ICS73.040 D21 中华人民共和国国家标准 GB/T29161—2012 中 子活化型煤炭在线分析仪 Specificationsofon-lineanalyzerforcoalbasedonneutronactivationanalysis 2012-12-31发布 2013-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC42)归口。 本标准起草单位:煤炭科学研究总院煤炭分析实验室(国家煤炭质量监督检验中心)、江苏广兆科技 有限责任公司、煤炭科学研究总院煤化工研究分院、煤炭科学研究总院检测研究分院、南京国晟科技有 限公司。 本标准主要起草人:皮中原、宋兆龙、李英华、姜英、方全国、徐爱国、崔国圣。 ⅠGB/T29161—2012 引 言 中子活化型煤炭在线分析仪采用中子感生瞬发γ射线活化分析技术,实时在线提供煤炭的元素分 析和品质特性指标。 本标准仅对中子活化型煤炭在线分析仪的在线检测主系统进行了规定,未对附属的皮带秤和煤炭 水分仪(可选件)提出具体技术要求。皮带秤和水分仪的输出信号由在线分析主系统的控制柜采集并进 行数据处理。 ⅡGB/T29161—2012 中子活化型煤炭在线分析仪 1 范围 本标准规定了中子活化型煤炭在线分析仪的组成、分类、技术要求、试验方法、检验规则和标志、包 装、随行文件、运输及贮存等。 本标准适用于中子活化型煤炭在线分析仪。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T191 包装储运图示标志 GB474 煤样的制备方法 GB4793.1—2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分:通用要求 GB5172 粒子加速器辐射防护规定 GB5226.1—2002 机械电器安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件 GB/T6543 运输包装用单瓦楞纸和双瓦楞纸箱 GB11806—2004 放射性物质安全运输规程 GB/T12464 普通木箱 GB14052 安装在设备上的同位素仪表的辐射安全性能要求 GB15479 工业自动化仪表绝缘电阻 绝缘强度技术要求和试验方法 GB18871—2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB/T19494.2 煤炭机械化采样 第2部分:煤样的制备 GB/T19952—2005 煤炭在线分析仪测量性能评价方法 3 术语和定义 GB/T19952—2005界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 瞬发γ射线中子活化分析 promptgammaneutronactivationanalysis(PGNAA) 利用热中子束轰击靶样品中各种元素的原子核,使之俘获热中子后受激生成激发态复合核,在 <10-14s时间内,退激释放出特征γ射线。根据特征γ射线峰的位置(能量)和强度(峰面积)对元素进 行定性和定量分析,可测量煤炭中除碳、氧以外的所有主要元素。 3.2 脉冲快热中子活化分析 pulsefastandthermalneutronactivationanalysis(PFTNA) 利用脉冲快热中子打在靶材料上,热中子与靶核发生热中子俘获反应产生的瞬发特征γ射线和快 中子与靶核发生非弹性散射反应时放出的瞬发特征γ射线。根据特征γ射线峰的位置(能量)和强度 (峰面积)对元素进行定性和定量分析,可测量煤炭中包括碳、氧在内的全部主要元素。 3.3 中子活化型煤炭在线分析仪 on-lineanalyzerforcoalbasedonneutronactivationanalysis 采用PGNAA和PFTNA技术,利用中子活化分析原理,对处理和输送过程中的煤炭的多个指标 1GB/T29161—2012 进行实时连续测量的检测系统。 3.4 辐射控制区 radiationcontrolledarea 在辐射工作场所划分的一种区域,在这种区域内要求或可能要求采取专门的防护手段和安全措施, 以便: a) 在正常工作条件下控制正常照射或防止污染扩展; b) 防止潜在照射或限制其程度。 【GB18871—2002,定义6.4.1】 3.5 辐射监督区 radiationsupervisedarea 未被确定为控制区,通常不需要采取专门防护手段和安全措施,但需要经常对职业照射条件进行监 督和评价。 【GB18871—2002,定义6.4.2】 3.6 静态测量准确度 statictestaccuracy 仪器对参比样进行静态重复测量结果的平均值与参比值之间的一致程度。 3.7 静态测量精密度 statictestprecision 仪器对参比样进行静态重复测量结果间的一致程度。 3.8 分析仪示值 analyzervalue 用分析仪对试验单元进行试验得到的特定的测量值。 【GB/T19952—2005,定义3.7】 3.9 分析仪试验方法 analyzertestmethod 用分析仪得出被探测的煤炭质量指标的试验方法,所得测定值是被测量真值的估计值。 【GB/T19952—2005,定义3.8】 3.10 分析仪动态精密度 analyzerdynamicprecision 动态条件下,分析仪示值与比对试验方法(消除了参比试验方法随机误差)测定值之间的一致程度。 【GB/T19952—2005,定义3.9】 3.11 参比值 referencevalue 用参比试验方法对一个试验单元进行试验得到的一个特定的测量值,该值作为参比用于与分析仪 示值进行比对。 【GB/T19952—2005,定义3.22】 3.12 静态重复性 staticrepeatability 对置于分析仪探测区下的参比标准样进行重复测定所得到的分析仪示值相互间的一致程度。 【GB/T19952—2005,定义3.23】 4 测量原理 利用中子束轰击被测样品,中子与被测样品中各种元素的原子核发生热中子俘获和快中子非弹核 2GB/T29161—2012 反应,极短时间内释放出特征γ射线,利用γ能谱仪探测这些特征γ射线。预先对分析仪进行能量和强 度刻度标定,根据各特征峰的位置(能量)和强度(峰面积)对元素进行定性和定量分析。用参比煤样对 分析仪的煤质特征参数示值进行标定,根据标定曲线,以及通过的煤量(由皮带秤提供)给出灰分、热值、 灰成分等煤质特征结果。 5 分析仪组成和分类 5.1 分析仪组成 分析仪由测量及防护单元和煤质分析单元组成。测量及防护单元包括中子源、γ射线探测器、防护 体及慢化体等。按照中子源及γ射线探测器的不同布置,分析仪分为透射式和反射式两种。以透射式 为例,分析仪组成示意图见图1。 图1 分析仪组成示意图 5.1.1 测量及防护单元 该单元包括中子源、γ射线探测器、防护体等主要设备。主要实现中子发生、γ射线探测及辐射防 护功能。 5.1.2 煤质分析单元 该单元的基本组成和应实现的功能如下: a) 利用数据采集模块、能谱分析模块等,进行γ射线能谱分析,实现元素分析的测定和输出。 b) 利用模型分析、参比样标定等方法,实现煤质特征参数的测定和输出。 c) 利用输入、输出模块,实现系统与外界的输入、输出等功能。 d) 利用存储及显示模块,实现运行数据存储、检测结果的记录、显示、输出等功能。 3GB/T29161—2012 5.1.3 水分测量单元(可选件) 如需提供水分测定结果,可配置水分测量单元。该单元利用水分检测及控制、输出模块等,实现水 分的检测及输出。 5.2 测量及防护单元布置方式 中子活化型煤炭在线分析仪分成透射式布置方式和反射式布置方式。透射式布置方式(图2)中, 中子源或中子发生器与γ射线探测器布置在输煤皮带的上下两侧。反射式布置方式(图3)中,中子源 或中子发生器与γ射线探测器布置在输煤皮带的同一侧。 图2 透射式布置系统 图3 反射式布置系统 5.3 分析仪分类 5.3.1 按照中子源类型分类 a) 可控中子管式检测分析仪:包括采用氘-氚(D-T)14MeV人工可控中子发生器和采用氘-氘 (D-D)2.5MeV人工可控中子发生器对煤炭进行在线检测的仪器; b) 同位素放射源式检测分析仪:采用252Cf或241Am–Be中子源及其他同位素放射源对煤炭进 行在线检测的仪器。 5.3.2 按照结构分类 a) 固定式检测分析仪; b) 移动式检测分析仪,包括车载移动式和组合移动式检测分析仪。 6 技术要求 6.1 结构与外观 6.1.1 分析仪的设计及运行程序应便于操作和维护,并有安全的防辐射措施。 6.1.2 所有控制柜、控制箱、控制台及附属部件应安装正确、外观良好;分析仪各部分表面应无明显的 凹痕、划伤、变形和污染;所有控制面板和显示面板上的标记和字迹应清晰可辨。 6.1.3 所有分析仪的外盖板应便于安装和拆卸。框架应具有足够的强度和刚度,在正常搬运中不应产 生变形。 6.1.4 主机箱、控制柜应满足通风、散热要求,控制柜应满足防尘、防水要求,防护等级不低于IP54。 6.1.5 控制柜应采取必要的防静电及电磁辐射干扰的防护措施。 4GB/T29161—2012 6.2 测量性能 6.2.1 测量参数和范围 分析仪应能提供直接测定的元素分析结果及通过转换计算得到的灰分、发热量和煤灰成分等煤质 分析结果。分析仪直接测定的元素含量和通过转换计算得到的煤质分析结果的范围见表