通道式元素在线分析仪及应用方法技术

本发明专利技术公开了一种通道式元素在线分析仪及应用方法，对水泥生产中的固体散装物料进行元素含量在线检测以及质量自动控制。分析仪采用中子活化分析技术，具有一个或多个测量管道，实现多物料同时检测。分析仪可直接安装于现场物料输运通道上，或者结合取样、回料设备使用分析仪自身通道。对通道内的物料进行元素含量在线检测，配套程序进行质量控制调整。本发明专利技术扩展了水泥元素在线分析技术应用工艺点，同时突破了传统在线分析技术单点检测模式，具有应用范围广、分析速度快、测量精度高、有效提升产品质量等优点。升产品质量等优点。升产品质量等优点。

【技术实现步骤摘要】
通道式元素在线分析仪及应用方法


[0001]本专利技术涉及一种对水泥生产过程中的固体散装物料元素含量进行在线检测及质量控制的通道式分析仪及应用方法。

技术介绍

[0002]水泥生产工艺中，各工艺环节元素含量是严格控制的技术指标，生料生产过程中原材料中的各元素含量变化过大，直接影响各原料的配比变化，影响水泥生料的质量稳定；生料中各元素的含量变化大，导致三率值合格率低，标准偏差大，将导致窑的操作困难以及产量降低，游离钙稳定性差，熟料质量下降。水泥中各元素含量变化过大，将影响水泥的强度、凝结时间以及易磨性。为提高水泥生产各环节产品质量，就需要对原材料、水泥生料、熟料、成品水泥等进行元素含量检测及质量控制，降低能耗，提高产品质量。
[0003]传统的元素含量测量方法是，专门的取样人员对各个工艺环节上的物料进行样品采集，将采集到的物料样品制备成测量所需要的分析样品，然后再通过化验室荧光分析或者手工化学分析的方式进行化验，最终获得物料元素含量，用作生产指导和生产考核。传统的化验方法，人员的劳动强度大、时间滞后，结果代表性不强，不能很好的指导现场生产。
[0004]中子活化分析技术是目前世界公认的效果最好的的大宗物料元素在线分析技术，应用此原理的跨皮带式元素在线分析仪投入市场已有20余年，中国、美国的几家专业公司的跨皮带式元素在线分析仪已在水泥、煤炭、冶金、矿山领域广泛应用。
[0005]水泥加工生产中物料的输运方式多样化，块状物料多采用皮带输运；粉状物料多采用空气斜槽、溜槽通道、斗式提升机等方式输运。对于皮带输运的物料可以采用跨皮带式元素在线分析仪进行检测，对于非皮带输运且需要进行元素含量控制的工艺环节，尚无有效的在线检测手段。
[0006]在水泥成品配料工艺环节，需要对熟料、石膏、粉煤灰、矿渣、石灰石等原料进行计量按比例搭配，其中SO
3、
CaO、MgO、Cl含量是严格控制的质量指标。通常熟料、石膏、石灰石、粗粉煤灰通过皮带入磨，而细粉煤灰、矿渣粉直接通过溜槽加入水泥磨或直接与出磨水泥混合而不通过皮带。在此工艺中，需要对最终成品水泥进行元素检测及前端配比调整，基于此种工艺采用通道式分析仪安装于水泥磨后通道进行自动配料调整可以有效提升水泥产品质量，提升产品竞争力。
[0007]通常的一台在线检测设备只能实现单一物料检测，分析仪价格昂贵。在综合性水泥生产工厂，具有多条水泥生产线，需要对原材料、水泥生料、熟料、成品水泥等进行元素含量检测，采用一台分析仪实现多通道物料元素同时检测及控制，可节省投资成本。同时可提升中子源的利用效率，降低辐射对周围环境影响。
[0008]水泥生产过程中元素的实时检测及质量控制具有重要意义，目前尚无一种适应上述生产工艺条件下的通道式元素在线分析仪。

技术实现思路

[0009]本专利技术根据水泥生产工艺特点、质量控制要求、现有检测手段及控制方式的缺陷，提供一种应用范围广、分析速度快、测量精度高、质量控制效果显著的通道式元素在线分析仪及应用方法。
[0010]解决上述技术问题所采用的技术方案是: 结合现场生产工艺采用通道式元素在线分析仪进行元素检测及质量控制。
[0011]分析仪特征是：一种用于元素在线检测的通道式分析仪，对于生产中大宗物料的在线元素检测，采用中子活化分析技术是最有效的；分析仪具有符合及中子活化技术检测要求的一个或多个测量通道，可实现对多物料的同时检测；为避免通道间γ射线的相互干扰，多通道间设计有低截面重金属屏蔽体；多个物料测量通道共用中子激发源；中子源具有朝向多个测量通道一致的中子场；探测器通过屏蔽、准直设计只接受来自本测量通道的射线；分析仪通道内壁或通道腔内可以植入特殊的材料，利用特殊材料与中子产生的特定能量信号对通道内中子场进行校正；分析仪配备的密度、水分检测单元。
[0012]应用方法特征是：分析仪可直接安装于现场生产物料输运通道上或者对原有通道进行适当改造后的通道上；分析仪也可以结合取样、回料装置进行安装。可以是所取得的物料样品进入分析仪通道，也可以是取样装置连同所取得的物料一同进入分析仪通道；物料流经分析仪测量通道进行元素检测，分析仪每分钟一次检测结果，并将数据实时上传至质量控制系统，系统自动进行质量控制调整；分析后的物料经过卸料阀排出测量通道，回到生产线上；取样及卸料由PLC进行自动控制；具备一套留样取样装置，用于动态测量过程中样品的化验室化验，进行仪器标定校准。
[0013]所述的通道式元素在线分析仪中，分析仪测量原理采用中子活化分析技术；分析仪测量通道横截面可以是圆形、方形或者任意形状通道，通道长度方向可以是竖直的、任意角度倾斜的或者弯曲的；分析仪具有符合生产工艺中一中或多种物料同时检测要求及中子活化技术检测要求的一个或多个测量通道；为避免通道间物料特征γ射线的相互干扰，通道布局进行合理设计，同时通道间设计有低截面重金属屏蔽体；多个物料测量通道共用同一中子激发源，提高中子源的利用效率；通过中子源与测量通道结构布局设计，使中子源具有朝向多个测量通道一致的中子场，使各通道具有一致的检测能力；探测器屏蔽体通过屏蔽、准直设计只接受来自本测量通道的射线；分析仪通道内壁或通道腔内可以植入特殊的材料，利用特殊材料与中子产生的特定能量信号对通道内受影响的中子场进行校正；物料密度、水分变化均会造成测量数据的偏差或波动，密度计、水分检测单元位于测量通道的上部，分析仪配备的密度计为γ射线密度计，密度计用于对检测数据的舍弃判断及修正；配备的水分检测单元，用于物料水分检测及数据修正。
[0014]在具体应用方法中，分析仪主要检测物料为固体散装物料；分析仪可直接安装于现场生产物料输运通道上或者对原有通道进行适当改造后的通道上；分析仪也可以结合取样、回料装置进行测量。可以是所取得的物料样品进入分析仪通道，也可以是取样装置连同所取得的物料一同进入分析仪通道；物料经通道进入分析仪，进料通道上应安装1个或多个料位开关，可以为阻旋式料位开关、电容式料位开关、膜片式料位开关等，PLC控制程序根据
料位情况对卸料阀进行自动控制，物料到达下料位时，程序自动降低卸料阀电机频率，减小卸料量，当物料到达上料位时，提高卸料阀电机频率，增大卸料量，从而对测量通道内物料量进行控制，保证连续测量的要求；卸料阀可以是分格轮下料阀、螺旋出料器、闸板阀中的一种，卸料阀具有与进料量匹配的卸料能力，由PLC进行自动控制， 小时卸料量≤小时进料量；配备一套连续留样取样装置，用于样品的化验室化验，对分析仪进行动态标定及后期应用过程中的定期校准；分析仪配套元素分析程序、质量控制程序，结合取样器使用时配套取样、卸料控制程序，并与现场DCS进行数据交互。
[0015]在具体应用方法中，当分析仪安装在取样后的物料输运通道时，一套或多套取样器直接在生产工艺中取样，取样器具有满足物料工艺特点的连续取样能力，满足中子活化大宗物料分析技术特点，每小时取样量3000kg
‑
50000kg ，保证分析物料的代表性； 取样器可以是竖直溜槽伸缩式取样器、螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.通道式元素在线分析仪，其特征是：分析仪原理采用中子活化分析技术；分析仪具有符合检测要求的一个或多个测量通道；不同测量通道之间设计有低截面重金属屏蔽体；多个物料测量通道共用中子激发源；中子源具有朝向多个测量通道一致的中子场；探测器具有准直屏蔽体只接收本测量通道产生的特征γ射线；分析仪配备密度、水分检测单元。2.通道式元素在线分析仪检测物料中元素的应用方法，其特征是：分析仪可直接安装于现场生产物料输运通道上或者对原有通道进行适当改造后的通道上，或者结合取样器、回料装置应用自身管道进行安装；物料流经分析仪测量通道进行元素检测，分析仪每分钟检测一次结果，并将数据实时上传至质量控制系统，系统自动进行质量控制调整；分析后的物料经过卸料阀排出测量通道，回到生产线上；PLC系统对取样器、卸料阀进行自动控制；进料通道或回料通道安装一套取样装置，在动态测量过程中对物料取样进行化验室化验，对分析仪进行标定校准。3.根据权利要求1所述的通道式元素在线分析仪，其特征是分析仪测量通道横截面是圆形、方形或者任意形状通道，通道长度方向是竖直的、任意角度倾斜的或者弯曲的，通道的数量为1个或者多个。4.根据权利要求1所述的通道式元素在线分析仪，其特征是当测量通道为多个时，可实现对多种物料元素含量同时检测，每个测量通道为独立工作状态，多通道间无互相影响。5.根据权利要求1所述的通道式元素在线分析仪，其特征是分析仪通道内壁或通道腔内植入特殊的材料，利用特殊材料与中子产生的特定能量信号对通道内中子场进行校正。6.根据权利要求1所述的通道式元素在线分析仪，其特征是配备的密度计...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚亚林，李岩峰，刘永超，吴志强，尚庆敏，张伟，陶俊涛，宋青锋，孙义，赵进，张雪，
申请(专利权)人：丹东东方测控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：