1、基于电磁波特性的现代检测技术
用于在线检测的电磁波
超声波、微波、 红外、激光、紫外、X射线、γ射线等
用于检测的电磁波特性
- 强度、频率、相位变化
- 反射、折射、波形变化
- 相关性、变化率
- 核辐射、核反应等
2、矿石＆煤炭成分在线检测技术
红外
激光
X射线
γ射线等
工业化应用最成熟的:
- X荧光
- 瞬发γ中子活化技术(PGNA， prompt Gamma-ray Neutron Activation)
prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis （PGNAA ）分析法
3、在线分析仪系统构成
4、PGNA在线检测流程
5、典型伽玛能谱
6、能谱分析
7、PGNAA测量灵敏度
灵敏度（%）
元素
<0.01%
Cl, Sc,Ti,Ni,Cd,Hg,Sm,Gd,Dy,Ho
0.01-0.1%
S,V,Cr,Mn,Fe,Co,Cu,Rh,Ag,In,Hf,Ir,Au,Nd,Eu,Er,Yb,H
0.1-0.3%
N,Na,Al,Si,K,Ca,Ga,Se,Y,Cs,La,W,Re,Os,Pt,Pr,Tm
0.3-1.0%
Li,Be,Mg,P,Zn,As,Mo,Te,I,Ta,Pb,Ce,Tb,Lu,Th,U
1.0-3.0%
C,Ge,Br,Sr,Zr,Ru,Pd,Sb,Tl
>3.0%
Other Elements
* Table taken from “On-Line prompt Gamma Neutron Activation Analyzers, Published in the Process/Industrial Instrument and Controls Handbook, Editor-Gregory K. McMillan, Fifth Edition, McGraw Hill, 1999.
** Three sigma detection limit in 10 minutes within an elementary simple rock matrix, ≥150mm thick
8、影响分析仪测量精度的因素
检测范围
检测时间
皮带成分（尤其是Cl，是否是钢丝皮带）
料层厚度（最低厚度及厚度变化）
物料中水分变化
皮带运行是否跑偏
物料颗料等
分析模型及模型参数要能够补偿或抵制上述因素的影响，而保持稳定的分析性能
二、国内外研究发展概况
1、PGNA发展历程
上世纪七十年代，美国能源部立项支持PGNA研究
1985年：第一台元素分析仪商业化应用(榴槽式)，诞生了专业制造公司--美国Gamma-Metrics
~1993年：由于价格高（$80万元+$50万元），性价比低，全球仅销售30多台元素分析仪（IEA）
1994年：第一台跨带式元素分析仪问世并用于水泥厂
至2000年，技术进步推动性价比提高，逐渐为市场广泛接受，形成4个专业制造商，累计销售300多套
2001年：跨带式元素分析仪第一次用于煤炭检测
至今，全球已销售1000余套，用于水泥、煤炭、发电、冶金等行业。
国外专业厂家产品图
2、国内研究与应用
1995年，已见相关的研究报道
1997年，湖北鄂州电厂2×300MW机组建设时，在输煤系统中成套引进了在线分析仪
2000年前后，华新水泥厂、琉璃河水泥厂购买
2003年琉璃河水泥厂在水泥行业最先应用成功
2002-2007年前，发电厂有20多套的应用（测煤）
2007年后，水泥厂应用在线分析仪进行在线检测，并自动配料（配矿）日渐增多，至今已购买近百套。
至2010年，在国内应用的均为国外产品
2010年，国内自主品牌产品问世，拥有自主知识产权，并商业化应用于水泥、煤碳和发电企业。
三、MCP型在线分析仪的研发及应用
1、研发历程
1996年启动研究开发工作（南京大陆）
前期获国家科技部、国家经贸委立项支持
2001年始与法国、美国两专业公司技术合作
2004年进一步获得国家发改委民用非动力核技术专项立项支持
已形成两种类型产品：
MCP-C型（使用同位素中子源）
MCP-E型（使用电可控中子发生器）
已成功应用到水泥、煤炭、发电企业
2、MCP-C型在线分析仪
同位素中子源Cf-252
可准确分析矿石中各氧化物
中子源无需控制电路，系统简洁，成本较低
放射源管理严格，运输、维护需专业人员
电可控中子发生器（微型加速器）
可ON/OFF，切断电源后无放射性中子
可检测高精度检测C、O元素
运输、安装维护、日常管理方便
系统复杂，成本高
电可控中子管分析仪VS 同位素源分析仪
两种分析仪比较总结
（1）、在测量性能方面，MCP-C型、MCP-E型两种在线分析仪都能满足水泥行业对石灰石、生料的检测要求
（2）、MCP-C型同位素中子源分析仪的优点是系统简洁、成本价格低，其缺点是同位素放射源252Cf采购、运输、使用维护等复杂，管理要求严格
（3）、MCP-E型电可控中子发生器型分析仪优点是中子源可关断，使用维护方便；缺点是系统较复杂，成本价格较高。
（4）、MCP-E型电可控中子发生器型分析仪在测量煤炭时具有突出的优势。
性能标定
Ca测试性能
Si测试性能
Fe测试性能
Al测试性能
H 测试性能
S 测试性能
K 测试性能
C 测试性能
O 测试性能
石灰石（生料）检测性能保证值
在线分析仪在水泥厂应用方案
典型应用方案
应用方案一：数字化建堆＆自动配矿 （配图）
应用方案二：按成分变化实时自动配料 （配图）
典型应用
部分应用数据
按天统计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，标准差0.013；CaO平均偏差0.058，最大偏差0.238，标准差0.15。
发展展望
在线分析仪应用价值最大化实现取决于：
分析仪性能、应用系统（软件）、工艺改进
成分在线分析仪在水泥行业的应用会日渐增多并普及
矿石品位下降，成份日趋复杂变化
资源合理化利用、节能降耗、两化发展的推动
价格会进一步降低，性价比提高
国产品牌，具有自主知识产权产品会被越来越多的客户接受，市场份额会提高，且会发展到占主导地位
具有自主知识产权国产品牌健康发展的要素：
必须掌控核心技术（伽玛能谱分析技术），分析精度必须达到国际先进水平，性能不比进口产品差
中子源、探测器关键部件先期采用进口部件，逐步提高硬件的国产化率
推动电可控中子发生器的开发，替代同位素放射源，发挥后发优势
稳定制造、调试、标定等工艺，提升产品质量的稳定性，着力打造样板示范工程
发挥本地化售后服务优势，提供更快捷、更低廉的专业化售后服务
针对中国矿石特性、资源特点和行业国情，开展针对性的应用创新，不仅提升分析性能，还要能能面向客户特定需求，设计整体解决方案，定制应用软件，实施先进的测控系统，提供交钥匙工程服务。
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