煤中氫的測定方法(三節爐法)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)

通過試驗和數理統計分析，對煤中氫的測定方法(三節爐法)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。論證結果表明，改進條件下煤中氫測定結果的準確性和再現性均良好。

煤；氫；煤中氫的測定方法(三節爐法)

目前執行的GB/T476-2008煤中碳和氫的測定方法(三節爐法)中規定，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量分數。(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爐法耗時時間長，平均一個煤樣要在30min以上，不適應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處理

1.2.1 試樣的預處理

氫的結果以干基進行比較，每批煤樣按照國標GB/T212-2008規定測定空干基水分，后換算成干基氫Hd。

1.2.2 分析器皿的預處理

將瓷舟置于馬弗爐中，由室溫逐漸升溫至900℃灼燒數小時，直至瓷舟質量恒定，取出稍冷，置于干燥器中備用。

1.3 實驗條件

1.3.1 三節爐

確定三節爐在檢定周期內，更換儀器材料和試劑并檢查儀器整個系統的氣密性，確保儀器在整個實驗過程中準確可用。

1.3.2 一次分析試樣數量

同時分析測定的氫煤樣應為2個，做平行樣實驗，確保整個系統的準確性，若兩個平行樣超過重復性限，應增加實驗次數。測定結果為兩個平行樣平均值。

1.3.3 環境條件

確保天平室環境條件符合要求，減少空氣對流，避免環境要求對煤樣稱量質量產生影響。

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，將吸收系統各U形管磨口塞旋至開啟狀態，接通氧氣，調解氧氣流量為120ml/min。在升溫過程中，將第一節電爐往返移動幾次，通氣約20min后，取下吸收系統，將U形管磨口塞關閉，用絨布擦凈，在天平旁放置10min左右，稱量。當第一節爐達到并保持在(850±10)℃，第二節爐達到并保持在(800±10)℃，第三節爐達到并保持在(600±10)℃后開始空白實驗。此時將第一節爐移至緊靠第二節爐，接上已經通氣并稱量過的吸收系統。在一個燃燒舟內加入三氧化鎢(質量和煤樣分析時相當)。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，接通氧氣并調節氣流量為120mL/min。移動第一節爐，使燃燒舟位于爐子中心，通氣23min，將第一節爐移回原位。

2min后取下U形管，將磨口塞關閉，用絨布擦凈，在天平室放置10min后稱量，吸水U形管增加質量為空白值。重復上述實驗，直到連續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，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，把第一節爐子移回原位。2min后，取下吸收系統，將磨口塞關閉，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，把第一節爐子移回原位。其他步驟同(a)。

1.4.2 優化實驗條件

通過與GB/T476-2008標準三節爐法測試結果比對，選取適當的時間作為參數，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量m，吸收U形管增量m1，空白值m2，一般分析煤樣的水分質量分數Mad，則氫含量由下式得到：

2 結果與討論

2.1 適宜條件分析1

取等量的三氧化鎢(質量和煤樣分析時相當)根據1.4.1.1試驗步驟進行空白試驗分析，結果見表1。

表1 空白值的測定結果

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1.4.1.2試驗步驟，在不同的試驗時間下進行分析，結果見表2～表5。(以下所有數據以標樣標定值作為平均值為依據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%的測定結果及偏差 %

表3 標樣編號10j的標定值為2.95%的測定結果及偏差 %

表4 標樣編號2q的標定值為3.93%的測定結果及偏差 %

表5 標樣編號7u的標定值為4.51的測定結果及偏差 %

由表2～表5可知,在標準規定時間25min條件下,氫值測定值穩定,可靠。在14min和9min測定條件下與標準規定25min條件下對比，其結果同樣準確，但在14min測定條件下平均偏差更小，在9min測定條件下，可以看到顯現出了較高的系統誤差且數據不穩定，有煤樣燃燒不完全的傾向，所以在14min測定條件下的穩定性更好。

2.3 結果比對

改變氫值測定條件14min后所測定的結果與標準值比對結果見表6。

表6 改變氫值測定條件后氫值測定結果與煤標樣(標準值)對比表 %

由表6可知，改變氫值測定條件為14min后，氫值穩定可靠，且重復性良好。

3 結語

在測定時間改為14min條件下，分析結果未出現明顯的系統誤差，重復性良好，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、報出結果快，且結果準確可靠、重復性好，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委員會.GB/T212-2008 煤的工業分析方法[S].北京：中國標準出版社，2009.

[3] 李英華. 煤質分析應用技術指南[M]. 北京：中國標準出版社，1999.

[4] 盛 驟. 概率論與數理統計[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，技術員，現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