探析电厂煤化验室中全硫测定的控制

探析电厂煤化验室中全硫测定的控制

董江红

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古 呼和浩特 015099

摘要：硫是煤中的主要有害元素之一，当燃煤中含有大量的全硫时，其经燃烧所产生的硫的氧化物不仅会对空气造成严重的污染，而且也会加快设备的腐蚀并缩短设备使用年限。为了进一步提高火电厂燃煤设备的利用效率并减少硫氧化物对空气的污染，通过引入库伦滴定法，通过对其进行全硫测定的原理进行说明，在结合其测定全硫含量影响因素的基础上，为有效控制火电厂煤化实验室全硫测定的过程提供了合理的建议。

关键词：火电厂；煤化验室；全硫测定；控制

硫在煤的贸易和利用中常常需要进行煤中全硫测定，煤中全硫测定的结果直接影响煤炭供求双方的利益，火电厂把煤中全硫作为评价燃煤质量的重要指标 之一。按照GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》的规定，全硫的测定方法有艾氏卡法、库仑滴定法和高温燃烧中和法。库仑滴定法因操作简单、测定速度快，因而在火电厂日常煤质分析中得到广泛应用。分析库仑滴定法测定煤中全硫准确度和精密度的影响因素，并且避免其对实验过程造成影响，为煤炭供求双方提供一个公平公正的实验结果非常重要。

一、库伦滴定法的工作原理

笔者将结合查询库仑滴定法的有关资料对其工作原理进行简单概述，具体表现以下方面：首先，选择合格的空气干燥基煤样，要求空气干燥基煤样的质量粒径数值必须为小于零点二毫米。随后让其受到催化剂的作用以及放置于一千一百五十摄氏度的高温环境下，从而能够在干净的空气流中进行充分燃烧。注意这里的空气流必须将二氧化碳以及水分净化，方才能够进行煤样的燃烧。随着煤样的燃烧，煤分解出的二氧化硫及少许的三氧化硫会放出来。这个时候的空气流中含有二氧化硫以及少许的三氧化硫会进入电解池中，并且与水合成亚硫酸以及少许的硫酸。随后在电解池中，随着电流的打通，会出现碘，亚硫酸随之会由于碘而氧化为硫酸，最后我们可以结合法拉第电解定律以及库伦滴定法来测定全硫的含量，计算公式如下：

二、库仑滴定法测硫的主要影响因素

1、煤样要求。由库仑滴定法全硫测定的原理可知 ，在利用此方法测定全硫含量时需要保证实验室所用的空干基煤样的粒径要小于 0.2 mm。若所使用的煤样粒径过大，则会使得煤样难以充分燃烧，从而对测定结果的准确性产生较大影响。需要注意的是基于库仑滴定法的全硫测定要求煤样的质量称准至 2×10-4，对精密度具有较高的要求，故应对称量仪器的标准与操作人员的相关操作进行规范，从而保证煤样称量的准确性。在煤样称量工作结束后，应尽量使其平铺在瓷舟当中，并在其表面覆盖上一层WO3，以确保煤样得以充分燃烧。

2、空气的供应与净化设备。空气的供应与净化设备是库仑滴定法对全硫含量进行测定的另一影响因素。首先，为了使煤样燃烧的更加充分，并在保障输入空气本身较为洁净和干燥的基础上，为其提供足够的空气流量。值得注意的是若在煤化实验室中进入高温炉的空气含有二氧化碳和水蒸气，则会导致对全硫的测量结果偏低。因此，为了确保空气流入的量与质，要对仪器溶解板上的沉淀进行及时清洗。除此之外，还需严格控制进入高温炉的空气流速。若流速过低则会使得实验室电解池中经电解而得到的溴与碘无法在有限的时间内全面扩散，从而使得所测定的全硫含量低于煤样中实际的全硫含量。而当空气大流量过大时，则会出现少许SO2 在未被进行滴定时便从电解池中排除，也使得所测量的全硫含量有所降低。

3、电解液。电解液对全硫测定的影响主要表现在电解液的酸碱度与抽气环境两方面。在利用库伦滴定法对煤样中的全硫含量进行测定时，应使电解液始终维持在酸性条件下，且尽量保证其 PH 值在 1 到 2 之间。需要注意的是不应使电解液的酸度过高，即 PH＜ 1，从而避免因光敏反应而生成超出煤化实验室控制的额外的溴与碘，并最终造成测量结果偏低。在将电解池加入电解液时，应为电解液提供充足的抽气环境，进而避免玻璃熔板过滤器中有少量电解液渗入并使得全硫测定值低于实际值。

三、煤化实验室全硫测定的过程控制方法

1、库仑测硫仪的定期标定与维护。煤化实验室中的全硫含量测定结果的真实性同库仑测硫仪自身的性能和运行及养护状况具有密切联系，故需要对仪器的校正系数进行定期检查并修正。通常以两个月为单位对库仑测硫仪进行标定，且在每次标定的过程中需要分别取具有高、中、低三种不同硫含量的实验煤样，并保证对每个煤样中全硫含量的测定至少为三次。当检测值超出了所规定的范围，则需要对库仑测硫仪的精密性进行检查，并对其校正系数进行修复。此外，若检测煤样的总数量超过200，则需要及时更换电解液与滤棉等材料，且在进行更换后需要对装置的气密性进行检测，并利用库仑测硫仪对高、中、低不同硫含量下的标准煤样进行测定，进而对当前仪器的稳定性做出全面了解。若经测定后，标准煤样的质量和粒径超出了实验允许的范围，则需要对仪器进行重新标定。

2、标准煤样的监控。在进行实际的煤中全硫测定前，还需进行较为严格的煤样监控。首先，需要利用两个中等含硫量的废弃煤样进行硫含量的测定，再对一个具有中等含硫量的标准煤样进行硫含量的测定，若测定的结果超出实验的允许误差，则需要检查并将具体的故障进行排除。在标准煤样的监控方面，当库仑测硫仪每测定15～20个煤样后，均需要以标准煤样对仪器全硫测定的稳定性进行检测。若对标准煤样的检测仍超出了实验室所允许的误差值，则需要将仪器进行重新标定，并对之前检测的标样进行重复检测，以确保测硫仪具有较高的稳定性。对各类待测煤样在不同时段做出其自身平行样的原因在于避免测定人员所选取的煤样均来自同一部位而导致同一煤样中全硫测定重复率过高的情况。此外，对处于不同时段的平行样进行全硫测定还可以根据具体的测定结果对仪器运行的可靠性进行做出有效判断。需要说明的是若某一仪器对若干个平行样的结果出现了实验室允许外的偏差，则应将此次硫含量测定的全部结果进行舍去，并对仪器、试剂与相关操作进行重新检查，并找出产生误差的原因，在对其纠正后，对平行样的全硫含量进行重新测定。对于测定后的煤样，并不应将其马上丢弃，而应根据实际情况对其进行适当时间的保留，从而方便定期复检工作的进行。在定期复检方面，火电厂煤化实验室应该建立定期复检机制，并根据当前燃煤全硫测定的实际情况科学制定出复检周期。若煤化实验室具有充足的化验人员，则应尽可能地通过不同的化验员进行复检，且在条件允许的情况下，还应尽量更换每次复检的仪器，以便更好地发现全硫测定过程中出现的各类问题。值得注意的是如前后两次对煤样的全硫测定差值超出了允许范围，则需要在查明具体原因的前提下开展标样中全硫含量的测定工作。

综上所述，我国火电厂煤化验室进行全硫测定的过程中，由于操作步骤繁琐复杂，测定方法库伦滴定法又容易受到各种各样因素的影响，从而容易出现全硫的测定数值与真实数值存在较大的误差。这就需要我们相关的工作人员提升自身的专业技术与测定技术，做好自身的工作，引进采用先进的测定仪器，从而能够确保全硫测定结果的精确度，有效控制火电厂煤化验室全硫测定的各个环节。

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