专利名称：：一种测定煤灰中三氧化硫含量的方法
技术领域：
：本发明涉及一种测定煤灰中三氧化硫含量的方法。
背景技术：
：目前，煤灰制样和煤灰中三氧化硫的测定均是按照《电力用燃料标准汇编》(第2版)的国标GB/T1574-1995的试验方法进行。在煤灰制取过程中，将煤样按规定的灰化条件(马弗炉温度为815°C)灰化后，煤中的全硫(硫化铁硫、有机硫和硫酸盐硫)除硫酸盐硫未分解存于灰中夕卜，其余硫份燃烧后进入空气中并通过马弗炉的烟囱排出。随后在煤灰化学成分分析时，煤灰在1300。C的高温下滞留120秒，-使得卩琉酸盐^5危在高温下分解并被检测。检测出的硫酸盐硫被定义为煤灰中的硫酸盐硫。炉后，有机硫、硫化铁硫均为可燃硫，其迅速氧化为二氧化硫，部分转化为三氧化硫，而硫酸盐硫在炉内高温下分解为二氧化硫以及碱性氧化物。大部分二氧化硫随烟气排放，其中仅少部分硫以硫酸盐形式存在于灰中。这部分硫酸盐一部分属于锅炉未燃烧碳中的或灰中未分解的，另一部分是烟气中二氧化硫或三氧化硫在炉内低温区与碱性氧化物作用生成的。大量的数据表明，所检测灰中的三氧化硫折算到原煤中硫的份额普遍偏大，达到原煤中硫的80-90%,有的数值甚至更高，与实际情况极为不符。按照上述方法测得的是硫在煤灰中的固有含量，而没有考虑煤灰在实际炉内燃烧过程对煤灰的影响。通过调查分析发现，使用现有标准灰化原煤存在较大的问题。目前实验室使用原煤灰化的条件与锅炉运行产生的飞灰条件不同，用现有的标准检测出灰中三氧化硫偏高，不能代表锅炉运行时飞灰中三氧化硫的含量。因此，需要寻找一种能更准确地测定煤灰中三氧化硫含量的方法。
发明内容本发明的目的在于提供一种能更准确地测定煤灰中三氧化硫含量的方法，使飞灰成分与电厂实际燃烧后的飞灰成分更为接近。为达到上述目的，本发明提供了一种检测煤灰中S03含量的方法，包括以下步骤采集锅炉中飞灰样品，对飞灰样品进行灰化和测定S03含量，其中，(1)所述锅炉为一维火焰炉，该锅炉炉体由锥体炉顶和六级可分别控制壁温的电加热炉组成；(2)釆集样品时，所述锅炉工况为入炉热量23.03MJ/h、入炉总空气量7.07Nm2/11、一次风风率54%、一次风风温22。C、二次风风率46%、二次风风温120°C、炉膛容积热负荷523MJ/m2h，各级电加热控制最低壁温分别为第一级900°C、第二级1100°C、第三级120CTC、第四级1200°C、第五级1100。C、第六级1000。C,入炉空气系数为1.25;(3)在所述锅炉的第六级飞灰取样孔取样。在一个优选的技术方案中，采用国标GB/T212-2001中灰分测定时的灰化方法对飞灰样品进行灰化。在一个优选的l支术方案中，采用国标GB/T212-2001中S03测定的方法测定S03含量。在一个优选的技术方案中，用于测定S03含量的样本为2-4克。在一个优选的技术方案中，用于测定S03含量的样本为3克。在一个优选的技术方案中，飞灰取样的时间为1-4分钟。在一个优选的技术方案中，当煤样的收到基灰分<10%时，飞灰取样时间为3-4分钟。在一个优选的技术方案中，当煤样的收到基灰分为10-20%时，飞灰取样时间为2.5分钟。在一个优选的技术方案中，当煤样的收到基灰分为20-30%时，飞灰取样时间为1.5分钟。在一个优选的技术方案中，当煤样的收到基灰分>30%时，飞灰取样时间为1分钟。本发明方法采用一维火焰炉;漠拟电厂锅炉燃烧，对其煤灰成分进行分析。其飞灰成分与电厂实际燃烧后的飞灰成分更为接近，其检测结果对于飞灰的品质及利用更具有实际指导意义。图l是本发明所述的一维火焰炉的结构示意图。具体实施例方式下面将结合实施例对本发明进行详细描述。首先对本发明所述的一维火焰炉进行介绍。一维火焰炉为电加热积木式结构，炉体立置，烟道水平布置，整体呈"L"型，炉体由锥体炉顶和六级可分别控制壁温的电加热炉组成。每级有六个测孔，可以根据试验要求沿火焰流程测定火焰温度，并抽取烟气及焦碳试样，炉高3米，内径175毫米。试验炉包括送风、给粉、空气预热、测温及J又样系统。图1为该试,险炉的结构示意图。在图1中，1为送风机、2为给粉机、3为流量计、4为一次风粉管、5为取样孔及温度测点、6为二次风管、7为炉膛、8为水平烟道。一维火焰试烧试一验气、粉混合物由锥体顶部引入，炉顶及第一级炉体的锥型渐扩结构使气粉混合物在加热过程中均匀膨胀，充满截面，消除了烟气回流，形成无轴向混合的柱塞状流动。因此沿炉膛轴向测定的参数可表征煤粉气流燃烧过程的特征。试-验选定两个基本工况，对每一种煤均进行这两个工况的试—验，以获得评价试验煤种与对比煤种燃尽性能的数据。两工况的给粉量以入炉热量控制，入炉空气系数为1.25。具体试验条件如下(1)入炉热量及风量表1.工况一与二的入炉热量及风量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(2)电加热控制最低壁温(。c)表2.工况一与二的电加热控制最低壁温(。c)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>试验时，首先将各级炉体预热至预定温度，随后启动引、送风机，调整一、二次风量及给粉量，并投入煤粉。待炉壁温度及炉膛出口氧量稳定后，用抽气热偶测定沿程火焰温度、观察着火位置并抽取焦碳试样。抽取的焦碳试样分析其灰份含量，以计算焦碳的燃尽度"B",B的含义是指已燃尽的可燃质占初始燃质的百分数。"B"的计算式B=[1-(A0/A)]/(100-Ao)式中Ao—为原煤粉灰分，％;A—为焦碳灰分，％。结渣性能试-验煤在燃烧过程中，由于受炉内环境的影响，结渣性能往往表现得相当复杂。在一维火焰炉上，模拟煤粉气流在炉内的燃烧过程、温度水平和气氛等条件，采用硅碳棒作为结渣源，以反映不同区域煤粉燃烧的颗粒形态和粘结强弱，从而更直观和实际的反映煤的结渣趋势。硅石炭棒作为具有较高温度的结渣源可直接模拟锅炉如下部位的结渣情况a)燃烧器、人孔门、观察孔等未敷设水冷壁管的棵露部位。这些地方处于高温下，是锅炉的主要结渣源。b)对于加设卫燃带的炉子，可模拟卫燃带在不同区域的结渣情况。c)对于已运行一段时间的炉子，因水冷壁管上覆灰而形成的高温结渣源。d)另外，通过不同煤种形成的渣型对比，结合对比煤种现场的实际结渣情况，可为锅炉设计及改造提供依据。该项试验中，入炉煤热量及空气量均为与燃烧试验中的工况二相同。在试验前调整各级炉体壁温，使炉内各区域的火焰温度处于1000~1500°C间的不同温度水平。待燃烧稳定后，将6个12x8x200的碳化硅棒插入选定的测孔作为结渣源，使各碳化硅棒分别处于着火初期、火焰温度最高处、中等温度区及炉膛出口处，结渣时间根据煤的灰份而定。在结渣源上沉积下的灰渣依照其粘结的紧密程度由强到弱分为熔融、粘熔、强粘聚、粘聚、弱粘聚、微粘聚及附着灰七个等级。对具体的煤种，才艮据6个结渣源上的渣型等级，将煤种的结渣性用严重、高、中等和低四类型标示。灰化方法:按照GB/T212-2001中的进行灰化，具体步骤如下(1)将取出的样品冷却至室温，捣碎后转移到烧杯中，加入90-110°C的水，充分搅拌；(2)过滤，将残渣移入滤纸中，向滤液中加入盐酸中和，使溶液呈微酸性；(3)将溶液加热至沸腾，在不断搅拌下滴加氯化钡溶液(氯化钡与样品的质量比=1:1.5和氯化钡溶液的浓度为20%),在近沸状态下保持1-3小时；(4)将溶液冷却的滤纸(滤纸;^文在漏斗上面，将上面的溶液倒入滤纸进行过滤，则滤纸被冷却)移入已知质量的坩锅内，先在低温下灰化滤纸，然后送入温度为800-850。C的马弗炉内灼烧20-40分钟，取出坩埚，冷却后称量；(5)进行空白试验除不加样品外，其他操作与(1)-(4)相同。S03测-汰方法1.玛瑙乳体将前面收集到的煤灰研细到O.lmm，然后再置于灰皿内，在815士15。C下在灼烧30min，直到其质量变化不超过灰样质量的千分之一为止，即为恒重。取出，放入干燥皿中，称样前，应在815士15。C下灼烧30min。2.S03测量可采用硫酸钡质量法《GB/T1574-1995》2.1方法提要用盐酸萃取灰样中的硫,将溶液过滤,滤液用氬氧化铵综合并沉淀铁.过滤后的溶液,加氯化钡,生成石危酸钡沉淀后用质量法测定.2.2试剂2.2.1盐酸(GB622):(1+3)溶液2.2.2盐酸氨水(GB631):(1+1)溶液2.2.3盐酸(GB622):(1+1)溶液2.2.4氯化钡溶液称取氯化钡(GB652)10g溶于水中，并稀释至訓mL。2.2.5硝酸银溶液称取硝酸银(GB670)10g溶于水中，并稀释至1L。2.2.6曱基橙溶液称取曱基橙2g溶于水中，并稀释至1L。2.3分析步骤2.3.1称取灰样0.2-0.5g,精确至0.0002g，于250mL烧杯中，加入盐酸(2.2.1)50mL,盖上表面皿，加热微沸(不同大气压下水沸腾的温度，试验室根据沸腾现象确定)20min，取下，趁热加入甲基橙指示剂(2.2.6)2滴，滴加氨水(2.2.2)综合至溶液刚变色，再过量3-6滴，待氢氧化铁沉淀下降后，迅速过滤于300mL烧杯中，在近沸的热水洗涤沉淀10-12次，向滤液中滴加盐酸(2.2.3)至溶液刚变色，再过量2mL。往溶液中加水稀释至约250mL。2.3.2将溶液加热至沸，在搅拌下滴加氯化钡溶液(2.2.4)lOmL,在电热板或沙浴上微沸5min,保持2h,溶液最后体积保持在150mL左右。2.3.3用致密慢速无灰定量滤纸过滤，并用热水洗至无氯离子为止(用硝酸银溶液2.2.5)检验)。2.3.4将沉淀连同滤纸移入已恒重的瓷坩埚中，先在低温(500°C以下)下灰化滤纸，然后在800-850°C的马弗炉中，将带沉淀的坩埚灼烧40min,取出坩埚，稍冷，放入干燥皿中，冷至室温，称重。2.3.5每配置一批试剂或更换其它任一试剂时，应进行空白试验。(试验除不加灰样外，全备按照2.3条步骤进行，平均做两次，取算术平均值作为空白值。2.4分析结果的表述三氧化硫(％)按下式计算S。,(m广m2)x34.3xl0。附式中S03——煤灰中三氧化硫含量，％;mi-^fu酸钡质量，g;m2——空白试验的硫S吏钡质量，g;34.3——由碌u酸钡换算为三氧化硫的系数；M——分析灰样的质量，g。实施例1采用本发明方法测定如下两种煤样的煤灰中三氧化硫的含量。表3.煤样1和煤样2的性能参数<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根据上述煤质，在下述条件下采集飞灰样品表4.采集飞灰样品时的入炉热量及风量<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5.采集飞灰样品时的电加热控制最低壁温(。C)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根据煤样1和煤样2的煤质特点，給煤量分别为14.68g/min和15.44g/min,按照上述一维火焰炉标准进行燃烧试验，在燃烧过程中将取样器放在第六级取样孔(由上而下排列第一级到第六级)进行取样，直到灰样重量能够满足实验要求，如果一次不够量，还可进行多次抽取。灰样取足后，按照上述国标《GB/T1574-1995》进行S03测定。测得煤样1的S03含量为3.56wt%,煤样2的S03含量为2.86wt%。并实际测定电厂锅炉煤灰S03的实际含量，其结果与本发明方法的测定结果的对比见下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>从表中数据可知，与采用GB/T212-2001测得的结果相比，本发明方法测得的煤灰中S03的含量更接近电厂锅炉煤灰中S03的实际含量。权利要求1.一种检测煤灰中SO3含量的方法，包括以下步骤采集锅炉中飞灰样品，对飞灰样品进行灰化和测定SO3含量，其特征在于，(1)所述锅炉为一维火焰炉，该锅炉炉体由锥体炉顶和六级可分别控制壁温的电加热炉组成；(2)采集样品时，所述锅炉工况为入炉热量23.03MJ/h、入炉总空气量7.07Nm2/h、一次风风率54％、一次风风温22℃、二次风风率46％、二次风风温120℃、炉膛容积热负荷523MJ/m2h，各级电加热控制最低壁温分别为第一级900℃、第二级1100℃、第三级1200℃、第四级1200℃、第五级1100℃、第六级1000℃，入炉空气系数为1.25；(3)在所述锅炉的第六级飞灰取样孔取样。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用国标GB/T212-2001中灰分测定时的灰化方法对飞灰样品进行灰化。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用国标GB/T1574-1995中S(V测定的方法测定S03含量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于测定S03含量的样本为2-4克。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于测定S03含量的样本为3克。6.根据任一上述权利要求所述的方法，其特征在于，飞灰取样的时间为1-4分钟。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当煤样的收到基灰分<10%时，飞灰取样时间为3-4分钟。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当煤样的收到基灰分为10-20%时，飞灰取样时间为2.5分钟。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当煤样的收到基灰分为20-30%时，飞灰取样时间为1.5分钟。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当煤样的收到基灰分>30%时，飞灰取样时间为l分钟。全文摘要一种检测煤灰中SO<sub>3</sub>含量的方法，包括以下步骤采集锅炉中飞灰样品，对飞灰样品进行灰化和测定SO<sub>3</sub>含量，其中，(1)所述锅炉为一维火焰炉，该锅炉炉体由锥体炉顶和六级可分别控制壁温的电加热炉组成；(2)采集样品时，所述锅炉工况为入炉热量23.03MJ/h、入炉总空气量7.07Nm<sup>2</sup>/h、一次风风率54％、一次风风温22℃、二次风风率46％、二次风风温120℃、炉膛容积热负荷523MJ/m<sup>2</sup>h，各级电加热控制最低壁温分别为第一级900℃、第二级1100℃、第三级1200℃、第四级1200℃、第五级1100℃、第六级1000℃，入炉空气系数为1.25；(3)在所述锅炉的第六级飞灰取样孔取样。采用本发明的方法检测飞灰成分与电厂实际燃烧后的飞灰成分更为接近，其检测结果对于飞灰的品质及利用更具有实际指导意义。文档编号G01N1/20GK101639421SQ20081011756公开日2010年2月3日申请日期2008年8月1日优先权日2008年8月1日发明者何红光,刘家利,张晋宇,王月明,王桂芳,谷红伟,陈怀珍,顾小愚申请人:中国神华能源股份有限公司;西安热工研究院有限公司