CS233658B1

CS233658B1 - Method for determining the ash content of solid fuels

Info

Publication number: CS233658B1
Application number: CS975682A
Authority: CS
Inventors: Petr Votava; Josef Kubant
Original assignee: Petr Votava; Josef Kubant
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Vynález se týká způsobu využívajícího regresní závislosti mezi obsahem popela a uhlíku, který měří radiometrickou metodou. Účelem vynálezu je získat rychlé výsledky, které by bylo možno zpětně použít v probíhajícím technologickém procesu s vyloučením možných negativních vlivů dalších prvků obsažených v měřeném palivu. Tohoto účelu je podle vynálezu dosaženo tím, že je materiál prozařován rychlými neutrony a jsou měřeny četnosti fotonů záření gama o energii odpovídající energii záření gama doprovázejícího „interakci neutronů s atomovými jádry nekjen uhlíku, ale i křemíku a hodnota četnosti fotonů gama zářeni ve fotopíku uhlíku je korigována hodnotou četností gama záření ve fotopíku křemíku a teprve z korigované hodnoty stanovený obsah uhlíku je použit pro odpočet z regresní křivky.The invention relates to a method using the regression dependence between the ash content and carbon, which is measured by the radiometric method. The purpose of the invention is to obtain fast results that could be used retrospectively in the ongoing technological process, excluding possible negative effects of other elements contained in the measured fuel. This purpose is achieved according to the invention by irradiating the material with fast neutrons and measuring the frequencies of gamma radiation photons with an energy corresponding to the energy of gamma radiation accompanying the "interaction of neutrons with atomic nuclei not only of carbon, but also of silicon" and the value of the frequency of gamma radiation photons in the carbon photopeak is corrected by the value of the frequency of gamma radiation in the silicon photopeak and only from the corrected value is the carbon content determined for deduction from the regression curve.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení obsahu popela tuhých paliv s využitím regresní závislosti mezi obsahem uhlíku, zjištěným radiometrickou metodou, a obsahem popela.The invention relates to a method for determining the ash content of solid fuels using the regression dependence between the carbon content determined by the radiometric method and the ash content.

Dosud známé rychlé metody určováni obsahu popela tuhých paliv jsou založeny především na stanovení hodnoty t.zv. středního protonového čísla měřeného paliva. Toto stanovení vychází ze skutečnosti, že hodnota středního protonového čísla organické složky tuhého paliva je značně odlišná od hodnoty středního pro-r tonového Čísla jeho anorganické složky. Dále se předpokládá, že stanovená hodnota středního protonového čísla je za daných podmínek závislá na vzájemném poměru obsahu organické a anorganické složky. Z hlediska provozních podmínek je tento předpoklad narušován řadou proměnných faktorů. Mezi ně patří především proměnlivost chemického složení popelové části paliva, zejména kolísání obsahu železa. Rovněž tak se nepříznivě projevuje kolísání obsahu vodíku, způsobené změnami obsahu fyzikálně vázané vody. Proto se provádí kompenzace založená na stanovení obsahu rušivého faktoru. Vlivem rozdílných metod použitých pro stanovení středního protonového čísla a obsahu rušivých prvků dochází s rostoucí nehomogenitou materiálu k dalším chybám snižujícím účinek prováděných kompenzací. Další metoda spočívá ve využití regresní závislosti mezi obsahem uhlíku a popela v palivu. Pro stanovení uhlíku je možno použít jinou vhodnější radiometrickou metodu, kdy palivo je prozařováno neutronovým zářením a detekují se fotony gama zářeni vzniklého interakci neutronů s atomovými jádry uhlíku-r Přitom se využívá skutečnosti, že množství fotonů zářeni gama vzniklých v daném okamžiku v měřeném materiálu v důsledku nepružného rozptylu neutronů atomovými jádry uhlíku je úměrné celkovému obsahu uhlíku v měřeném materiálu. V tomto pří233 658 pádě v důsledku interakce neutronů s atomovými jádry dalších prvků obsažených v palivu může dojít k interferenci odpovídajících píků v měřeném energetickém spektru záření gama,, jsou-li jejich energie blízké hodnotám energií fotonů záření gama uvolν’ novaných atomovými jádry uhlíku. Takovým prvkem je zejména křemík. Pík plného pohlcení, t.zv.,fotopík, vzniklý interakcí neutronů s atomovými jádry uhlíku odpovídá energii 4,438 MeV, při interakci neutronů s atomovými jádry křemíku získáváme kromě fotopíku, v důsledku výletu jednoho anihilačního fotonu z detektoru, t.zv. jednoduchý úletový pík o energii 4,423 MeV. Tím je naměřená hodnota obsahu uhlíku zkreslená a tudíž i obsah popelovin je stanoven nepřesně.The known rapid methods for the determination of the ash content of solid fuels are based primarily on the determination of the so-called " the mean proton number of the measured fuel. This determination is based on the fact that the mean proton number of the organic solid fuel component is significantly different from the mean proton number of its inorganic component. Furthermore, it is assumed that the determined value of the mean proton number depends on the relative ratio of the content of organic and inorganic components under given conditions. In terms of operating conditions, this assumption is undermined by a number of variable factors. These include, in particular, the variability in the chemical composition of the ash part of the fuel, in particular the variation in the iron content. Fluctuations in the hydrogen content caused by changes in the physically bound water content are also adversely affected. Therefore, compensation is made based on the determination of the interference factor content. Due to the different methods used to determine the mean proton number and the content of interfering elements, further errors are reduced with increasing inhomogeneity of the material, reducing the effect of compensations. Another method is to utilize the regression dependence between carbon and ash content in the fuel. For the determination of carbon, another more suitable radiometric method can be used, where the fuel is radiated by neutron radiation and gamma radiation photons detected by the interaction of neutrons with the carbon-r atomic nuclei are detected. due to the inelastic neutron scattering by the atomic nuclei of the carbon, it is proportional to the total carbon content of the measured material. In this case, due to the interaction of the neutrons with the atomic nuclei of other elements contained in the fuel, the corresponding peaks in the measured gamma-ray energy spectrum may interfere if their energies are close to the gamma-photon energies released by the atomic carbon nuclei. Such an element is in particular silicon. The full absorption peak, i.e. the photopeak created by the interaction of neutrons with the atomic nuclei of the carbon, corresponds to an energy of 4.438 MeV, in the interaction of neutrons with the atomic nuclei of silicon we obtain, in addition to the photopix. a simple drift peak with an energy of 4.423 MeV. As a result, the measured value of the carbon content is distorted and hence the ash content is determined inaccurately.

Tyto nevýhody jsou odstraněny způsobem stanovení obsahu popelovin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že palivo se prozařuje neutronovým zářením a měří se četnost fotonů gama záření o energii 4,438 MeV odpovídající energii píku plného pohlcení záření gama doprovázejícího interakci neutronů s ato movými jádry uhlíku a současně se měří četnost fotonů záření gama o energii 4,934 nebo 1,778 MeV odpovídající energii píku plného pohlcení záření gama doprovázejícího interakce neutronů s atomovými jádry křemíku, načež se hodnota četnosti fotonů gama v píku plného pohlcení naměřená pro uhlík koriguje hodnotou četnosti fotonů gama v píku plného pohlcení naměřenou pro křemík a z takto korigované hodnoty se stanoví obsah uhlíku v palivu a dle regresní křivky jemu odpovídající obsah popela.These drawbacks are overcome by the ash method of the present invention, which is characterized in that the fuel is radiated by neutron radiation and measured at a gamma photon frequency of 4.438 MeV corresponding to the energy of the full gamma absorption peak accompanying the interaction of neutrons with the atomic carbon nuclei; at the same time, the gamma photon frequency of 4,934 or 1,778 MeV corresponding to the full energy absorption of the gamma radiation accompanying the interaction of neutrons with the atomic nuclei of silicon is measured, after which the gamma photon frequency at the carbon absorption peak measured for carbon is corrected measured for silicon and from this corrected value, the carbon content of the fuel and the corresponding ash content shall be determined according to the regression curve.

Výhodou tohoto způsobu je větší selektívnost měřeni ve srovnání s radiometrickými metodami založenými na použití beta nebo gama zářičů a díky větší penetrační schopnosti neutronů toto měření zajištuje větší reprezentativnost výsledků měření, s čímž souvisí i snížení vlivu lokálních nehomogenit měřeného paliva, a to' jak z hlediska jeho chemického, tak i granulometrického složení.The advantage of this method is greater selectivity of measurement compared to radiometric methods based on the use of beta or gamma emitters and thanks to greater neutron penetration capability, this measurement ensures greater representativeness of the measurement results, which also reduces the influence of local inhomogeneities of measured fuel. its chemical and granulometric composition.

Vynález bude dále podrobněji objasněn na příkladu využití.The invention will now be explained in more detail by way of example.

Při výrobě cementářského slínku v rotační peci je z hlediska jeho kvality důležité dodržet optimální hodnoty t.zv.In the production of cement clinker in a rotary kiln it is important from the point of view of its quality to maintain the optimal values of the so-called clinker.

stupně syceni., Při použití hnědého uhlí jako paliva pro pec,degree of carbonation., when using brown coal as fuel for the furnace,

233 858233 858

-V je výsledná hodnota stupně sycení závislá rovněž na celkovém obsahu popela v použitém palivu. Požadavek rychlé operativní .-V, the resulting saturation degree also depends on the total ash content of the fuel used. Fast operative requirement.

v kontroly obsahu popela splňuje způsob měření podle vynálezu.in the ash content control, it meets the measurement method of the invention.

V toku dopravovaného paliva je umístěn zdroj rychlých neutronůiA source of fast neutrons is located in the fuel flow

V těsné blízkosti povrchu měřeného paliva je pak umístěn detektor, který je ze strany neutronového zdroje stíněn olověným kuželem. Výstupní signál z detektoru je zpracováván elektronickou'aparaturou. V důsledku přítomnosti křemíku v měřeném palivu je naměřená hodnota četnosti fotonů gama záření v oblasti piku úplného pohlcení uhlíku, t.j. o energii 4,438 MeV ovlivněna registrací fotonů gama záření vzniklých při interakci neutronů s atomovými jádry křemíku, jehož pík jednoduchého výletu anihilačniho fotonu má energii 4,423 MeV. Proto jsou paralelně s prvním měřením měřeny četnosti fotonů gama píku plného pohlceni křemíku o energii 4,934 MeV vzniklého při radiačním záchytu neutronu jádry křemíku nebo o energii 1,778 MeV vzniklého při nepružné interakci neutronů s jádry křemíku. Podílovým zpracováním těchto naměřených hodnot je získána přesná hodnota četností fotonů záření gama o energii 4,438 MeV neovlivněná obsahem křemíku a jí odpovídající obsah uhlíku v palivu. Z regresní závislosti mezi obsahem uhlíku a popelem platícím pro dané palivo se pak určí hledaná hodnota popela ve spalovaném hnědém uhlí.A detector is placed in close proximity to the measured fuel surface and is shielded by a lead cone from the side of the neutron source. The output signal from the detector is processed by an electronic device. Due to the presence of silicon in the measured fuel, the measured value of gamma photon frequency in the area of the total carbon uptake peak, ie energy of 4.438 MeV, is influenced by the registration of gamma photons generated by the interaction of neutrons with the atomic nuclei of silicon. . Therefore, in parallel to the first measurement, the photon gamma peaks of the fully absorbed silicon with an energy of 4.934 MeV produced by radiation capture of the neutron nucleus or by a energy of 1.778 MeV generated by the inelastic interaction of neutrons with the silicon nuclei are measured. By proportionally processing these readings, an accurate gamma photon frequency of 4.438 MeV unaffected by the silicon content and its corresponding carbon content in the fuel is obtained. The regression dependence between the carbon content and the ash paying for the fuel is then determined for the ash value in the burned brown coal.

Claims

Method for determining the ash content of solid fuels using the regression dependence between the carbon content as determined by the radiometric method and the ash content, characterized in that the fuel is radiated by neutron radiation and measured at a gamma photon frequency of 4.4-38 MeV corresponding to peak energy the full gamma-ray absorption accompanying the neutron interaction with the atomic nuclei of the carbon, and at the same time measuring the gamma photons at 4,934 or 1,778 MeV corresponding to the peak energy of the gamma-ray absorption accompanying the neutron interaction with the atomic nuclei of silicon, The carbon-absorbing values are corrected by the gamma photon count in the full absorption peak measured for silicon, and the carbon content of the fuel and the ash content corresponding to the regression curve are determined from this corrected value.