[其他]物料含煤量快速测定仪

说明书

本实用新型是用于立窑水泥厂生料中含煤量；砖瓦坯中的含煤量测定的一种专用仪器亦可用于醇类物质含量测定，及其它行业中的水份测定等。广泛用于建材、化工、医药等行业成份测定。

现有的物料含煤量的测定有以下三种方法：

（1）化学定碳仪：它是仿造日本的（不是用在水泥行业）根据物料燃烧产生CO₂浓度，加以化学吸收，用中和滴定法换算出固定碳含量，再根据煤的工业分析结果计算含煤量。该仪器测试一个样品达3小时以上。我们曾用定碳仪对水泥厂生料取样分析结果表明该仪器用到生产现场误差较大，其主要原因是现场煤工业分析有误差，化学滴定终点不明显，而且各原料中的杂质燃烧后也有CO₂产生，测试结果分析方法太繁琐。该仪器还容易破碎的缺点，一般厂方购回后使用时间都不长，而且不能用于生产控制。

（2）采用黑白对比法：用白度仪测定其含煤变化差异。这种方法在使用时无法排除现场原料色度变化带来的误差，应用误差大，而且无规律，目前几乎没有厂家使用。

（3）采用烧失量的方法：由于白生料本身烧失量较大，含煤生料烧失量差异部分比例小，而且白生料烧失量随原料变化而变化，所以不能精确地反应其含煤量的变化，使测定结果混乱，此方法不能推广应用。

以上几种测煤方法都不能在水泥厂起控制生产作用，故目前仍无法对煤的参入量进行控制。

立窑水泥厂生料预磨煤含量直接影响水泥煅烧，也直接影响生料中CaCO₃滴定值、Fe₂O₃滴定值分析结果，目前各厂都未将含煤量纳入控制指标，其原因是没有快速与高精度的分析仪器。据报导：如生料中含煤量上升1％，将使CaCO₃滴定值分析结果下降0.6％（而控制指标为±0.5％）这样将产生不可忽视的分析误差，生料合格率将大大下降。由于目前仍无法快速得知含煤量的结果，水泥厂家往往采用多加一点煤的办法来保证煅烧，故而一般能耗是很高的。

本实用新型的目的就是针对上述存在问题提出一种物料含煤量快速测定仪，它能克服由白生料成份波动带来的误差，所以它是当代最适应生产控制的一种分析仪器。

本实用新型的技术解决方案是根据不同物料其介电常数不同的原理，采用电容式传感元件将物料介电常数的差异传换成电容量变化，此电容量的变化在电容式传感器上输出电信号。水泥白生料相对介电常数在4左右，白生料中各组分配方变化时，其介电常数变化很小，约为3.9～4.1之间，而煤的相对介电常数高于白生料的5倍，可形成较大的数数值变化，因此现场原料波动产生的测试误差将可以忽略，这是其它仪器所不能办到的。该仪器设计主体主要遵循如下计算式。

X＝ (C－A)/(B－A) ·D

式中：X——被测生料中含煤量

A——白生料在仪器中的显示数（对应白生料介电常数）

B——标准生料在仪器中的显示数（对应标准生料介电常数）

C——被测生料在仪器中显示的数据（对应被测生料的介电常数）

D——标准生料中的含煤量

主要设计思想如下：

（1）传感器的设计：

为了使介电常数变化能较真实的反应到仪器中，我们采用了电容式传感元件，一个平板电容器如果忽略边缘效应，可以认为其电容量为：

C＝ (ε·S)/(g)

式中：ε——介质的相对介电常数

S——极片的面积

g——极片间的距离

C——电容量

由于在制作传感器时必须使g设计的较宽，这样就不可避免地带来了较大的边缘效应，为了克服这些边缘效应所带来的测量误差，我们采用了极板中心放样的办法，这样非线性区产生的电容变化不含被测物的变化，边缘效应产生的电容量，在被测的三个样品中反应的数值为一定值，在X＝ (C－A)/(B－A) ·D公式中可以互相抵消。为考虑环境、湿度对该传感器的影响，采用电桥对应电容臂同样结构的形式，设计测口为双口，使其环境影响在传感器上互相平衡抵消，不影响传感器输出状态。