煤炭灰分在线测量方法及系统与流程

本发明涉及煤炭灰分测量技术领域，特别涉及一种煤炭灰分在线测量方法及系统。

背景技术：

灰分是评价煤炭质量的重要参数，通过煤炭灰分也可以推算出煤炭的发热量，在线测量煤炭灰分对生产和应用煤炭有重要意义。目前在线测量煤炭灰分的方法主要是利用各种放射性射线来实现的，这些技术包括：双能量伽马射线透射法、单能量伽马射线反射法、双能量伽马射线反射法、高能伽马射线电子对效应湮灭辐射法、中子瞬发伽马射线活化分析法等，这些技术主要是利用射线与煤中元素作用的规律来实现，其中有的技术能较好在线测量煤灰分，如双能量伽马射线透射法，并具有较高性价比，但受煤中高原子序数元素含量变化的影响较大，有的技术如中子瞬发伽马射线活化分析法，能分析出煤中多种元素的含量，但价格昂贵，应用成本高。但这些技术的共同特征是都使用放射性，由于存在安全问题，这类仪器的应用受到限制。

基于此，目前相关研究利用煤中的天然放射性来测量煤的灰分，煤大致可以看成是C(碳元素)和矿物质的混合物，若天然放射性K-40、U、Th及其衰变产物与矿物质含量存在固定比例关系，则测量这些放射性元素及其衰变产物发射的射线，大致可以确定煤的灰分，但这种方法存在几个问题：(1)天然放射性很弱，测量其强度时容易受环境影响；(2)天然放射性含量与煤矿的地质条件有关，即使是同一矿井，天然放射性与煤中矿物质含量的比例关系都是可能是变化的。因此这种灰分测量方法，准确度较差。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种煤炭灰分在线测量方法，该方法能够准确地测量煤炭灰分，具有安全性好、稳定性高及适用性好的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种煤炭灰分在线测量系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种煤炭灰分在线测量方法，包括以下步骤：测量所述煤炭的质量及所述煤炭的体积；根据所述煤炭的质量和所述煤炭的 体积计算所述煤炭的堆积密度；根据所述煤炭的堆积密度估算所述煤炭的灰分；以及根据所述煤炭的灰分计算所述煤炭的发热量。

根据本发明实施例的煤炭灰分在线测量方法，通过测量煤炭的质量和体积，计算出煤炭的堆积密度，然后根据堆积密度估算煤炭的灰分，进而得到煤炭的发热量。因此，该方法能够准确地测量煤炭灰分，并且该方法不使用放射性射线，安全性好；另外，该方法不受煤中天然放射性元素与矿物质比例波动影响，稳定性好；进一步地，该方法操作简便，易于实现，可适用于煤矿、电工及配煤中心等多种场合的煤灰分测量，因此，适用性好。

另外，根据本发明上述实施例的煤炭灰分在线测量方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，通过电子皮带秤测量所述煤炭的质量。

在一些示例中，通过激光扫描或超声波测距技术测量所述煤炭的表面形状，并根据所述煤炭的表面形状计算所述煤炭的体积。

本发明第二方面的实施例还提供了一种煤炭灰分在线测量系统，包括：质量测量装置，所述质量测量装置用于在线测量所述煤炭的质量；体积测量装置，所述体积测量装置用于在线测量所述煤炭的体积；处理器，所述处理器分别与所述质量测量装置和所述体积测量装置相连，用于根据所述煤炭的质量和体积计算所述煤炭的堆积密度，并根据所述煤炭的堆积密度估算所述煤炭的灰分，以及根据所述煤炭的灰分计算所述煤炭的发热量。

根据本发明实施例的煤炭灰分在线测量系统，通过测量煤炭的质量和体积，计算出煤炭的堆积密度，然后根据堆积密度估算煤炭的灰分，进而得到煤炭的发热量。因此，该系统能够准确地测量煤炭灰分，并且该系统不使用放射性射线，安全性好；另外，该系统不受煤中天然放射性元素与矿物质比例波动影响，稳定性好；进一步地，该系统结构简单，成本低且易于实现，可适用于煤矿、电工及配煤中心等多种场合的煤灰分测量，因此，适用性好。

另外，根据本发明上述实施例的煤炭灰分在线测量系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述质量测量装置为电子皮带秤。

在一些示例中，所述体积测量装置用于通过激光扫描或超声波测距技术测量所述煤炭的表面形状，并根据所述煤炭的表面形状计算所述煤炭的体积。

在一些示例中，所述体积测量装置为一个或多个超声波测距传感器。

在一些示例中，所述质量测量装置为核子皮带秤。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的煤炭灰分在线测量方法的流程图；以及

图2是根据本发明一个实施例的煤炭灰分在线测量系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的煤炭灰分在线测量方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的煤炭灰分在线测量方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101：测量煤炭的质量及煤炭的体积。

在本发明的一个实施例中，例如通过电子皮带或核子皮带秤测量待测煤炭的质量。例如通过激光扫描或超声波测距技术测量待测煤炭的表面形状，然后根据煤炭的表面形状计算待测煤炭的体积。

步骤S102：根据煤炭的质量和煤炭的体积计算煤炭的堆积密度。即根据上述步骤S101中得到的待测煤炭的质量和体积，即可计算出待测煤炭的堆积密度。

步骤S103：根据煤炭的堆积密度估算煤炭的灰分。

具体地说，煤炭的真密度与煤灰分存在较好的线性关系，煤灰分越高，煤炭的真密度越高。煤炭的堆积密度与煤炭的真密度和煤炭颗粒之间的空隙大小有关，一般在一个固定的场合，煤炭颗粒之间的空隙大小基于平均效果看，基本固定，因此，煤炭的堆积密度与真密度存在近似线性关系，也即只要在线测量出煤炭的堆积密度，就可以近似计算出煤炭的灰分。

步骤S104：根据煤炭的灰分计算煤炭的发热量。

综上，根据本发明实施例的煤炭灰分在线测量方法，通过测量煤炭的质量和体积，计算出煤炭的堆积密度，然后根据堆积密度估算煤炭的灰分，进而得到煤炭的发热量。因此，该方法能够准确地测量煤炭灰分，并且该方法不使用放射性射线，安全性好；另外，该方法不受煤中天然放射性元素与矿物质比例波动影响，稳定性好；进一步地，该方法操作简便，易于实现，可适用于煤矿、电工及配煤中心等多种场合的煤灰分测量，因此，适用性 好。

本发明的进一步实施例还提供了一种煤炭灰分在线测量系统。

图2是根据本发明一个实施例的煤炭灰分在线测量系统的结构框图，如图2所示，该系统100包括：质量测量装置110、体积测量装置120和处理器130。

其中，质量测量装置110用于在线测量待测煤炭的质量。在本发明的一个实施例中，质量测量装置110例如为电子皮带秤。在另外一些示例中，质量测量装置110也可以为核子皮带秤。

体积测量装置120用于在线测量待测煤炭的体积。具体地，体积测量装置120例如通过激光扫描或超声波测距技术测量煤炭的表面形状，然后根据煤炭的表面形状计算煤炭的体积。更为具体地，在本发明的一个实施例中，体积测量装置120例如为一个或多个超声波测距传感器。

处理器130分别与质量测量装置110和体积测量装置120相连，用于根据待测煤炭的质量和体积计算煤炭的堆积密度，并根据煤炭的堆积密度固定算煤炭的灰分，进而根据煤炭的灰分计算煤炭的发热量。

具体地说，煤炭的真密度与煤灰分存在较好的线性关系，煤灰分越高，煤炭的真密度越高。煤炭的堆积密度与煤炭的真密度和煤炭颗粒之间的空隙大小有关，一般在一个固定的场合，煤炭颗粒之间的空隙大小基于平均效果看，基本固定，因此，煤炭的堆积密度与真密度存在近似线性关系，也即只要在线测量出煤炭的堆积密度，就可以近似计算出煤炭的灰分。在该示例中，处理器130采集质量测量装置110测量的煤炭的质量以及体积测量装置120测量的煤炭的体积，根据质量和体积计算出煤炭的堆积密度，进而估算煤炭的灰分，然后根据灰分计算煤炭的发热量。

综上，根据本发明实施例的煤炭灰分在线测量系统，通过测量煤炭的质量和体积，计算出煤炭的堆积密度，然后根据堆积密度估算煤炭的灰分，进而得到煤炭的发热量。因此，该系统能够地测量煤灰分，并且该系统不使用放射性射线，安全性好；另外，该系统不受煤中天然放射性元素与矿物质比例波动影响，稳定性好；进一步地，该系统结构简单，成本低且易于实现，可适用于煤矿、电工及配煤中心等多种场合的煤灰分测量，因此，适用性好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。