NGAM－2008 天然射线灰分仪在 代池坝选煤厂的应用
代池坝选煤厂位于四川省旺苍县，隶属于川煤集团广旺能源公司。该选煤厂为群矿型选煤厂，于 2015 年 投 产 运 行，设 计 生 产 能 力 1. 50Mt /a，主要入选代池坝、赵家坝及石洞沟 3 个煤矿的原煤［1］。由于入选原煤的灰分高、波动大，原煤质量较差，代池坝选煤厂为了严格把控原煤的原始质量，确保选煤厂的经济利益最大化，决定采用 NGAM－2008 天然射线( 无源) 灰分仪对入厂原煤灰分进行在线检测，便于与煤矿之间进行内部考核与结算。
自然界中的物质普遍存在天然放射性，煤炭也不例外，而且 40K、Th 系、U 系等微量的天然放射性元素主要存在于煤炭的灰分之中。对于一定质量的煤炭，其天然放射性强度的大小与灰分含量呈正相关关系，以代池坝选煤厂煤样为例，其灰分与天然放射性强度的测试结果见表 1。从表 1 可以明显看到，随着灰分的升高，煤样的天然放射性强度也在不断升高，因此，通过预先对天然放射性强度和灰分的关系进行标定，就可用已测定煤的天然放射性强度确定煤的灰分［2－3］。基于煤炭的天然放射性原理，NGAM － 2008 天然射线灰分仪利用微弱放射性核探测技术实现在线测量煤炭灰分。
(2) 能谱分析仪: 能谱分析仪分析射线探测器传输的核脉冲信号，进行多道分析，生成天然射线的能谱曲线，将采集到的现场数据转换为数字信号，远传至主机解析。
(3) 环境辐射屏蔽体: 屏蔽体采用铅合金屏蔽板组成，安装在输煤胶带机上方，用于屏蔽来自宇宙、墙体、地面等空间环境中的噪声信号，屏蔽率大于 95%，降低本底干扰，提高信噪比。
(4) 负荷称重装置: 煤的天然放射性强度与煤的质量负荷也相关，由于胶带上煤流负荷变化不均，采用负荷称重装置作为质量补偿。负荷称重装置与射线探测器一体化设计，保证探测区域重叠，提高了测量的同步性。负荷称重装置采用全悬浮式高强度的钢制称重桥架，使用 4 只 STC美国世铨称重传感器，计量精度优于 0. 5 级，可以实现电子胶带秤的功能。
(5) 主机: 采用可靠的 IPC 工业计算机，运行灰分仪管理软件，具 体 配 置: 酷 睿 i5 系 列CPU，4GB 运行内存，1TB 大存储容量硬盘，双网卡，22 寸显示器，MOXA 通讯卡。
(6) 灰分解析软件: 依据事先建立的数学计算模型，对现场仪表传输的原始数据分析计算，得出实时灰分、分钟灰分、小时灰分等关键信息，生成实时及历史趋势曲线，生成报表，便于用户管理。
良好且合适的安装应用环境是在线仪器发挥测量性能的前提和保证。因此，代池坝选煤厂将 NAGM－2008 天然射线灰分仪安装在 9 号转载点至翻车机房的 805 号输送机上。该 805 号胶带输送机为选煤厂新建安装的设备，输送机托辊一致性好、跳动小。胶带采用硫化接头，质量均匀、张紧度适中、跑偏小于 5%。地面采用混凝土浇筑，牢固可靠，可以承载天然射线灰分仪的屏蔽体重量。805 号输送机的胶带宽度合适( 800mm) 、带速低( 1. 6 m /s) 、输送量 平 稳( 300 t /h) 、水平无倾角，为天然射线灰分仪提供了良好的测量条件。
由于 NAGM－2008 天然射线灰分仪不使用放射源，不需要环保部门的审批，因此，安装方便快捷，安装工作按照 2 h /d 进行，只需要 3 ～ 4 d即可安装完毕，现场安装情况如图 2 所示。
NGAM－2008 天然射线灰分仪安装完毕后，代池坝选煤厂为了考核仪器的测量精度，分别对该灰分仪进行了产量计量校准和灰分测量动态校准。
代池坝选煤厂利用地磅称重系统，使用大煤量对该灰分仪的产量累计功能进行两次物料试验考核，考核的结果: 该灰分仪的产量累计精度远优于厂家保证的 0. 5%，已达到 0. 25 级胶带秤的效果，如表 2 所示。
广旺集团矿务局与厂、矿三方于 2015 年 4月 20 日联合组织比对实验，按照人工采样方法， 对805号输送机输送的原煤进行采样、制样、化验，并记录此时间段内灰分仪的测量值，比对结果见表 3。
综合表 3 数据，依据 《GB /T 19952－2005 煤炭在线分析仪测量性能评价方法》，计算该天然射线灰分仪的测量精度( 标准偏差) 为 1. 08%。该灰分仪的测量精密度满足 《EJ/T 1078－1998 γ辐射 煤 灰 分 仪》 中 的 要 求，即待测灰分大于30%，测量精度应小于 2. 5%［6－9］。
NGAM－2008 天然射线灰分仪的能够良好的运行工作，使用者的日常管理与维护至关重要。代池坝选煤厂参照灰分仪厂家的要求并结合自身单位的特点，做到如下几点:
(1) 指定具有计算机、机械知识的煤质人员作为灰分仪的管理人员。
(2) 安排管理人员全程参与设备的安装、调试、比对、培训等工作，达到熟悉设备的原理与性能、能够排除简单故障的目的，具有独立校准仪器的能力。
(3) 管理人员能够根据入厂煤种的变化，及时调整运行曲线。定期对生产煤流取样，与测量值比对，并做好数据记录与积累工作，以针对系统性偏差微调参数。
(4) 集团矿务局、选煤厂及煤矿针对结算特点，设置三方密码，保证仪器公正运行，避免人为作弊行为。
(5)维护人员每班及时清扫天然射线探测器的落灰，定期对煤流负荷检测装置进行测零点操作，检查称重区域内托辊与带式输送机的接触情况，确保无悬空、卡死及过载情况发生。
以 NGAM－2008 天然射线灰分仪在代池坝选煤厂运行 2 a 多来的应用情况，总结出其具有以下功能特点:
(1) 无放射源。没有辐射安全隐患，简化了设备管理，不存在与放射源有关的任何管理，运行成本低，更安全，绿色环保。
(2) 测量精度高。经比对，10 min 测量误差优于行业标准，实现入厂原煤的质量控制，可以有效替代人工采样，实现提质、减员、增效的目的。
(3) 安装简单。模块化设计，安装简便易行。
(4) 标定工作量少。结合采样结果，微调参数。
(5) 全范围检测。独特的结构设计，实现全横断面灰分检测，测量结果更准确，更具有代表性。
(6) 灰分与产量一体化。产量计量精度优于0. 25 级，节省电子胶带秤的购置费用。
