一种煤的元素在线分析系统及方法与流程

本发明涉及煤质检测技术领域，特别涉及一种煤的元素在线分析系统及方法。

背景技术：

我国的能源结构以煤为主，然而煤炭利用过程中存在污染重和效率低的问题。为此，国标和地方标准均对煤炭品质作出了严格的要求，严禁使用不符合标准的煤炭；企业也需要对煤质开展监测，为锅炉运行调整提供指导。目前煤质监测基本上处于半自动作业状态，大部分操作都依靠人工完成，存在劳动强度大、工作效率低、检测周期长的弊端。同时，样品取样、制样、进样等环节采用手工操作，往往带有较大误差，导致最终检测结果准确性差。此外，质分析设备得到的检测结果为离线数据，无法为企业最优化运行提供实时的指导。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种煤的元素在线分析系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种煤的元素在线分析系统，其特征在于，包括微型刮板式给煤机、微型风扇磨煤机、带有筛子的粗粉分离器、细粉分离器、煤粉给料机、流量计、在线气体分析仪、库仑硫电解池、测水电解池、托板、坩埚、坩埚盖、水平运动机、第一升降机、第二升降机、三氧化钨给料机、天平、电炉及灰斗，微型刮板式给煤机下方依次设有微型风扇磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器及煤粉给料机，其中，微型刮板式给煤机出口与微型风扇磨煤机入口相对，微型风扇磨煤机出口与粗粉分离器入口连接，粗粉分离器出口与细粉分离器入口连接，细粉分离器气体出口通过管道与增压风机入口连接，增压风机的出口通过管道与微型风扇磨煤机连接，细粉分离器煤粉出口与煤粉给料机入口连接；坩埚放置在托板上，托板上连接水平运动机和第一升降机，水平运动机带动坩埚在中间平台上的秤重位、煤粉给料位、三氧化钨给料位、燃烧位、排灰位移动，第一升降机带动坩埚沿垂直于中间平台平面方向移动，所述的煤粉给料机、三氧化钨给料机和坩埚盖设置在上平台上且煤粉给料机与煤粉给料位相对应，三氧化钨给料机与三氧化钨给料位相对应，坩埚盖与燃烧位相对应，天平、电炉和灰斗设置在下平台上，坩埚盖上设有与纯氧连接的进气管出气管，出气管具有三路输出，一路连接在线气体分析仪，另一路连接库仑硫电解池，第三路连接测水电解池，在坩埚盖与在线气体分析仪之间还连接流量计，干锅盖与第二升降机连接，干锅盖在第二升降机带动下盖合在坩埚的上开口位置。

上述方案中，所述的筛子位于粗粉分离机的出口，孔隙为0.2～0.4mm。

上述方案中，所述的煤粉给料机和三氧化钨给料机结构相同，均由粉仓、給粉槽、落粉管及电磁振动器组成，其中，粉仓与給粉槽连接，給粉槽与落粉管及电磁振动器连接，落粉管尾端设有窄缝，窄缝的长度为坩埚宽度的90％～95％，窄缝宽度为其长度的十分之一。

一种煤的元素在线分析方法，采用煤的元素在线分析系统实现，其技术要点是，包括以下步骤：

1)样品称重：对空坩埚进行称重记作m1，单位为克；称重完毕煤粉给入坩埚，再次称重记作m2，单位为克；

2)碳元素分析：出气管连接的三路分析设备中，开启流量计和在线气体分析仪，关闭其余两路；

计算公式如下：

式中，cad表示空气干燥基准下的碳元素，i代表在线分析过程中采集的数据个数；

式中，在线监测烟气流量qi，单位为升；co为浓度，coi,单位为ppm；co2为浓度，co2i,单位为％；

3)氢元素分析：出气管连接的三路分析设备中，开启测水电解池，关闭其余两路。

计算公式为：

式中，had表示空气干燥基准下的氢元素，m水为测水电解池积分器显示值，单位为克(g)，m水为煤中水分含量，单位为100％；mad为空气干燥基准下的水分；ad代表空气干燥基准；

硫元素分析：出气管连接的三路分析设备中，开启库仑硫电解池，关闭其余两路。计算公式为：

式中，sad表示空气干燥基准下的硫元素，m硫为库仑硫电解池积分器显示值，单位为毫克(mg)。

本发明的有益效果是：该煤的元素在线分析系统及方法，该系统中微型刮板式给煤机下依次设置微型风扇磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器实现对煤粉的初筛和精筛，在上平台、中间平台和下平台上，利用托板带动坩埚在秤重位、煤粉给料位、三氧化钨给料位、燃烧位、排灰位移动移动，自动完成煤炭的取样、制样、称重、燃烧和分析过程，实现煤炭碳氢硫元素的全自动和在线分析，大幅降低人力投入，可以广泛适用于各种场合。此外，该装置具有结果精度高、故障率低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种煤的元素在线分析系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中煤粉给料机的结构示意图；

图中序号说明如下：1微型刮板式给煤机、2微型风扇磨煤机、3粗粉分离器、4细粉分离器、6煤粉给料机、7坩埚、8托板、9水平运动机、10升降机、11称重位、12天平、13煤粉给料位、14三氧化钨给料机、15三氧化钨给料位、16三氧化钨给料机、17进气管、18坩埚盖、19出气管、20燃烧位、21电炉、22流量计、23在线气体分析仪、24库仑硫电解池、25测水电解池、26排灰位、27灰斗。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图2和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例采用的一种煤的元素在线分析系统，包括微型刮板式给煤机1、微型风扇磨煤机2、带有筛子的粗粉分离器3、细粉分离器4、煤粉给料机6、流量计22、在线气体分析仪23、库仑硫电解池24、测水电解池25、托板8、坩埚7、水平运动机9、三氧化钨给料机16、天平12、电炉21及灰斗27。微型刮板式给煤机1出口与微型风扇磨煤机2入口相对，煤经微型刮板式给煤机1给入微型风扇磨煤机2进行研磨，微型风扇磨煤机2出口与粗粉分离器3入口连接，粗粉分离机3出口与细粉分离器4入口连接，粗粉分离机3出口设有孔隙为0.2～0.4mm的筛子，细粉分离器4煤粉出口与煤粉给料机6入口连接，细粉分离器4气体出口通过管道与增压风机5气体入口连接，增压风机5气体出口通过管道与微型风扇磨煤机2气体入口连接。煤经微型刮板式给煤机1输送到微型风扇磨煤机2进行研磨，研磨后的煤进入粗粉分离器3，其中粒径小于粗粉分离器出口筛子的孔隙(0.2～0.4mm)的煤粉经粗粉分离器3的出口进入细粉分离器4实现煤粉和气体的分离。粗粉分离器3中不符合粒径要求的煤通过回粉管将进入风扇磨煤机2继续研磨。

本实施例中的煤粉给料机6与三氧化钨给料机16结构相同，现以煤粉给料机6作为例对其结构进行说明。煤粉给料机6是由粉仓6-1、給粉槽6-2、带有窄缝的落粉管6-3、电磁振动器6-4组成。粉仓6-1下端连接給粉槽6-2上端，給粉槽6-2下端与落粉管6-3连接。落粉管6-3上端为方形结构，末端设有窄缝6-5。窄缝6-5长度略小于坩埚宽度，窄缝6-5宽度为长度的十分之一。电磁振动器6-4与給粉槽6-2连接。煤粉由粉仓6-1落入給粉槽6-2，在电磁振动器6-4的作用下，給粉槽6-2以每秒50次频率震动，煤可以均匀的落入落煤管6-3中。落煤管6-3利用下端的窄缝6-5将煤粉传递给坩埚7。

本实施例中分析过程在平台进行，本实施例的平台包括中间平台、上平台和下平台(图中未示出，平台样式不做要求)。其中中间平台上设有称重位11、煤粉给料位13、三氧化钨给料位15、燃烧位20和排灰位26，上平台上安装有煤粉给料机13、三氧化钨给料机15和坩埚盖18，下平台上安装有天平12、电炉21和灰斗27。托板8一端设有尺寸与坩埚7尺寸相匹配的方孔，坩埚7置于托板8的方孔中，托板8与水平运动机9和升降机10连接，水平运动机9带动坩埚7在中间平台上的秤重位、煤粉给料位、三氧化钨给料位、燃烧位、排灰位移动，另一台升降机10带动坩埚沿垂直于中间平台平面方向移动。坩埚7在水平运动机9带动下移动至中间平台的称重位11，再利用升降机10将坩埚7下降到下平台，与天平12接触，对空坩埚7进行称重。秤重后，托板8再带动坩埚7上升到中间平台并移动到煤粉给料位13，煤粉给料机6接到信号后开始给料，此时煤粉给料机6的窄缝6-5的长度方向与坩埚7宽度方向一致，煤粉给料后坩埚7沿坩埚7长度方向缓慢运动，使煤粉均匀的平铺在坩埚里。给煤结束后，坩埚7移动到称重位11，再次称重。坩埚7移动到三氧化钨给料位15，三氧化钨给料机14接收到信号后,开始给三氧化钨，将三氧化钨均匀的铺在煤粉上面。三氧化钨给料机14结构和给料方法同煤粉给料。坩埚7继续移动到燃烧位20，坩埚盖18在另一台升降机10的牵引下下降，与坩埚7密封结合。坩埚盖18上设有进气管17和出气管19，进气管17延伸到坩埚7底上方1cm处。进气管17连接纯氧16，出气管19连接三路，分别是库仑硫电解池24，用来测硫元素；测水电解池25，用来测氢元素；流量计22和在线气体分析仪23，用来测碳元素。在线气体分析仪可以在线监测co和co2的浓度。当氧气通入2分钟后,坩埚7氧气浓度达到90％以上,坩埚7由燃烧位20下降到燃烧炉21开始燃烧,燃烧炉21温度为1150℃,燃烧时间为6分钟,结束后坩埚7上升到燃烧位20,水平移动到排灰位26。冷却后，将坩埚灰渣排放到灰斗27，实现碳元素、氢元素和硫元素的在线分析。

本实施例中采用的煤的元素在线分析方法，包括以下步骤：

1)样品称重：对空坩埚7进行称重记作m1(单位为克)；称重完毕后煤粉给入坩埚，再次称重记作m2(单位为克)。

2)碳元素分析：出气管连接的三路分析设备中，开启流量计和在线气体分析仪，关闭其余两路；

计算公式如下：

式中，cad表示空气干燥基准下的碳元素；

式中，在线监测烟气流量qi(单位为升)、co浓度(coi,单位为ppm)、co2浓度(co2i,单位为％)。

3)氢元素分析：出气管连接的三路分析设备中，开启测水电解池，关闭其余两路。

计算公式为：

式中，had表示空气干燥基准下的氢元素，m水为测水电解池积分器显示值，单位为克(g)，m水为煤中水分含量，单位为100％；mad为空气干燥基准下的水分；

硫元素分析：出气管连接的三路分析设备中，开启库仑硫电解池，关闭其余两路。计算公式为：

式中，sad表示空气干燥基准下的硫元素，m硫为库仑硫电解池积分器显示值，单位为毫克(mg)。

即可实现在线对煤的元素在线分析。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。