合

物分子种类无关。煤可粗略地分为可燃部分和不可燃部分，可燃部分主要是碳、氢、

氧、硫等元素，其中碳元素占80%以上，其等效原子序数Zeq≈6;不可燃部分即

灰分，包括硅、钙、铝、镁、铁等元素的氧化物，其中80%以上为硅、铝的氧化

物，其等效原子序数Zeq≈14。在低能γ射线的照射下，硅、铝原子的光电效应

截面比碳的相应截面要大得多，而前者的散射截面却比后者小［2］。随着煤的灰

分增高，反射的γ射线强度近似按线性规律减少，所以可以通过测量低能γ射线

的反散射强度来确定煤的灰分［3］。

我国对这类仪器的研制始于20世纪60年代，并在1976年首次鉴定了我国第一

台低能γ射线测灰仪，由于其测量技术和模型简单，曾作为一种可行的方法被深

入研究过，但并没有得到广泛的应用，主要原因是它对测量条件要求很严格，测量

时要求:①被测煤的粒度细;②煤流表面平整;③煤流的密实度保持稳定;④煤层与探测

器表面之间的距离应保持不变;⑤煤层厚度应保持大于饱和厚度等。该法难以实现

真正的在线测量，而且测量结果受煤中高原子序数元素的含量影响较大［3］。目

前，这类设备在市场上使用不多，有G－3型在线测灰仪［4］、ZTHY型在线测

灰仪［5］和COALSCAN1500型在线测灰仪［6］。

1.2高能γ湮没辐射法

能量＞1.022MeV的高能γ射线与煤中物质的原子核作用，会有一定几率产生正、

负电子对，产生的正电子会立即与一个负电子发生湮没反应，产生一对能量为

511keV的γ射线。高能γ射线与物质发生电子对效应的几率与物质的原子序数平

方成正比，煤中的灰分越高，其平均原子序数