中子活化型在線分析儀的研發(fā)及應用

　　一、成分在線檢測的技術路線

　　1、基于電磁波特性的現(xiàn)代檢測技術

　　用于在線檢測的電磁波

　　超聲波、微波、 紅外、激光、紫外、X射線、γ射線等

　　用于檢測的電磁波特性

　　- 強度、頻率、相位變化

　　- 反射、折射、波形變化

　　- 相關性、變化率

　　-  核輻射、核反應等

　　2、礦石＆煤炭成分在線檢測技術

　　紅外

　　激光

　　X射線

　　γ射線等

　　工業(yè)化應用最成熟的:

　　- X熒光

　　- 瞬發(fā)γ中子活化技術(PGNA， Prompt Gamma-ray Neutron Activation)

　　Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis （PGNAA ）分析法

　　3、在線分析儀系統(tǒng)構成

　　4、PGNA在線檢測流程

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　　5、典型伽瑪能譜

　　6、能譜分析

　　7、PGNAA測量靈敏度

　　8、影響分析儀測量精度的因素

　　檢測范圍

　　檢測時間

　　皮帶成分（尤其是Cl，是否是鋼絲皮帶）

　　料層厚度（最低厚度及厚度變化）

　　物料中水分變化

　　皮帶運行是否跑偏

　　物料顆料等

　　分析模型及模型參數(shù)要能夠補償或抵制上述因素的影響，而保持穩(wěn)定的分析性能

　　二、國內(nèi)外研究發(fā)展概況

　　1、PGNA發(fā)展歷程

　　上世紀七十年代，美國能源部立項支持PGNA研究

　　1985年：第一臺元素分析儀商業(yè)化應用(榴槽式)，誕生了專業(yè)制造公司--美國Gamma-Metrics

　　~1993年：由于價格高（$80萬元+$50萬元），性價比低，全球僅銷售30多臺元素分析儀（IEA）

　　1994年：第一臺跨帶式元素分析儀問世并用于水泥廠

　　至2000年，技術進步推動性價比提高，逐漸為市場廣泛接受，形成4個專業(yè)制造商，累計銷售300多套

　　2001年：跨帶式元素分析儀第一次用于煤炭檢測

　　至今，全球已銷售1000余套，用于水泥、煤炭、發(fā)電、冶金等行業(yè)。

　　國外專業(yè)廠家產(chǎn)品圖

　　2、國內(nèi)研究與應用

　　1995年，已見相關的研究報道

　　1997年，湖北鄂州電廠2×300MW機組建設時，在輸煤系統(tǒng)中成套引進了在線分析儀

　　2000年前后，華新水泥廠、琉璃河水泥廠購買

　　2003年琉璃河水泥廠在水泥行業(yè)最先應用成功

　　2002-2007年前，發(fā)電廠有20多套的應用（測煤）

　　2007年后，水泥廠應用在線分析儀進行在線檢測，并自動配料（配礦）日漸增多，至今已購買近百套。

　　至2010年，在國內(nèi)應用的均為國外產(chǎn)品

　　2010年，國內(nèi)自主品牌產(chǎn)品問世，擁有自主知識產(chǎn)權，并商業(yè)化應用于水泥、煤碳和發(fā)電企業(yè)。[Page]

　　三、MCP型在線分析儀的研發(fā)及應用

　　1、研發(fā)歷程

　　1996年啟動研究開發(fā)工作（南京大陸）

　　前期獲國家科技部、國家經(jīng)貿(mào)委立項支持

　　2001年始與法國、美國兩專業(yè)公司技術合作

　　2004年進一步獲得國家發(fā)改委民用非動力核技術專項立項支持

　　已形成兩種類型產(chǎn)品：

　　MCP-C型（使用同位素中子源）

　　MCP-E型（使用電可控中子發(fā)生器）

　　已成功應用到水泥、煤炭、發(fā)電企業(yè)

　　2、MCP-C型在線分析儀

　　同位素中子源Cf-252

　　可準確分析礦石中各氧化物

　　中子源無需控制電路，系統(tǒng)簡潔，成本較低

　　放射源管理嚴格，運輸、維護需專業(yè)人員

　　電可控中子發(fā)生器（微型加速器）

　　可ON/OFF，切斷電源后無放射性中子

　　可檢測高精度檢測C、O元素

　　運輸、安裝維護、日常管理方便

　　系統(tǒng)復雜，成本高

　　電可控中子管分析儀VS 同位素源分析儀

　　兩種分析儀比較總結(jié)

　?。?）、在測量性能方面，MCP-C型、MCP-E型兩種在線分析儀都能滿足水泥行業(yè)對石灰石、生料的檢測要求

　　（2）、MCP-C型同位素中子源分析儀的優(yōu)點是系統(tǒng)簡潔、成本價格低，其缺點是同位素放射源252Cf采購、運輸、使用維護等復雜，管理要求嚴格

　　（3）、MCP-E型電可控中子發(fā)生器型分析儀優(yōu)點是中子源可關斷，使用維護方便；缺點是系統(tǒng)較復雜，成本價格較高。

　　（4）、MCP-E型電可控中子發(fā)生器型分析儀在測量煤炭時具有突出的優(yōu)勢。

　　性能標定

　　Ca測試性能

　　Si測試性能

　　Fe測試性能

　　Al測試性能

　　H   測試性能

　　S   測試性能

　　K   測試性能

　　C   測試性能

　　O   測試性能

　　石灰石（生料）檢測性能保證值

　　在線分析儀在水泥廠應用方案

　　典型應用方案

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　　應用方案一：數(shù)字化建堆＆自動配礦 （配圖）

　　應用方案二：按成分變化實時自動配料 （配圖）

　　典型應用

　　部分應用數(shù)據(jù)

　　按天統(tǒng)計2012年7月21日至26日的日平均偏差。KH平均偏差0.003，最大偏差0.018，標準差0.013；CaO平均偏差0.058，最大偏差0.238，標準差0.15。

　　發(fā)展展望

　　在線分析儀應用價值最大化實現(xiàn)取決于：

　　分析儀性能、應用系統(tǒng)（軟件）、工藝改進

　　成分在線分析儀在水泥行業(yè)的應用會日漸增多并普及

　　礦石品位下降，成份日趨復雜變化

　　 資源合理化利用、節(jié)能降耗、兩化發(fā)展的推動

　　價格會進一步降低，性價比提高

　　國產(chǎn)品牌，具有自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品會被越來越多的客戶接受，市場份額會提高，且會發(fā)展到占主導地位

　　具有自主知識產(chǎn)權國產(chǎn)品牌健康發(fā)展的要素：

　　必須掌控核心技術（伽瑪能譜分析技術），分析精度必須達到國際先進水平，性能不比進口產(chǎn)品差

　　中子源、探測器關鍵部件先期采用進口部件，逐步提高硬件的國產(chǎn)化率

　　推動電可控中子發(fā)生器的開發(fā)，替代同位素放射源，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢

　　穩(wěn)定制造、調(diào)試、標定等工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，著力打造樣板示范工程

　　發(fā)揮本地化售后服務優(yōu)勢，提供更快捷、更低廉的專業(yè)化售后服務

　　針對中國礦石特性、資源特點和行業(yè)國情，開展針對性的應用創(chuàng)新，不僅提升分析性能，還要能能面向客戶特定需求，設計整體解決方案，定制應用軟件，實施先進的測控系統(tǒng)，提供交鑰匙工程服務。