NGAM-2008无源灰分仪在高阳选煤厂精煤灰分检测中的应用

2019-09-20梁威

煤炭加工与综合利用 2019年8期

梁威

(山西焦煤汾西矿业集团，山西孝义 032300)

灰分是选煤厂精煤产品的一项重要指标，在选煤厂生产过程中，精煤产品直接进入客户的流通环节。因此，选煤厂精煤产品的灰分检测至关重要。现今，全国多数选煤厂精煤灰分检测常采用放射性在线灰分仪，但放射性设施在使用过程中存在一些弊端，如精煤胶带上物料层的厚度对检测结果有影响，操作不当可能危害人员身体健康，管理成本较高等。随着国家环保监管力度的加大，放射性设施的替代及更换也将成为必然的发展趋势。

汾西矿业集团高阳选煤厂在精煤灰分检测环节采用NGAM-2008无源灰分仪替换有源灰分仪，检测结果表明，NGAM-2008无源灰分仪完全能满足高阳选煤厂精煤灰分测定需求，具有误差小，管理方便，有效指导选煤生产，及时调整工艺参数等优点。此外，该设备不使用放射源，安全可靠，有效提升了企业职工健康管理水平。

1 有源在线灰分仪的检测原理及存在的问题

1.1 有源灰分仪检测原理

有源灰分仪是一种基于射线透射原理的设备，使用两个γ射线放射源，即高能放射源137Cs和低能放射源241Am。高、低能量γ射线与物质相互作用机制不同，高能射线的穿透衰减仅与被测物料的厚度有关，而低能射线的穿透衰减既与被测物料的厚度有关，又与被测物料的灰分密切相连，组合两种射线穿透强度的测量即可计算出物料的灰分，并能自动补偿物料厚度及散密度变化对物料灰分测量结果的影响[1]。

1.2 有源灰分仪存在的问题

目前，全国多数选煤厂采用有源灰分仪测定产品灰分。由于有源灰分仪多采用活度300 mCi的四类放射源，环保安全风险较大，国家监管力度十分严格，设备的相关防护措施等级高，成本高，而且造成选煤厂的维护难度也较大。因此，亟需一种性能可靠、无放射源的灰分测定新设备取而代之[2]。

2 NGAM-2008无源灰分仪

2.1 工作原理

射线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，当其发射的天然γ射线与煤中的矿物质和有机质相互作用时，能量向低能方向聚集，从而形成“低能峰”。“低能峰”的形状和计数，与煤中成分有关。基于这一现象，可对煤炭灰分进行快速检测[3-4]。

NGAM-2008无源灰分仪在结构上装有环境辐射屏蔽体，屏蔽了90%以上环境γ射线，降低了本底信号误差。NGAM-2008依据高性能γ探测器探测的煤流γ射线信号及高精度胶带秤反馈的煤流重量信号，通过一系列反推运算，计算出煤流的灰分。

2.2 结构特征

该设备由γ射线探测器、现场操作仪表、远端监控计算机、环境辐射屏蔽罩及其支架和1台高精度煤流负荷称重装置组成(图1)。其主要结构特征为：γ射线探测器用于探测胶带上煤炭发出的天然射线；环境辐射屏蔽体可屏蔽宇宙射线等的干扰，降低环境误差本底；高精度煤流负荷称重装置用于实时监测物料负荷变化，补偿负荷参数的影响；现场操作仪表将探测器及称重装置的原始测量信号处理后上传；远端监控计算机根据校准参数解析计算灰分。

图1 NGAM-2008的结构组成

2.3 技术特点

NAGM-2008无源灰分仪是非接触式在线探测设备，该设备技术特点为：

(1)无辐射隐患，安全可靠，运行成本低。

(2)采用全范围检测，对灰分上限无限制，而且在提供准确的灰分值同时，还能提供准确的皮带输送机上的煤量数据。

(3)NGAM-2008为输送机全断面灰分信号、面密度采样检测，最短可10 s测定一个灰分值，灰分数据更准确、更有代表性，且优于有源灰分仪的实时性[5]。

2.4 主要技术指标

(1)灰分测量精度(标准偏差)：① 当煤炭灰分不大于15%时，偏差优于0.5%；② 在灰分大于15%不大于30%时，偏差优于1%；③ 当灰分大于30%时，偏差优于1.5%。

(2)煤量计量精度为0.5%。

(3)测量稳定性。同一煤种连续工作24 h的变异系数小于0.5%。

(4)单次测量时间：5～1 000 s。

3 NAGM-2008无源灰分仪应用效果

高阳选煤厂入洗能力为6.00 Mt/a，入选原煤全部来源于高阳矿井。高阳选煤厂原采用有源灰分仪测定精煤灰分，测定结果较为准确，但胶带上的煤层厚度对测定结果有直接影响，且放射源对职工健康也存在安全隐患。

2017年11月，在高阳选煤厂702精煤胶带上安装1台NAGM-2008无源灰分仪，用于精煤灰分在线检测，精煤灰分指标为8.50%～9.00%。经一段时间检测，测定值与采样数据及有源灰分仪测量值的对比见表1。

表1 NAGM-2008无源灰分仪与有源灰分仪测定数据对比

从表1可以看出，无源灰分仪的测定结果(误差波动范围为-0.26%～+0.21%，绝对误差0.12%)达到高阳选煤厂的技术指标要求；而有源灰分仪误差波动范围为-0.26%～+0.25%，绝对误差0.18%；两者相比，前者波动范围更为稳定，误差值更小。而且前者可实时在线测定，并可根据选煤厂生产需要，定时显示灰分加权平均值，对选煤厂生产参数调整起到了很好的指导作用。