ICS73.040 D20 中华人民共和国国家标准 GB/T31098—2014 燃煤固硫效果评价方法 Evaluationontheeffectofsulfurfixationduringcoalcombustion 2014-12-22发布 2015-06-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC42)归口。 本标准起草单位:煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院、煤炭工业节能技术服务中心。 本标准主要起草人:张凝凝、邵徇、姜英、丁华、张景。 ⅠGB/T31098—2014 燃煤固硫效果评价方法 1 范围 本标准规定了燃煤固硫效果评价方法的原理、试剂和材料、仪器设备、试验步骤、评价指标、结果计 算及重复性等。 本标准适用于褐煤、烟煤和无烟煤添加固硫剂后燃煤固硫效果的评价。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T212 煤的工业分析方法 GB/T214 煤中全硫的测定方法 GB474 煤样的制备方法 GB/T483 煤炭分析试验方法一般规定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 燃煤固硫剂 sulfurfixationagentduringcoalcombustion 能与煤中硫在燃烧过程中发生化学反应形成稳定的固态残渣而留在煤灰中,不带来新污染源的一 类添加物质。 3.2 排放硫 emittedsulfur 煤样在一定温度下完全燃烧时释放出硫的质量。 3.3 有效固硫率 effectivesulfurfixationrate 固硫剂本身所具有的固硫能力,试样添加固硫剂前后排放硫质量之差占原煤排放硫质量的百分比。 4 方法提要 试验样品在空气流中燃烧,样品中硫生成硫氧化物,被过氧化氢溶液吸收形成硫酸,用氢氧化钠溶 液滴定生成的硫酸,根据氢氧化钠标准溶液参与反应的体积,计算样品中排放硫的含量。以不同温度下 添加固硫剂前后样品的排放硫曲线、固硫剂有效固硫率曲线评价固硫剂的固硫效果。 5 试剂和材料 除非另有说明,在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。 1GB/T31098—2014 5.1 混合指示剂 将0.125g甲基红(HG/T3-958)溶于100mL乙醇(GB/T679)中;另将0.083g亚甲基蓝(HGB 3364)溶于100mL乙醇中,分别贮于深色瓶中,使用前等体积混合。混合指示剂使用时间不超过1周。 5.2 过氧化氢溶液(体积分数为10%) 取10mL质量分数为30%的过氧化氢(GB/T6684)加入90mL蒸馏水,加2滴混合指示剂,用稀 氢氧化钠(GB/T629)溶液中和至溶液呈钢灰色。此溶液应当天使用当天中和。 5.3 氢氧化钠标准溶液[c(NaOH)=0.06mol/L] 5.3.1 氢氧化钠标准溶液的配制 称取优级纯氢氧化钠(GB/T629)12.00g,溶于5000mL经煮沸并冷却后的蒸馏水中,混合均匀后 的溶液装入瓶中,用橡皮塞塞紧。 5.3.2 氢氧化钠标准溶液的标定 按GB/T214中所规定的方法对配制的氢氧化钠标准溶液进行标定,计算其浓度。 6 仪器设备 6.1 管式高温炉:内径约55mm,可在700℃~1200℃之间设定温度,并有100mm~150mm长的 (设定温度±5℃)恒温区,附有铂铑-铂热电偶测温和温控装置。 6.2 异径燃烧管:耐温1200℃以上,总长约900mm;一端外径约50mm,内径约47mm,长约800mm; 另一端外径约12mm,内径约9mm,长约50mm;两端之间变径长约50mm。 6.3 空气流量计:测量范围0~5L/min。 6.4 吸收瓶:进气管出口位于液面50mm以下,出气管入口位于液面50mm以上。 6.5 锥形瓶:500mL。 6.6 缓冲瓶:200mL~300mL。 6.7 镍铬丝推棒:直径约2mm,长约700mm,末端呈钩状。 6.8 硅橡胶塞:10号或11号。 6.9 玻璃管:内径约6mm,长50mm~80mm。 6.10 碱式滴定管:50mL。 6.11 燃烧舟:石英或陶瓷制品,耐热1200℃以上,长80mm~100mm,上宽20mm~25mm,高 10mm~15mm,横截面呈梯形或圆弧型。 6.12 空气泵:输出气量0~10L/min。 7 试验步骤 7.1 试验准备 7.1.1 样品准备 按GB474中的要求将试验用煤制备为小于3mm的试验样品并进行空气干燥。从中缩分出不少 于0.7kg的试验样品并制备为小于1mm的试样。从上述试样中缩分出两个子样,每个子样质量在 0.06kg~0.12kg之间。 2GB/T31098—2014 按固硫剂使用说明中的添加比例向其中一个子样中添加固硫剂。 将原煤子样及添加固硫剂后的子样均制备为粒度小于0.2mm的空气干燥试验样品。 添加固硫剂后的子样应一次性全部进入制样机进行制样。 7.1.2 恒温区测定 将异径燃烧管插入高温炉,使细径管端伸出炉口约100mm。将高温炉稳定在测试温度,分别测定 燃烧管内高温恒温区及500℃温度区域部位和长度。 测试温度分别为800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃。 7.1.3 气密性检查 按图1所示用硅胶管连接各设备,将硅橡胶塞塞入异径燃烧管后打开空气泵,依次检查系统中各部 分的气密性,直到每一部分不漏气以后,关闭空气泵并开始通电升温。 说明: 1———空气泵; 2———空气流量计; 3———镍铬丝推棒; 4———玻璃管; 5———硅橡胶塞; 6———石英舟; 7 ———控制器; 8———管式高温炉; 9———异径燃烧管; 10———缓冲瓶; 11,12———吸收瓶; 13———吸收溶液。 图1 连接示意图 7.2 测定步骤 7.2.1 将管式高温炉(见6.1)加热至测试温度。 7.2.2 用量筒分别量取100mL已中和的过氧化氢溶液(见5.2),倒入2个吸收瓶中,连接到缓冲瓶后, 再次检查其气密性。 7.2.3 称量待测试验样品(1.0±0.01)g(称准至0.0002g)平铺于燃烧舟中。 7.2.4 将装有试验样品的燃烧舟放在燃烧管入口端,随即用带玻璃管、镍铬丝推棒的硅橡胶塞塞紧,然 后以3L/min的流量通入空气。用镍铬丝推棒将燃烧舟推入燃烧管中500℃预热区并保持5min,再 将燃烧舟推至高温区,立即撤回推棒,使煤样在该区停留35min。 7.2.5 停止通入空气,先取下靠近燃烧管的吸收瓶,再取下另一个吸收瓶。 7.2.6 取下硅橡胶塞,用镍铬丝钩取出燃烧舟。 3GB/T31098—2014 7.2.7 用蒸馏水清洗吸收瓶2次~3次,清洗后洗液倒入锥形瓶中。 7.2.8 向锥形瓶内加入2滴~3滴混合指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定至溶液由桃红色变为钢灰色, 记下氢氧化钠溶液的用量。 7.2.9 调节管式高温炉终温至下一组测试温度,重复7.2.2~7.2.8操作步骤。试验温度应包括800℃、 850℃、900℃、950℃、1000℃。 8 结果计算 8.1 试样排放硫质量分数的计算 排放硫质量分数按式(1)计算: Se,ad=αV×c×M(S) 1000×m×100…………………………………(1) 式中: Se,ad ———一般分析试样中排放硫质量分数,%; α———反应中硫与氢氧化钠的摩尔比值,以1∶2=0.5计; V———试样测定时,氢氧化钠标准溶液的用量,单位为毫升(mL); M(S)———硫的摩尔质量,以32.06计,单位为克每摩尔(g/mol); c———氢氧化钠标准溶液的浓度,单位为摩尔每升(mol/L); m———试样质量,单位为克(g)。 8.2 排放硫质量分数的换算 按GB/T212中规定的方法测试空气干燥试样的水分含量后,按式(2)将空气干燥基排放硫质量分 数换算为干基排放硫质量分数。 Se,d=Se,ad×100 100-Mad…………………………………(2) 式中: Se,d———干燥基试样中排放硫质量分数,%; Mad———空气干燥试样的水分含量,%。 9 精密度 排放硫测定的精密度如表1规定。 表1 排放硫重复性 排放硫质量分数 Se,d/%重复性限 Se,d/% <3 0.10 ≥3 0.15 10 数据处理及结果报告 10.1 燃煤有效固硫率的计算 有效固硫率按式(3)计算: 4GB/T31098—2014 ηe=Se,d-S'e,d Se,d×100…………………………………(3) 式中: ηe ———有效固硫率,%; Se,d———煤样未添加固硫剂时排放硫的质量分数,%; S'e,d———煤样添加固硫剂后排放硫的质量分数,%。 10.2 结果报告 每个试样进行2次重复性测定,并按GB/T483规定的数据修约规则,将计算得到的排放硫、有效 固硫率修约到小数点后2位。以温度为横坐标,干燥基排放硫为纵坐标的图上,绘制原煤、添加固硫剂 后试样排放硫曲线。以温度为横坐标,有效固硫率为纵坐标的图上绘制温度-有效固硫率曲线。将测试 结果和上述曲线一并报出。 5GB/T31098—2014 附 录 A (资料性附录) 燃煤固硫剂固硫效果评价测定报告示例 表A.1 燃煤固硫剂固硫效果评价试验报告 主要测试条件 单次试样测试时间/min 40 测试样品量/g 1.00 固硫剂固硫效