燃煤中全硫測(cè)定的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證

肖玉平　安軍

摘 要：硫化物是燃煤中的主要污染物之一，該類物質(zhì)的控制一般以明確文件為參考，其測(cè)定則要求提升方式方法的科學(xué)性。文章以燃煤中全硫測(cè)定的質(zhì)量控制作為切入點(diǎn)，給出測(cè)試方法、測(cè)試結(jié)果、標(biāo)準(zhǔn)差校對(duì)等內(nèi)容，再以此為基礎(chǔ)，論述全硫測(cè)定質(zhì)量保證方法，分別就選取可靠標(biāo)準(zhǔn)、控制測(cè)定過程等內(nèi)容進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：燃煤;全硫測(cè)定;質(zhì)量控制;標(biāo)準(zhǔn)差;可視化

燃煤中全硫測(cè)定是指以科學(xué)的方式、標(biāo)準(zhǔn)化的工作，測(cè)定單位重量標(biāo)準(zhǔn)燃煤內(nèi)硫化物總量，包括有機(jī)硫和無機(jī)硫兩類。燃煤在燃燒過程中產(chǎn)生高溫，煤內(nèi)的各類物質(zhì)與O2發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生各類氧化物，未能燃燒的沉渣中也含有S，對(duì)空氣以及土壤等均可造成污染。提高燃煤中全硫測(cè)定質(zhì)量，可為控制活動(dòng)提供支持。

1 ? ?燃煤中全硫測(cè)定的質(zhì)量控制

1.1 ?測(cè)試方法

目前可用于燃煤中全硫測(cè)定的方法較為多樣，包括庫(kù)侖滴定法、艾士卡法等。為保證測(cè)定效果，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)有機(jī)硫、無機(jī)硫總量的綜合分析，可對(duì)不同方式進(jìn)行同步運(yùn)用，并采用抽樣檢測(cè)的方式，獲取多份燃煤樣本中硫類物質(zhì)的平均值。無機(jī)硫主要以鹽類、硫化物以及單質(zhì)（極少）形式存在，有機(jī)硫主要以SO2、硫醚等復(fù)合物的形式存在于大分子結(jié)構(gòu)中?？刹捎眉t外光譜法進(jìn)行全硫測(cè)定。該方法下，選取燃煤樣本，以（1 200±10）℃的溫度，使樣本于富氧氣環(huán)境下燃燒分解，氣流中產(chǎn)生的各類顆粒和蒸汽，需借助鹽類和無機(jī)物進(jìn)行吸收，以紅外檢測(cè)方式，測(cè)定氧化硫等物質(zhì)水平。借助朗博-比爾定律獲取高精度的硫化物含量信息。一般要求燃燒時(shí)間不超過100 s，富氧標(biāo)準(zhǔn)為氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過99.90%，所選樣本數(shù)不低于10個(gè)[1]。

1.2 ?測(cè)試結(jié)果

取某工廠使用的標(biāo)準(zhǔn)燃煤20份，借助紅外光譜法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試參數(shù)方面，溫度為（1 200±10）℃、標(biāo)準(zhǔn)燃燒時(shí)間90 s，氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%。燃燒于半封閉環(huán)境下進(jìn)行，以玻璃棉和高氯酸鎂鹽吸附燃燒后產(chǎn)生的顆粒和蒸汽，直接送入紅外檢測(cè)池進(jìn)行結(jié)果分析。20份樣本的測(cè)定結(jié)果接近，隨機(jī)選取6份，結(jié)果如表1所示。

從結(jié)果上看，6份樣本中，全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為0.52%，最低為0.38%，差值0.14%。平均值0.44%，差異較小。為進(jìn)一步反應(yīng)測(cè)試結(jié)果，需要對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行校對(duì)。

1.3 ?標(biāo)準(zhǔn)差校對(duì)

校對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差的方式較為多樣，原則上看，如果所選樣本之間硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值與最小值的差異，低于最小值的50%，可直接選取所有樣本的均值，反映全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平。如表1所示，全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為0.52%，最低為0.38%，差值0.14%，小于最低硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)樣本0.38%的1/2，可求取6份樣本中的平均值，反映本次測(cè)試結(jié)果。如果所選樣本之間硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值與最小值的差異，不低于最小值的50%，需去除硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值樣本、最小值樣本，獲取剩余樣本中全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值，作為全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平參考。如20份樣本中，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為0.60%、最小值為0.30%，差值0.30%，達(dá)到最小全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)樣本的100%，此時(shí)需去除極限值樣本，再求取平均值，反映本次燃煤全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)試結(jié)果。

2 ? ?燃煤中全硫測(cè)定質(zhì)量保證方法

2.1 ?選取可靠標(biāo)準(zhǔn)

為進(jìn)一步控制全硫測(cè)定質(zhì)量，需要選取可靠標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)一般以煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)提出的《煤中全硫的測(cè)定方法》（GB/T 214—2007）作為基本測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)考慮了我國(guó)燃煤生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)，引入了庫(kù)侖滴定法，同時(shí)對(duì)原有標(biāo)準(zhǔn)中艾士卡法進(jìn)行了修改，要求灼燒物用濃鹽酸處理改為用熱水處理;將加入沉淀劑后在沸水中保持30 min改為微沸下保溫2 h。此外，高溫燃燒此前普遍以1 350℃為基準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)下，更改為（1 150±10）℃。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)重視取樣的隨機(jī)性，同時(shí)對(duì)所有樣本的測(cè)試回收效果進(jìn)行分析，選取可靠的設(shè)備和用具進(jìn)行測(cè)定[2]。

2.2 ?控制測(cè)定過程

測(cè)定過程中，控制要點(diǎn)包括操作規(guī)范性、設(shè)備性能分析等，其中關(guān)鍵環(huán)境為參數(shù)的精度控制和儀器調(diào)試。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，所有載氣設(shè)備和配套設(shè)備應(yīng)確保完整、齊備，O=純度應(yīng)達(dá)到99.99%或以上，電子設(shè)備應(yīng)能夠準(zhǔn)備進(jìn)行S質(zhì)量分?jǐn)?shù)參數(shù)的讀取，其精度應(yīng)達(dá)到0.000 1 g的水平。所有試劑需達(dá)到化學(xué)純標(biāo)準(zhǔn)，氯酸鎂等核心試劑需進(jìn)行使用前測(cè)定，確保其性能優(yōu)良。各類儀器使用前應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，包括反應(yīng)容器密閉性、電子用具電壓穩(wěn)定性、電流穩(wěn)定性等。儀器性能無異常，再以標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一般要求選取2～3個(gè)樣本，進(jìn)行儀器調(diào)試，確保儀器使用情況無異常，以30 min為間隔，進(jìn)行核心部分實(shí)驗(yàn)。

2.3 ?可視化分析

可視化分析，是指將測(cè)試所獲結(jié)果，以曲線圖、折線圖等形式表達(dá)，以確保不同樣本的測(cè)試情況直觀可見。如果樣本數(shù)目過多，還應(yīng)加強(qiáng)模型設(shè)計(jì)，通過若干標(biāo)準(zhǔn)化的模型，使不同樣本全硫含量得到呈現(xiàn)。某樣本在燃燒過程中有機(jī)硫的合成和釋放量如圖1所示，有助于人員直觀了解時(shí)間約束條件下該樣本含硫物質(zhì)釋放情況，效果理想。

3 ? ?結(jié)語

燃煤中全硫測(cè)定十分必要，這要求加強(qiáng)測(cè)定過程中的質(zhì)量控制，保證測(cè)定質(zhì)量。從控制角度上看，應(yīng)加強(qiáng)測(cè)定方法的標(biāo)準(zhǔn)化管理，加強(qiáng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析和校對(duì)。以進(jìn)一步提升質(zhì)量為著眼點(diǎn)，選取可靠標(biāo)準(zhǔn)、控制測(cè)定過程，同時(shí)采用可視化分析方法，加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，綜合提升燃煤全硫測(cè)定成效。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉興傳，郭力強(qiáng).燃煤電廠藍(lán)煙現(xiàn)象的成因、數(shù)學(xué)模型判定及解決方法[J].山西電力，2018（4）：62-65.

[2]劉宇，單廣波，閆松，等.燃煤鍋爐煙氣中SO3的生成、危害及控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2016（12）：93-97.