煤中氫的測定方法(三節(jié)爐法)的改進和探討

王曉旺

(唐山海港賽孚燃料檢驗有限公司，河北 唐山 063601)

煤中氫的測定方法(三節(jié)爐法)的改進和探討

王曉旺

(唐山海港賽孚燃料檢驗有限公司，河北 唐山 063601)

通過試驗和數(shù)理統(tǒng)計分析，對煤中氫的測定方法(三節(jié)爐法)進行了改進和探討，并采用煤樣氫圖表分析實驗對改進條件進行論證。論證結(jié)果表明，改進條件下煤中氫測定結(jié)果的準確性和再現(xiàn)性均良好。

煤；氫；煤中氫的測定方法(三節(jié)爐法)

目前執(zhí)行的GB/T476-2008煤中碳和氫的測定方法(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，由吸收劑的增量計算煤中碳和氫的質(zhì)量分數(shù)。(在此重點討論氫的測定方法)該方法可靠性好，準確性強，但用于仲裁法的三節(jié)爐法耗時時間長，平均一個煤樣要在30min以上，不適應(yīng)準確性與時效性并重的要求。該實驗從煤中氫的測定時間因素入手，探討可行的分析測定條件。

1 實驗部分

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型碳氫元素分析儀；

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)果以干基進行比較，每批煤樣按照國標GB/T212-2008規(guī)定測定空干基水分，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，直至瓷舟質(zhì)量恒定，取出稍冷，置于干燥器中備用。

1.3 實驗條件

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系統(tǒng)的氣密性，確保儀器在整個實驗過程中準確可用。

1.3.2 一次分析試樣數(shù)量

同時分析測定的氫煤樣應(yīng)為2個，做平行樣實驗，確保整個系統(tǒng)的準確性，若兩個平行樣超過重復(fù)性限，應(yīng)增加實驗次數(shù)。測定結(jié)果為兩個平行樣平均值。

1.3.3 環(huán)境條件

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

1.4 實驗方法

1.4.1 方法

1.4.1.1 空白實驗

(1) 將儀器各部分連接，通電升溫，將吸收系統(tǒng)各U形管磨口塞旋至開啟狀態(tài)，接通氧氣，調(diào)解氧氣流量為120ml/min。在升溫過程中，將第一節(jié)電爐往返移動幾次，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，稱量。當(dāng)?shù)谝还?jié)爐達到并保持在(850±10)℃，第二節(jié)爐達到并保持在(800±10)℃，第三節(jié)爐達到并保持在(600±10)℃后開始空白實驗。此時將第一節(jié)爐移至緊靠第二節(jié)爐，接上已經(jīng)通氣并稱量過的吸收系統(tǒng)。在一個燃燒舟內(nèi)加入三氧化鎢(質(zhì)量和煤樣分析時相當(dāng))。打開橡皮塞，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后稱量，吸水U形管增加質(zhì)量為空白值。重復(fù)上述實驗，直到連續(xù)兩次空白測定值相差不超過0.0010g，取兩次空白值的平均值作為當(dāng)天氫的空白值。

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

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

1.4.1.2 煤樣實驗步驟

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

(a)接上已恒定并稱量的吸收系統(tǒng)，并以120mL/min的流量通入氧氣，打開橡皮塞，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后向凈化裝置移動第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進入爐子；2min后，移動爐體，使燃燒舟全部進入爐子；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后稱量。

(b) 將1min后向凈化裝置移動第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進入爐子；2min后，移動爐體，使燃燒舟全部進入爐子；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爐體，使燃燒舟全部進入爐子，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后向凈化裝置移動第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進入爐子；2min后，移動爐體，使燃燒舟全部進入爐子；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爐體，使燃燒舟全部進入爐子，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)化實驗條件

通過與GB/T476-2008標準三節(jié)爐法測試結(jié)果比對，選取適當(dāng)?shù)臅r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)量分數(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)量和煤樣分析時相當(dāng))根據(jù)1.4.1.1試驗步驟進行空白試驗分析，結(jié)果見表1。

表1 空白值的測定結(jié)果

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

2.2 適宜條件分析2

取氫含量為2.14%～4.51%的標準煤樣0.2g，根據(jù)1.4.1.2試驗步驟，在不同的試驗時間下進行分析，結(jié)果見表2～表5。(以下所有數(shù)據(jù)以標樣標定值作為平均值為依據(jù)計算其偏差以確定偏離程度)

表2 標樣編號3j的標定值位為2.14%的測定結(jié)果及偏差 %

表3 標樣編號10j的標定值為2.95%的測定結(jié)果及偏差 %

表4 標樣編號2q的標定值為3.93%的測定結(jié)果及偏差 %

表5 標樣編號7u的標定值為4.51的測定結(jié)果及偏差 %

由表2～表5可知,在標準規(guī)定時間25min條件下,氫值測定值穩(wěn)定,可靠。在14min和9min測定條件下與標準規(guī)定25min條件下對比，其結(jié)果同樣準確，但在14min測定條件下平均偏差更小，在9min測定條件下，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測定條件下的穩(wěn)定性更好。

2.3 結(jié)果比對

改變氫值測定條件14min后所測定的結(jié)果與標準值比對結(jié)果見表6。

表6 改變氫值測定條件后氫值測定結(jié)果與煤標樣(標準值)對比表 %

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

3 結(jié)語

在測定時間改為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，試驗條件切實可行。使用該方法測定煤中氫值操作簡單、測試時間短、報出結(jié)果快，且結(jié)果準確可靠、重復(fù)性好，特別適用于實驗室快速分析的氫值測定。

[1] 全國煤炭標準化技術(shù)委員會.GB/T476-2008 煤中碳和氫的測定方法[S].北京：中國標準出版社，2009.

[2] 全國煤炭標準化技術(shù)委員會.GB/T212-2008 煤的工業(yè)分析方法[S].北京：中國標準出版社，2009.

[3] 李英華. 煤質(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南[M]. 北京：中國標準出版社，1999.

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

(本文文獻格式：王曉旺.煤中氫的測定方法(三節(jié)爐法)的改進和探討[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有限公司工作，從事煤炭檢驗6余年。

TQ533.2

B

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