王曉旺

(唐山海港賽孚燃料檢驗(yàn)有限公司，河北 唐山 063601)

煤中氫的測(cè)定方法(三節(jié)爐法)的改進(jìn)和探討

王曉旺

(唐山海港賽孚燃料檢驗(yàn)有限公司，河北 唐山 063601)

通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)煤中氫的測(cè)定方法(三節(jié)爐法)進(jìn)行了改進(jìn)和探討，并采用煤樣氫圖表分析實(shí)驗(yàn)對(duì)改進(jìn)條件進(jìn)行論證。論證結(jié)果表明，改進(jìn)條件下煤中氫測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性均良好。

煤；氫；煤中氫的測(cè)定方法(三節(jié)爐法)

目前執(zhí)行的GB/T476-2008煤中碳和氫的測(cè)定方法(三節(jié)爐法)中規(guī)定，將一定量的煤樣在氧氣流中燃燒，生成水和二氧化碳分別用吸水劑和二氧化碳吸收劑吸收，由吸收劑的增量計(jì)算煤中碳和氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(在此重點(diǎn)討論氫的測(cè)定方法)該方法可靠性好，準(zhǔn)確性強(qiáng)，但用于仲裁法的三節(jié)爐法耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，平均一個(gè)煤樣要在30min以上，不適應(yīng)準(zhǔn)確性與時(shí)效性并重的要求。該實(shí)驗(yàn)從煤中氫的測(cè)定時(shí)間因素入手，探討可行的分析測(cè)定條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與設(shè)備

METTLER TOLEDO AL104型電子天平，量程：0～110g；最小分度值：0.0001g；TQ-5A型碳?xì)湓胤治鰞x；

干燥器(以變色硅膠為干燥劑)。

1.2 試樣及分析儀器的預(yù)處理

1.2.1 試樣的預(yù)處理

氫的結(jié)果以干基進(jìn)行比較，每批煤樣按照國(guó)標(biāo)GB/T212-2008規(guī)定測(cè)定空干基水分，后換算成干基氫Hd。

1.2.2 分析器皿的預(yù)處理

將瓷舟置于馬弗爐中，由室溫逐漸升溫至900℃灼燒數(shù)小時(shí)，直至瓷舟質(zhì)量恒定，取出稍冷，置于干燥器中備用。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1 三節(jié)爐

確定三節(jié)爐在檢定周期內(nèi)，更換儀器材料和試劑并檢查儀器整個(gè)系統(tǒng)的氣密性，確保儀器在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中準(zhǔn)確可用。

1.3.2 一次分析試樣數(shù)量

同時(shí)分析測(cè)定的氫煤樣應(yīng)為2個(gè)，做平行樣實(shí)驗(yàn)，確保整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，若兩個(gè)平行樣超過(guò)重復(fù)性限，應(yīng)增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)。測(cè)定結(jié)果為兩個(gè)平行樣平均值。

1.3.3 環(huán)境條件

確保天平室環(huán)境條件符合要求，減少空氣對(duì)流，避免環(huán)境要求對(duì)煤樣稱(chēng)量質(zhì)量產(chǎn)生影響。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 方法

1.4.1.1 空白實(shí)驗(yàn)

(1) 將儀器各部分連接，通電升溫，將吸收系統(tǒng)各U形管磨口塞旋至開(kāi)啟狀態(tài)，接通氧氣，調(diào)解氧氣流量為120ml/min。在升溫過(guò)程中，將第一節(jié)電爐往返移動(dòng)幾次，通氣約20min后，取下吸收系統(tǒng)，將U形管磨口塞關(guān)閉，用絨布擦凈，在天平旁放置10min左右，稱(chēng)量。當(dāng)?shù)谝还?jié)爐達(dá)到并保持在(850±10)℃，第二節(jié)爐達(dá)到并保持在(800±10)℃，第三節(jié)爐達(dá)到并保持在(600±10)℃后開(kāi)始空白實(shí)驗(yàn)。此時(shí)將第一節(jié)爐移至緊靠第二節(jié)爐，接上已經(jīng)通氣并稱(chēng)量過(guò)的吸收系統(tǒng)。在一個(gè)燃燒舟內(nèi)加入三氧化鎢(質(zhì)量和煤樣分析時(shí)相當(dāng))。打開(kāi)橡皮塞，取出銅絲卷，將裝有三氧化鎢的燃燒舟用鎳鉻絲推棒推至第一節(jié)爐入口處，將銅絲卷放在燃燒舟后面，塞緊橡皮塞，接通氧氣并調(diào)節(jié)氣流量為120mL/min。移動(dòng)第一節(jié)爐，使燃燒舟位于爐子中心，通氣23min，將第一節(jié)爐移回原位。

2min后取下U形管，將磨口塞關(guān)閉，用絨布擦凈，在天平室放置10min后稱(chēng)量，吸水U形管增加質(zhì)量為空白值。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，直到連續(xù)兩次空白測(cè)定值相差不超過(guò)0.0010g，取兩次空白值的平均值作為當(dāng)天氫的空白值。

(2) 將通氣時(shí)間為23min改為通氣時(shí)間為12min，其他步驟同1.4.1.1中(1)。

(3) 將通氣時(shí)間為23min改為通氣時(shí)間為7min，其他步驟同1.4.1.1中(1)。

1.4.1.2 煤樣實(shí)驗(yàn)步驟

在預(yù)先灼燒過(guò)的燃燒舟中稱(chēng)取粒度小于0.2mm的一般分析煤樣試樣0.2g，稱(chēng)準(zhǔn)至0.0002g，并均勻平鋪，在試樣上鋪一層三氧化鎢。

(a)接上已恒定并稱(chēng)量的吸收系統(tǒng)，并以120mL/min的流量通入氧氣，打開(kāi)橡皮塞，取出銅絲卷，迅速將燃燒舟放入燃燒管中，使其前端剛好在第一節(jié)爐口，再放入銅絲卷，塞上橡皮塞，保持氧氣流量為120mL/min。1min后向凈化裝置移動(dòng)第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進(jìn)入爐子；2min后，移動(dòng)爐體，使燃燒舟全部進(jìn)入爐子；在2min后，使燃燒舟位于爐子中央。保持18min后，把第一節(jié)爐子移回原位。2min后，取下吸收系統(tǒng)，將磨口塞關(guān)閉，用絨布擦凈，在天平室放置10min后稱(chēng)量。

(b) 將1min后向凈化裝置移動(dòng)第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進(jìn)入爐子；2min后，移動(dòng)爐體，使燃燒舟全部進(jìn)入爐子；在2min后，使燃燒舟位于爐子中央，保持18min后，把第一節(jié)爐子移回原位更改為直接移動(dòng)爐體，使燃燒舟全部進(jìn)入爐子，2min后，使燃燒舟位于爐子中央，保持10min后，把第一節(jié)爐子移回原位。其他步驟同(a)。

(c) 將1min后向凈化裝置移動(dòng)第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進(jìn)入爐子；2min后，移動(dòng)爐體，使燃燒舟全部進(jìn)入爐子；在2min后，使燃燒舟位于爐子中央。保持18min后，把第一節(jié)爐子移回原位更改為直接移動(dòng)爐體，使燃燒舟全部進(jìn)入爐子，2min后，是燃燒舟位于爐子中央，保持5min后，把第一節(jié)爐子移回原位。其他步驟同(a)。

1.4.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件

通過(guò)與GB/T476-2008標(biāo)準(zhǔn)三節(jié)爐法測(cè)試結(jié)果比對(duì)，選取適當(dāng)?shù)臅r(shí)間作為參數(shù)，并論證其可行性。

1.5 樣品分析

以電子天平稱(chēng)量一般試樣質(zhì)量m，吸收U形管增量m1，空白值m2，一般分析煤樣的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mad，則氫含量由下式得到：

2 結(jié)果與討論

2.1 適宜條件分析1

取等量的三氧化鎢(質(zhì)量和煤樣分析時(shí)相當(dāng))根據(jù)1.4.1.1試驗(yàn)步驟進(jìn)行空白試驗(yàn)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 空白值的測(cè)定結(jié)果

由表1可知,等量三氧化鎢在不同的測(cè)定時(shí)間下,得到的空白值,14min與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間下空白值基本相同,9min與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間下偏小,但連續(xù)空白測(cè)定值相差均不超過(guò)0.0010g。所以在不同時(shí)間下的空白值可認(rèn)定為同一均值。

2.2 適宜條件分析2

取氫含量為2.14%～4.51%的標(biāo)準(zhǔn)煤樣0.2g，根據(jù)1.4.1.2試驗(yàn)步驟，在不同的試驗(yàn)時(shí)間下進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2～表5。(以下所有數(shù)據(jù)以標(biāo)樣標(biāo)定值作為平均值為依據(jù)計(jì)算其偏差以確定偏離程度)

表2 標(biāo)樣編號(hào)3j的標(biāo)定值位為2.14%的測(cè)定結(jié)果及偏差 %

表3 標(biāo)樣編號(hào)10j的標(biāo)定值為2.95%的測(cè)定結(jié)果及偏差 %

表4 標(biāo)樣編號(hào)2q的標(biāo)定值為3.93%的測(cè)定結(jié)果及偏差 %

表5 標(biāo)樣編號(hào)7u的標(biāo)定值為4.51的測(cè)定結(jié)果及偏差 %

由表2～表5可知,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)間25min條件下,氫值測(cè)定值穩(wěn)定,可靠。在14min和9min測(cè)定條件下與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定25min條件下對(duì)比，其結(jié)果同樣準(zhǔn)確，但在14min測(cè)定條件下平均偏差更小，在9min測(cè)定條件下，可以看到顯現(xiàn)出了較高的系統(tǒng)誤差且數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，有煤樣燃燒不完全的傾向，所以在14min測(cè)定條件下的穩(wěn)定性更好。

2.3 結(jié)果比對(duì)

改變氫值測(cè)定條件14min后所測(cè)定的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 改變氫值測(cè)定條件后氫值測(cè)定結(jié)果與煤標(biāo)樣(標(biāo)準(zhǔn)值)對(duì)比表 %

由表6可知，改變氫值測(cè)定條件為14min后，氫值穩(wěn)定可靠，且重復(fù)性良好。

3 結(jié)語(yǔ)

在測(cè)定時(shí)間改為14min條件下，分析結(jié)果未出現(xiàn)明顯的系統(tǒng)誤差，重復(fù)性良好，試驗(yàn)條件切實(shí)可行。使用該方法測(cè)定煤中氫值操作簡(jiǎn)單、測(cè)試時(shí)間短、報(bào)出結(jié)果快，且結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重復(fù)性好，特別適用于實(shí)驗(yàn)室快速分析的氫值測(cè)定。

[1] 全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T476-2008 煤中碳和氫的測(cè)定方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2] 全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T212-2008 煤的工業(yè)分析方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3] 李英華. 煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南[M]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

[4] 盛 驟. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，1989.

(本文文獻(xiàn)格式：王曉旺.煤中氫的測(cè)定方法(三節(jié)爐法)的改進(jìn)和探討[J].山東化工，2016，45(08)：100-101，110.)

Improvement and Discussion of Determination Method of Hydrogen in Coal (Three Section Furnace Method)

Wang Xiaowang

(Tangshan haigangSaifu Fuel Inspection and Test Corporation Ltd., Tangshan 063601,China)

Through experiments and statistical analysis, the method for determination of hydrogen in coal (three furnace method) was improved and discussed, and the analysis of experimental demonstration to improve the conditions of using coal hydrogen chart. The verification results show that the accuracy and reproducibility of the improved conditions of hydrogen in coal determination results were good.

coal; hydrogen;determination of hydrogen in coal (three section furnace method)

2016-03-15

王曉旺(1984—)，河北唐山人，技術(shù)員，現(xiàn)在唐山海港賽孚燃料檢驗(yàn)有限公司工作，從事煤炭檢驗(yàn)6余年。

TQ533.2

B

1008-021X(2016)08-0100-02