[发明专利]一种煤炭灰分和发热量测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭检测领域，尤其涉及一种煤炭灰分和发热量的测量系统及其测量方法。

背景技术

双能量伽马射线透射法是目前广泛应用的测量煤炭灰分的方法，通过测量煤流对于双能量伽马射线透射测量装置中的两个不同能量的伽马射线的衰减系数，计算煤炭灰分，进而可以通过煤炭灰分值推算出煤炭的发热量。该方法实时快捷、便于操作，可以较好地应用于煤炭来源固定的用煤场所。

但是该方法的缺点在于：测量结果受煤炭中高原子序数元素含量变化的影响较大，例如煤炭中的铁、钙等元素含量的变化将直接影响灰分的测量结果。对于火力发电厂等煤炭来源复杂的用煤单位，由于所用煤炭来自多个矿井和产区，一般情况下，其高原子序数元素含量变化较大，因此使用该方法测量煤炭灰分，误差较大。并且此问题难以通过标定来解决，因为利用标定的灰分计算参数，只对所标定时煤质是准确的，煤质变化后利用该标定的参数计算灰分可能产生较大误差。而在实际应用中，煤质变化通常是无规律的、难以预测的，从而给这种灰分测量设备在煤炭来源复杂的情况下应用带来很大困难。火力发电厂等用煤单位是煤炭利用的最后一个环节之一，其能源消耗数据是评价煤炭利用领域节能减排效果的最真实依据，要求其测量数据必须准确。

因此，对煤炭使用单位，需要一种煤炭灰分和发热量的测量系统和测量方法，既满足实时性要求，又能够准确测量、不受煤种变化影响。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明提出一种煤炭灰分和发热量测量系统及其测量方法，即满足实时性要求，又实现消除高原子序数对煤炭灰分和发热量测量的影响，使煤炭灰分和发热量的测量准确、不受煤种变化的影响。

本发明一方面提出一种煤炭灰分和发热量测量系统，包括至少两个双能量伽马射线透射测量装置和计算装置。其中，至少一个所述双能量伽马射线透射测量装置设置在煤炭燃烧设备入口之前，用于测量未燃烧的煤炭对于所述双能量伽马射线透射测量装置的伽马射线的第一衰减系数；至少一个所述双能量伽马射线透射测量装置设置在煤炭燃烧设备出口之后，用于测量所述煤炭燃烧后的煤灰对于所述双能量伽马射线透射测量装置的伽马射线的第二衰减系数；所述至少两个双能量伽马射线透射测量装置分别与所述计算装置连接，以将所述第一和第二衰减系数传输至所述计算装置，所述计算装置根据所述第一和第二衰减系数，计算所述煤炭的灰分和/或发热量。

所述第一衰减系数受煤炭中可燃物元素和矿物质元素含量的共同影响，所述第二衰减系数仅受矿物质元素的氧化物的影响，煤中高原子序数元素(如铁、钙)含量变化在第一衰减系数和第二衰减系数中同时产生影响，而煤灰分的变化只在第一衰减系数中产生影响，因此利用所述第二衰减系数，可以扣除所述第一衰减系数中受高原子序数元素含量变化影响的部分，从而计算出准确的灰分值和发热量值。

根据本发明的一个实施例，所述至少两个双能量伽马射线透射测量装置通过电缆或无线通信分别与所述计算装置连接。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个所述双能量伽马射线透射测量装置设置在为所述煤炭燃烧设备输送煤炭的传输带上。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个所述双能量伽马射线透射测量装置设置在与所述煤炭燃烧设备出口连接的煤灰传输带上。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个所述双能量伽马射线透射测量装置设置在所述煤炭燃烧设备出口附近的煤灰采样设备上，用于测量所述煤灰采样设备采集的所述煤炭燃烧设备输出的煤灰的所述第二衰减系数。

根据本发明的一个实施例，根据煤炭从测量所述第一衰减系数的位置到燃烧后生成煤灰，并被输出到测量所述第二衰减系数的位置的系统运行时间，设置所述煤炭灰分测量系统的校正延迟时间；所述计算装置根据当前测得的所述第二衰减系数，与经过一个所述校正延迟时间之前测得的所述第一衰减系数，计算煤炭灰分和发热量。通过设置系统的校正延迟时间，确保第一衰减系数和第二衰减系数是针对同一煤炭堆测量的。由于利用所述第二衰减系数，扣除所述第一衰减系数中受高原子序数元素含量变化影响的部分，从而计算出准确的灰分值与发热量值。

根据本发明的一个实施例，所述计算装置根据当前测得的所述第一衰减系数，以及从当前时间开始向前的固定时间段内测得的所述第二衰减系数的平均值，计算煤炭灰分和发热量。所述固定时间段可以根据应用场合的实际情况进行调整。