專利名稱：：一種測定煤灰中三氧化硫含量的方法
技術領域：
：本發明涉及一種測定煤灰中三氧化硫含量的方法。
背景技術：
：目前，煤灰制樣和煤灰中三氧化硫的測定均是按照《電力用燃料標準匯編》(第2版)的國標GB/T1574-1995的試驗方法進行。在煤灰制取過程中，將煤樣按規定的灰化條件(馬弗爐溫度為815°C)灰化后，煤中的全硫(硫化鐵硫、有機硫和硫酸鹽硫)除硫酸鹽硫未分解存于灰中夕卜，其余硫份燃燒后進入空氣中并通過馬弗爐的煙囪排出。隨后在煤灰化學成分分析時，煤灰在1300。C的高溫下滯留120秒，-使得卩琉酸鹽^5危在高溫下分解并被檢測。檢測出的硫酸鹽硫被定義為煤灰中的硫酸鹽硫。爐后，有機硫、硫化鐵硫均為可燃硫，其迅速氧化為二氧化硫，部分轉化為三氧化硫，而硫酸鹽硫在爐內高溫下分解為二氧化硫以及堿性氧化物。大部分二氧化硫隨煙氣排放，其中僅少部分硫以硫酸鹽形式存在于灰中。這部分硫酸鹽一部分屬于鍋爐未燃燒碳中的或灰中未分解的，另一部分是煙氣中二氧化硫或三氧化硫在爐內低溫區與堿性氧化物作用生成的。大量的數據表明，所檢測灰中的三氧化硫折算到原煤中硫的份額普遍偏大，達到原煤中硫的80-90%,有的數值甚至更高，與實際情況極為不符。按照上述方法測得的是硫在煤灰中的固有含量，而沒有考慮煤灰在實際爐內燃燒過程對煤灰的影響。通過調查分析發現，使用現有標準灰化原煤存在較大的問題。目前實驗室使用原煤灰化的條件與鍋爐運行產生的飛灰條件不同，用現有的標準檢測出灰中三氧化硫偏高，不能代表鍋爐運行時飛灰中三氧化硫的含量。因此，需要尋找一種能更準確地測定煤灰中三氧化硫含量的方法。
發明內容本發明的目的在于提供一種能更準確地測定煤灰中三氧化硫含量的方法，使飛灰成分與電廠實際燃燒后的飛灰成分更為接近。為達到上述目的，本發明提供了一種檢測煤灰中S03含量的方法，包括以下步驟采集鍋爐中飛灰樣品，對飛灰樣品進行灰化和測定S03含量，其中，(1)所述鍋爐為一維火焰爐，該鍋爐爐體由錐體爐頂和六級可分別控制壁溫的電加熱爐組成；(2)釆集樣品時，所述鍋爐工況為入爐熱量23.03MJ/h、入爐總空氣量7.07Nm2/11、一次風風率54%、一次風風溫22。C、二次風風率46%、二次風風溫120°C、爐膛容積熱負荷523MJ/m2h，各級電加熱控制最低壁溫分別為第一級900°C、第二級1100°C、第三級120CTC、第四級1200°C、第五級1100。C、第六級1000。C,入爐空氣系數為1.25;(3)在所述鍋爐的第六級飛灰取樣孔取樣。在一個優選的技術方案中，采用國標GB/T212-2001中灰分測定時的灰化方法對飛灰樣品進行灰化。在一個優選的l支術方案中，采用國標GB/T212-2001中S03測定的方法測定S03含量。在一個優選的技術方案中，用于測定S03含量的樣本為2-4克。在一個優選的技術方案中，用于測定S03含量的樣本為3克。在一個優選的技術方案中，飛灰取樣的時間為1-4分鐘。在一個優選的技術方案中，當煤樣的收到基灰分<10%時，飛灰取樣時間為3-4分鐘。在一個優選的技術方案中，當煤樣的收到基灰分為10-20%時，飛灰取樣時間為2.5分鐘。在一個優選的技術方案中，當煤樣的收到基灰分為20-30%時，飛灰取樣時間為1.5分鐘。在一個優選的技術方案中，當煤樣的收到基灰分>30%時，飛灰取樣時間為1分鐘。本發明方法采用一維火焰爐;漠擬電廠鍋爐燃燒，對其煤灰成分進行分析。其飛灰成分與電廠實際燃燒后的飛灰成分更為接近，其檢測結果對于飛灰的品質及利用更具有實際指導意義。圖l是本發明所述的一維火焰爐的結構示意圖。具體實施例方式下面將結合實施例對本發明進行詳細描述。首先對本發明所述的一維火焰爐進行介紹。一維火焰爐為電加熱積木式結構，爐體立置，煙道水平布置，整體呈"L"型，爐體由錐體爐頂和六級可分別控制壁溫的電加熱爐組成。每級有六個測孔，可以根據試驗要求沿火焰流程測定火焰溫度，并抽取煙氣及焦碳試樣，爐高3米，內徑175毫米。試驗爐包括送風、給粉、空氣預熱、測溫及J又樣系統。圖1為該試,險爐的結構示意圖。在圖1中，1為送風機、2為給粉機、3為流量計、4為一次風粉管、5為取樣孔及溫度測點、6為二次風管、7為爐膛、8為水平煙道。一維火焰試燒試一驗氣、粉混合物由錐體頂部引入，爐頂及第一級爐體的錐型漸擴結構使氣粉混合物在加熱過程中均勻膨脹，充滿截面，消除了煙氣回流，形成無軸向混合的柱塞狀流動。因此沿爐膛軸向測定的參數可表征煤粉氣流燃燒過程的特征。試-驗選定兩個基本工況，對每一種煤均進行這兩個工況的試—驗，以獲得評價試驗煤種與對比煤種燃盡性能的數據。兩工況的給粉量以入爐熱量控制，入爐空氣系數為1.25。具體試驗條件如下(1)入爐熱量及風量表1.工況一與二的入爐熱量及風量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(2)電加熱控制最低壁溫(。c)表2.工況一與二的電加熱控制最低壁溫(。c)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>試驗時，首先將各級爐體預熱至預定溫度，隨后啟動引、送風機，調整一、二次風量及給粉量，并投入煤粉。待爐壁溫度及爐膛出口氧量穩定后，用抽氣熱偶測定沿程火焰溫度、觀察著火位置并抽取焦碳試樣。抽取的焦碳試樣分析其灰份含量，以計算焦碳的燃盡度"B",B的含義是指已燃盡的可燃質占初始燃質的百分數。"B"的計算式B=[1-(A0/A)]/(100-Ao)式中Ao—為原煤粉灰分，％;A—為焦碳灰分，％。結渣性能試-驗煤在燃燒過程中，由于受爐內環境的影響，結渣性能往往表現得相當復雜。在一維火焰爐上，模擬煤粉氣流在爐內的燃燒過程、溫度水平和氣氛等條件，采用硅碳棒作為結渣源，以反映不同區域煤粉燃燒的顆粒形態和粘結強弱，從而更直觀和實際的反映煤的結渣趨勢。硅石炭棒作為具有較高溫度的結渣源可直接模擬鍋爐如下部位的結渣情況a)燃燒器、人孔門、觀察孔等未敷設水冷壁管的棵露部位。這些地方處于高溫下，是鍋爐的主要結渣源。b)對于加設衛燃帶的爐子，可模擬衛燃帶在不同區域的結渣情況。c)對于已運行一段時間的爐子，因水冷壁管上覆灰而形成的高溫結渣源。d)另外，通過不同煤種形成的渣型對比，結合對比煤種現場的實際結渣情況，可為鍋爐設計及改造提供依據。該項試驗中，入爐煤熱量及空氣量均為與燃燒試驗中的工況二相同。在試驗前調整各級爐體壁溫，使爐內各區域的火焰溫度處于1000~1500°C間的不同溫度水平。待燃燒穩定后，將6個12x8x200的碳化硅棒插入選定的測孔作為結渣源，使各碳化硅棒分別處于著火初期、火焰溫度最高處、中等溫度區及爐膛出口處，結渣時間根據煤的灰份而定。在結渣源上沉積下的灰渣依照其粘結的緊密程度由強到弱分為熔融、粘熔、強粘聚、粘聚、弱粘聚、微粘聚及附著灰七個等級。對具體的煤種，才艮據6個結渣源上的渣型等級，將煤種的結渣性用嚴重、高、中等和低四類型標示。灰化方法:按照GB/T212-2001中的進行灰化，具體步驟如下(1)將取出的樣品冷卻至室溫，搗碎后轉移到燒杯中，加入90-110°C的水，充分攪拌；(2)過濾，將殘渣移入濾紙中，向濾液中加入鹽酸中和，使溶液呈微酸性；(3)將溶液加熱至沸騰，在不斷攪拌下滴加氯化鋇溶液(氯化鋇與樣品的質量比=1:1.5和氯化鋇溶液的濃度為20%),在近沸狀態下保持1-3小時；(4)將溶液冷卻的濾紙(濾紙;^文在漏斗上面，將上面的溶液倒入濾紙進行過濾，則濾紙被冷卻)移入已知質量的坩鍋內，先在低溫下灰化濾紙，然后送入溫度為800-850。C的馬弗爐內灼燒20-40分鐘，取出坩堝，冷卻后稱量；(5)進行空白試驗除不加樣品外，其他操作與(1)-(4)相同。S03測-汰方法1.瑪瑙乳體將前面收集到的煤灰研細到O.lmm，然后再置于灰皿內，在815士15。C下在灼燒30min，直到其質量變化不超過灰樣質量的千分之一為止，即為恒重。取出，放入干燥皿中，稱樣前，應在815士15。C下灼燒30min。2.S03測量可采用硫酸鋇質量法《GB/T1574-1995》2.1方法提要用鹽酸萃取灰樣中的硫,將溶液過濾,濾液用氬氧化銨綜合并沉淀鐵.過濾后的溶液,加氯化鋇,生成石危酸鋇沉淀后用質量法測定.2.2試劑2.2.1鹽酸(GB622):(1+3)溶液2.2.2鹽酸氨水(GB631):(1+1)溶液2.2.3鹽酸(GB622):(1+1)溶液2.2.4氯化鋇溶液稱取氯化鋇(GB652)10g溶于水中，并稀釋至訓mL。2.2.5硝酸銀溶液稱取硝酸銀(GB670)10g溶于水中，并稀釋至1L。2.2.6曱基橙溶液稱取曱基橙2g溶于水中，并稀釋至1L。2.3分析步驟2.3.1稱取灰樣0.2-0.5g,精確至0.0002g，于250mL燒杯中，加入鹽酸(2.2.1)50mL,蓋上表面皿，加熱微沸(不同大氣壓下水沸騰的溫度，試驗室根據沸騰現象確定)20min，取下，趁熱加入甲基橙指示劑(2.2.6)2滴，滴加氨水(2.2.2)綜合至溶液剛變色，再過量3-6滴，待氫氧化鐵沉淀下降后，迅速過濾于300mL燒杯中，在近沸的熱水洗滌沉淀10-12次，向濾液中滴加鹽酸(2.2.3)至溶液剛變色，再過量2mL。往溶液中加水稀釋至約250mL。2.3.2將溶液加熱至沸，在攪拌下滴加氯化鋇溶液(2.2.4)lOmL,在電熱板或沙浴上微沸5min,保持2h,溶液最后體積保持在150mL左右。2.3.3用致密慢速無灰定量濾紙過濾，并用熱水洗至無氯離子為止(用硝酸銀溶液2.2.5)檢驗)。2.3.4將沉淀連同濾紙移入已恒重的瓷坩堝中，先在低溫(500°C以下)下灰化濾紙，然后在800-850°C的馬弗爐中，將帶沉淀的坩堝灼燒40min,取出坩堝，稍冷，放入干燥皿中，冷至室溫，稱重。2.3.5每配置一批試劑或更換其它任一試劑時，應進行空白試驗。(試驗除不加灰樣外，全備按照2.3條步驟進行，平均做兩次，取算術平均值作為空白值。2.4分析結果的表述三氧化硫(％)按下式計算S。,(m廣m2)x34.3xl0。附式中S03——煤灰中三氧化硫含量，％;mi-^fu酸鋇質量，g;m2——空白試驗的硫S吏鋇質量，g;34.3——由碌u酸鋇換算為三氧化硫的系數；M——分析灰樣的質量，g。實施例1采用本發明方法測定如下兩種煤樣的煤灰中三氧化硫的含量。表3.煤樣1和煤樣2的性能參數<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根據上述煤質，在下述條件下采集飛灰樣品表4.采集飛灰樣品時的入爐熱量及風量<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5.采集飛灰樣品時的電加熱控制最低壁溫(。C)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根據煤樣1和煤樣2的煤質特點，給煤量分別為14.68g/min和15.44g/min,按照上述一維火焰爐標準進行燃燒試驗，在燃燒過程中將取樣器放在第六級取樣孔(由上而下排列第一級到第六級)進行取樣，直到灰樣重量能夠滿足實驗要求，如果一次不夠量，還可進行多次抽取。灰樣取足后，按照上述國標《GB/T1574-1995》進行S03測定。測得煤樣1的S03含量為3.56wt%,煤樣2的S03含量為2.86wt%。并實際測定電廠鍋爐煤灰S03的實際含量，其結果與本發明方法的測定結果的對比見下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表中數據可知，與采用GB/T212-2001測得的結果相比，本發明方法測得的煤灰中S03的含量更接近電廠鍋爐煤灰中S03的實際含量。權利要求1.一種檢測煤灰中SO3含量的方法，包括以下步驟采集鍋爐中飛灰樣品，對飛灰樣品進行灰化和測定SO3含量，其特征在于，(1)所述鍋爐為一維火焰爐，該鍋爐爐體由錐體爐頂和六級可分別控制壁溫的電加熱爐組成；(2)采集樣品時，所述鍋爐工況為入爐熱量23.03MJ/h、入爐總空氣量7.07Nm2/h、一次風風率54％、一次風風溫22℃、二次風風率46％、二次風風溫120℃、爐膛容積熱負荷523MJ/m2h，各級電加熱控制最低壁溫分別為第一級900℃、第二級1100℃、第三級1200℃、第四級1200℃、第五級1100℃、第六級1000℃，入爐空氣系數為1.25；(3)在所述鍋爐的第六級飛灰取樣孔取樣。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用國標GB/T212-2001中灰分測定時的灰化方法對飛灰樣品進行灰化。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，采用國標GB/T1574-1995中S(V測定的方法測定S03含量。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，用于測定S03含量的樣本為2-4克。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，用于測定S03含量的樣本為3克。6.根據任一上述權利要求所述的方法，其特征在于，飛灰取樣的時間為1-4分鐘。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，當煤樣的收到基灰分<10%時，飛灰取樣時間為3-4分鐘。8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，當煤樣的收到基灰分為10-20%時，飛灰取樣時間為2.5分鐘。9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，當煤樣的收到基灰分為20-30%時，飛灰取樣時間為1.5分鐘。10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，當煤樣的收到基灰分>30%時，飛灰取樣時間為l分鐘。全文摘要一種檢測煤灰中SO<sub>3</sub>含量的方法，包括以下步驟采集鍋爐中飛灰樣品，對飛灰樣品進行灰化和測定SO<sub>3</sub>含量，其中，(1)所述鍋爐為一維火焰爐，該鍋爐爐體由錐體爐頂和六級可分別控制壁溫的電加熱爐組成；(2)采集樣品時，所述鍋爐工況為入爐熱量23.03MJ/h、入爐總空氣量7.07Nm<sup>2</sup>/h、一次風風率54％、一次風風溫22℃、二次風風率46％、二次風風溫120℃、爐膛容積熱負荷523MJ/m<sup>2</sup>h，各級電加熱控制最低壁溫分別為第一級900℃、第二級1100℃、第三級1200℃、第四級1200℃、第五級1100℃、第六級1000℃，入爐空氣系數為1.25；(3)在所述鍋爐的第六級飛灰取樣孔取樣。采用本發明的方法檢測飛灰成分與電廠實際燃燒后的飛灰成分更為接近，其檢測結果對于飛灰的品質及利用更具有實際指導意義。文檔編號G01N1/20GK101639421SQ20081011756公開日2010年2月3日申請日期2008年8月1日優先權日2008年8月1日發明者何紅光,劉家利,張晉宇,王月明,王桂芳,谷紅偉,陳懷珍,顧小愚申請人:中國神華能源股份有限公司;西安熱工研究院有限公司