高溫紅外吸收法測定水煤漿中可燃硫方法研究
水煤漿是國際上20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種以煤代油的新型煤基潔凈燃料，它是把經(jīng)過洗選后的精煤磨成微細(xì)煤粉，按68%~70%的煤粉與32%~30%的水混合，并加入1%以下的化學(xué)添加劑而得到的。水煤漿中含30%以上水分，燃燒溫度比煤粉低200℃左右，燃燒方式與煤粉不同，同時水分的存在具有一定的增濕活化脫硫作用，水煤漿燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫和煙塵排放均低于同種煤燃燒排放指標(biāo)，是一種低污染的燃料，目前已在全國各地得到逐步推廣。 硬度計| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器|
水煤漿中硫的存在形態(tài)分為硫酸鹽、硫化物和有機(jī)硫。其中硫酸鹽硫在工業(yè)窯爐或鍋爐燃燒條件下性質(zhì)穩(wěn)定，而后兩者則在燃燒過程中形成硫氧化物（稱為可燃硫），嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。因此，研究煤中可燃硫的測定方法，在大氣環(huán)境污染控制和大氣污染治理工程中具有重要的意義。目前，煤中可燃硫可在全硫測定、硫酸鹽硫及硫化鐵硫測定的基礎(chǔ)上差減法間接求得，同樣水煤漿中可燃硫也可借鑒此法測定，但操作手續(xù)繁瑣，分析周期長，本文著重對直接測定進(jìn)行方法試驗。
1 實驗部分
1.1 實驗裝置
儀器：5E-IRSⅡ紅外測硫儀；爐溫：900～1350℃，超過1380℃報警并停止加熱；預(yù)熱時間：30min；氧氣流量：（4.0±0.2）L/min；抽氣流量：（3.0±0.1）L/min。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品
煤中硫標(biāo)樣系列，GBW11103d S:0.29%(±0.04%),GBW1101i S：0.42%（±0.04%），GBW11104d S:1.08%(±0.04%),GBW11105c S:1.85%(±0.06%)。
1.3 樣品的采集和制備
采集山東八一燎原水煤漿有限責(zé)任公司生產(chǎn)的水煤漿樣品，按國標(biāo)規(guī)定的《水煤漿采樣方法》充分?jǐn)嚢�，使其無軟硬沉淀，整個漿體呈均一狀態(tài)，此試樣即為水煤漿試樣。
⑴直接選用漿狀水煤漿試樣（A）。
⑵粗塊狀水煤漿固體試樣：將水煤漿充分?jǐn)噭蚝螅〕霾糠址湃氪蠡颐笾袖亜�，�?05～110℃干燥箱中鼓風(fēng)干燥至恒重后放入干燥器中冷卻或放在空氣中冷卻備用（B）。
⑶研磨水煤漿固體試樣：將已制備好的水煤漿固體樣品全部移入干凈的瑪瑙研缽中磨細(xì)至通過100目篩網(wǎng)，然后轉(zhuǎn)移到試樣瓶中，放干燥器中備用（C）。
1.4 試驗方法
研究表明，煤中全硫的測定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T214-1996(庫侖滴定法)及煤中各種形態(tài)硫的測定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T215-2003同樣適用于水煤漿中硫的測定，分別對3種試樣A、試樣B、試樣C進(jìn)行全硫和硫酸鹽硫測定，并用差減間接法計算處水煤漿中可燃硫的含量，做6次重復(fù)試驗。
利用5E-IRSⅡ紅外測硫儀，以煤中硫系列標(biāo)樣做標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過最佳試驗條件的選擇直接測定水煤漿中的可燃硫，做6次重復(fù)試驗，并與間接法做比較分析。
2 結(jié)果與討論
2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線
根據(jù)5E-IRSⅡ紅外測硫儀高溫紅外吸收法煤中硫方法，以煤中硫含量分別0.29%、0.42%、1.08%、1.85%系列為標(biāo)樣，對應(yīng)其峰面積做標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)系數(shù)為0.995，表明線性關(guān)系良好。
2.2 間接法測定3種試樣結(jié)果及分析
從表1可以看出，漿狀試樣A、粉末試樣C的重復(fù)試樣標(biāo)準(zhǔn)偏差要小于粗塊狀試樣B，主要原因是塊狀樣烘干結(jié)塊過程中可能會造成硫的不均勻分布，從而造成取樣的差異性，因此測定水煤漿中可燃硫含量樣品制備可選擇漿狀試樣或粉末試樣。
表1 3種不同試樣重復(fù)試驗測定結(jié)果
|
試樣 |
取樣量（mg） |
重復(fù)試驗（可燃硫含量%） |
平均值 |
標(biāo)準(zhǔn)偏差 |
RSD(%) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
A |
1000 |
0.45 |
0.42 |
0.44 |
0.46 |
0.42 |
0.43 |
0.44 |
0.016 |
3.64 |
|
B |
700 |
0.40 |
0.46 |
0.41 |
0.39 |
0.44 |
0.45 |
0.43 |
0.029 |
6.74 |
|
C |
700 |
0.44 |
0.42 |
0.41 |
0.45 |
0.42 |
0.46 |
0.43 |
0.020 |
4.65 |
2.3 5E-IRSⅡ紅外測硫儀測定水煤漿中可燃硫爐溫的設(shè)定
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，900℃以下燃燒的硫即為可燃硫，將紅外測硫儀的爐溫設(shè)定為900、950、1000、1100、1200、1300℃分別進(jìn)行試驗，并與間接法測定結(jié)果進(jìn)行比較，從而確定最佳的爐溫范圍。試樣A、試樣B、試樣C中硫含量不同爐溫條件下的結(jié)果如表2、圖1～圖3。
表2 直接測定可燃硫在不同爐溫下結(jié)果
|
試樣 |
取樣量（mg） |
爐溫設(shè)定（硫含量%） |
間接法測定 |
|
900℃ |
950℃ |
1000℃ |
1100℃ |
1200℃ |
1300℃ |
全硫含量（%） |
可燃硫含量（%） |
|
A |
1000 |
0.44 |
0.45 |
0.48 |
0.49 |
0.51 |
0.51 |
0.51 |
0.44 |
|
B |
700 |
0.43 |
0.43 |
0.48 |
0.48 |
0.51 |
0.51 |
0.50 |
0.43 |
|
C |
700 |
0.42 |
0.43 |
0.47 |
0.49 |
0.50 |
0.50 |
0.51 |
0.43 |
從上述圖、表可以看出，三種試樣爐溫設(shè)定在900℃、950℃時，儀器直接測定的硫含量與間接法測定的可燃硫含量比較接近，爐溫從950℃上升到1200℃時，硫含量測定值也逐漸上升�？梢婋S著溫度的升高，硫酸鹽硫也逐漸析出，當(dāng)爐溫達(dá)到1200～1300℃時，結(jié)果基本上已與間接法測定的全硫含量持平。因此，用5E- IRSⅡ紅外測硫儀測定水煤漿中的可燃硫爐溫設(shè)定范圍為900℃～950℃。
2.4 高溫紅外吸收法與間接差值法測定水煤漿中可燃硫結(jié)果對比
高溫紅外吸收直接法（爐溫設(shè)定于900、950℃）與間接差值法對3種不同制備試樣測定結(jié)果對照見表3。
由表3可知，當(dāng)爐溫設(shè)定在900、950℃時，使用高溫紅外吸收法與間接差值法測定水煤漿中可燃硫相對偏差小于2.33%，本方法能夠滿足水煤漿中可燃硫的分析要求。
表3 兩種方法測定結(jié)果對比表
|
試樣 |
試驗方法 |
取樣量（mg） |
重復(fù)試驗（可燃硫含量%） |
平均值 |
相對偏差（%） |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
A |
間接法 |
1000 |
0.45 |
0.42 |
0.44 |
0.46 |
0.42 |
0.43 |
0.44 |
- |
|
直接法900℃ |
1000 |
0.44 |
0.45 |
0.42 |
0.41 |
0.42 |
0.43 |
0.42 |
2.33 |
|
直接法950℃ |
1000 |
0.43 |
0.44 |
0.45 |
0.43 |
0.41 |
0.42 |
0.43 |
1.15 |
|
B |
間接法 |
700 |
0.40 |
0.46 |
0.41 |
0.39 |
.44 |
0.45 |
0.43 |
- |
|
直接法900℃ |
700 |
0.42 |
0.44 |
0.44 |
0.41 |
0.46 |
0.44 |
0.44 |
1.15 |
|
直接法950℃ |
700 |
0.43 |
0.45 |
0.43 |
0.44 |
0.46 |
0.47 |
0.45 |
2.27 |
|
C |
間接法 |
700 |
0.44 |
0.42 |
0.41 |
0.45 |
0.42 |
0.46 |
0.43 |
- |
|
直接法900℃ |
700 |
0.46 |
0.41 |
0.44 |
0.43 |
0.47 |
0.47 |
0.45 |
2.27 |
|
直接法950℃ |
700 |
0.46 |
0.43 |
0.39 |
0.44 |
0.45 |
0.46 |
0.44 |
1.15 |
3 結(jié)果與討論
⑴對于水煤漿樣品的制備，最好選用漿狀水煤漿試樣與粉末狀固體試樣制備樣品。
⑵用5E- IRSⅡ紅外測硫儀測定水煤漿中的可燃硫的爐溫設(shè)定范圍為900℃～950℃。
⑶使用高溫紅外吸收法與間接差值法測定水煤漿中可燃硫相對偏差小于2.33%，能夠滿足水煤漿中可燃硫的分析要求。
⑷由于本地區(qū)水煤漿鍋爐代替其他燃料鍋爐處于起步階段，只能獲取山東八一燎原水煤漿有限責(zé)任公司生產(chǎn)的一種水煤漿，樣品的采集缺乏廣泛性和代表性。
業(yè)務(wù)：