燃煤中全硫測定的質(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，其測定則要求提升方式方法的科學性。文章以燃煤中全硫測定的質(zhì)量控制作為切入點，給出測試方法、測試結(jié)果、標準差校對等內(nèi)容，再以此為基礎，論述全硫測定質(zhì)量保證方法，分別就選取可靠標準、控制測定過程等內(nèi)容進行論述。

關鍵詞：燃煤;全硫測定;質(zhì)量控制;標準差;可視化

燃煤中全硫測定是指以科學的方式、標準化的工作，測定單位重量標準燃煤內(nèi)硫化物總量，包括有機硫和無機硫兩類。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，產(chǎn)生各類氧化物，未能燃燒的沉渣中也含有S，對空氣以及土壤等均可造成污染。提高燃煤中全硫測定質(zhì)量，可為控制活動提供支持。

1 ? ?燃煤中全硫測定的質(zhì)量控制

1.1 ?測試方法

目前可用于燃煤中全硫測定的方法較為多樣，包括庫侖滴定法、艾士卡法等。為保證測定效果，應強調(diào)對有機硫、無機硫總量的綜合分析，可對不同方式進行同步運用，并采用抽樣檢測的方式，獲取多份燃煤樣本中硫類物質(zhì)的平均值。無機硫主要以鹽類、硫化物以及單質(zhì)（極少）形式存在，有機硫主要以SO2、硫醚等復合物的形式存在于大分子結(jié)構(gòu)中。可采用紅外光譜法進行全硫測定。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，需借助鹽類和無機物進行吸收，以紅外檢測方式，測定氧化硫等物質(zhì)水平。借助朗博-比爾定律獲取高精度的硫化物含量信息。一般要求燃燒時間不超過100 s，富氧標準為氧氣質(zhì)量分數(shù)超過99.90%，所選樣本數(shù)不低于10個[1]。

1.2 ?測試結(jié)果

取某工廠使用的標準燃煤20份，借助紅外光譜法進行測試。測試參數(shù)方面，溫度為（1 200±10）℃、標準燃燒時間90 s，氧氣質(zhì)量分數(shù)99.99%。燃燒于半封閉環(huán)境下進行，以玻璃棉和高氯酸鎂鹽吸附燃燒后產(chǎn)生的顆粒和蒸汽，直接送入紅外檢測池進行結(jié)果分析。20份樣本的測定結(jié)果接近，隨機選取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)量分數(shù)最高為0.52%，最低為0.38%，差值0.14%。平均值0.44%，差異較小。為進一步反應測試結(jié)果，需要對測試結(jié)果進行校對。

1.3 ?標準差校對

校對標準差的方式較為多樣，原則上看，如果所選樣本之間硫質(zhì)量分數(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)量分數(shù)水平。如表1所示，全硫質(zhì)量分數(shù)最高為0.52%，最低為0.38%，差值0.14%，小于最低硫質(zhì)量分數(shù)樣本0.38%的1/2，可求取6份樣本中的平均值，反映本次測試結(jié)果。如果所選樣本之間硫質(zhì)量分數(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)量分數(shù)最大值樣本、最小值樣本，獲取剩余樣本中全硫質(zhì)量分數(shù)平均值，作為全硫質(zhì)量分數(shù)水平參考。如20份樣本中，硫質(zhì)量分數(shù)最大值為0.60%、最小值為0.30%，差值0.30%，達到最小全硫質(zhì)量分數(shù)樣本的100%，此時需去除極限值樣本，再求取平均值，反映本次燃煤全硫質(zhì)量分數(shù)測試結(jié)果。

2 ? ?燃煤中全硫測定質(zhì)量保證方法

2.1 ?選取可靠標準

為進一步控制全硫測定質(zhì)量，需要選取可靠標準作為依據(jù)。目前國內(nèi)一般以煤炭工業(yè)協(xié)會提出的《煤中全硫的測定方法》（GB/T 214—2007）作為基本測定標準。該標準考慮了我國燃煤生產(chǎn)的技術(shù)特點，引入了庫侖滴定法，同時對原有標準中艾士卡法進行了修改，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，新標準下，更改為（1 150±10）℃。在此基礎上，還應重視取樣的隨機性，同時對所有樣本的測試回收效果進行分析，選取可靠的設備和用具進行測定[2]。

2.2 ?控制測定過程

測定過程中，控制要點包括操作規(guī)范性、設備性能分析等，其中關鍵環(huán)境為參數(shù)的精度控制和儀器調(diào)試。在實驗室環(huán)境下，所有載氣設備和配套設備應確保完整、齊備，O=純度應達到99.99%或以上，電子設備應能夠準備進行S質(zhì)量分數(shù)參數(shù)的讀取，其精度應達到0.000 1 g的水平。所有試劑需達到化學純標準，氯酸鎂等核心試劑需進行使用前測定，確保其性能優(yōu)良。各類儀器使用前應進行測試，包括反應容器密閉性、電子用具電壓穩(wěn)定性、電流穩(wěn)定性等。儀器性能無異常，再以標準模式進行實驗。一般要求選取2～3個樣本，進行儀器調(diào)試，確保儀器使用情況無異常，以30 min為間隔，進行核心部分實驗。

2.3 ?可視化分析

可視化分析，是指將測試所獲結(jié)果，以曲線圖、折線圖等形式表達，以確保不同樣本的測試情況直觀可見。如果樣本數(shù)目過多，還應加強模型設計，通過若干標準化的模型，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硫的合成和釋放量如圖1所示，有助于人員直觀了解時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

燃煤中全硫測定十分必要，這要求加強測定過程中的質(zhì)量控制，保證測定質(zhì)量。從控制角度上看，應加強測定方法的標準化管理，加強對測試結(jié)果的分析和校對。以進一步提升質(zhì)量為著眼點，選取可靠標準、控制測定過程，同時采用可視化分析方法，加強對數(shù)據(jù)的處理，綜合提升燃煤全硫測定成效。

[參考文獻]

[1]劉興傳，郭力強.燃煤電廠藍煙現(xiàn)象的成因、數(shù)學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)研究進展[J].環(huán)境工程，2016（12）：93-97.