|
邢秀云1，2
（1.國家煤炭質量監督檢驗中心，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013）
摘要：針對固體生物質燃料灰中三氧化硫的測定方法進行經典化學分析法硫酸鋇質量法和庫侖電位滴定法的比對考察實驗，并對其測定結果進行統計分析，指出采用硫酸鋇質量法測定固體生物質燃料灰中三氧化硫更為準確可靠。同時對硫酸鋇質量法的測定方法進行精密度評估，為固體生物質燃料灰成分國家標準制定提供技術依據。
隨著全球礦物能源的快速消耗，固體生物質能源作為一種清潔、可再生的資源，其開發利用已引起了世界各國的高度重視。固體生物質能源的主要用途之一就是將其直接燃燒發電，目前中國、歐盟多國和美國等國都建有燃燒固體生物質燃料的發電廠。
固體生物質燃料的灰成分指標是固體生物質燃料直接燃燒發電利用中的一項必要指標，根據此指標可預測固體生物質燃料灰渣的熔融、結渣習性，從而指導鍋爐工藝。近年來我國正在研究制定固體生物質燃料的各項檢測方法國家標準，以下就固體生物質燃料灰中的三氧化硫測試方法進行研究分析，提出適合的測試方法并對其精密度進行評估。
固體生物質燃料灰中三氧化硫（SO3）的測定，擬選用國標GB/T 1574中的經典化學分析方法硫酸鋇質量法和庫侖電位滴定法[1]。固體生物質燃料灰中的氯含量相對較高（在1.50％～5.44％），就基金項目：質檢公益性行業科研專項（10-228）庫侖法而言，高含量的氯對庫侖法測定SO3可能產生干擾，因此需要對庫侖法測定固體生物質燃料灰中SO3的可行性進行考察研究，并對上述2種方法的測試結果進行分析比較。
1試驗方法原理
1.1硫酸鋇質量法原理
用鹽酸萃取灰樣中的硫，將溶液過濾，濾液用氫氧化銨中和并沉淀鐵，過濾后的溶液加氯化鋇生成硫酸鋇沉淀，根據硫酸鋇質量計算三氧化硫的含量[2]。
1.2庫侖滴定法原理
灰樣在1150℃高溫和催化劑作用下，于凈化過的空氣流中燃燒，煤灰中的硫酸鹽分解為二氧化硫和少量的三氧化硫，被空氣流帶到庫侖定硫儀的電解池內與水化合生成亞硫酸及少量硫酸，儀器自動電解碘化鉀溶液生成的碘氧化滴定亞硫酸，根據電解產生碘消耗的電量轉換為相應的硫含量，將硫含量換算成灰樣中的三氧化硫百分含量[2]。
2試驗步驟
選取各種生物質燃料包括稻殼、樹皮、樹枝、秸稈、木屑、玉米芯、玉米桿、甘蔗皮、草葉、木頭等21個樣品，按照選定的2種測定方法分別對固體生物質燃料灰樣中的SO3進行重復測定，對數據結果進行統計處理，一方面考察庫侖法測定SO3的可行性，一方面對選取的測試方法進行精密度評估。具體試驗步驟[3]如下：
（1）將樣品于550℃下進行完全灰化；
（2）庫化滴定法稱取（45～55）Mg灰樣，硫酸鋇質量法稱取0.3g灰樣，分別按GB/T 1574—2007中硫酸鋇質量法和庫侖滴定法規定的方法分別測試。
3庫侖滴定法測定SO3的可行性評估
采用硫酸鋇質量法和庫侖滴定法測定各生物質燃料中的SO3含量，其對比結果匯總及統計詳見表1。
用統計量t檢驗硫酸鋇質量法和庫侖滴定法該2種方法的試驗結果間是否存在顯著性差異，檢驗公式見式（1）～式（3）。
氯對庫侖法測硫的影響總結分析如下：灰樣經高溫燃燒后，灰中的部分氯分解生成氯氣，隨載氣一同進入電解池，由于氯的電極電位高于碘的電極電位，所以氧化態Cl2可以將I-氧化生成I2，此部分I2并不是由電解I-得到，從而使硫的測定結果偏低。
煤中氯含量一般都很低（含量小于0.1％）低含量的氯在水中的溶解度很小，加上電解液的酸性，氯對庫侖法測硫的的影響均可忽略不計，固體生物質燃料中氯含量一般范圍為0.5％～1.5％，由于富集作用，灰中氯含量可達1.7％～5.5％，甚至更高，高含量的氯將增加在水中的溶解度，對測定將帶來較大的干擾。
4硫酸鋇質量法測定SO3精密度評估
硫酸鋇質量法測定SO3精密度評估公式如下：
5結語
以國家標準GB/T 1574—2007《煤灰成分分析方法》為基礎，筆者對固體生物質燃料灰成分中SO3的測定方法進行研究，主要研究成果體現于以下幾個方面。
（1）考察了采用庫侖滴定法測定固體生物質燃料中SO3的可行性，結論為不可行。
（2）對硫酸鋇質量法測定SO3精密度進行評估，結論為精密度良好。
上述研究選定硫酸鋇質量法測定固體生物質灰中的SO3的含量，該方法操作易于實現，便于實驗室間開展采用，為我國制定固體生物質燃料灰成分測定方法提供有力的技術依據。
參考文獻：
[1]GB/T 1574—2007，煤灰成分分析方法[S].
[2]李英華.煤質分析應用技術指南（第2版）[M].北京：中國標準出版社，2009.
[3]GB/T 21923—2008，固體生物質燃料檢驗通則[S]. |
