煤中氢的测定方法(三节炉法)的改进和探讨

王晓旺

(唐山海港赛孚燃料检验有限公司，河北 唐山 063601)

煤中氢的测定方法(三节炉法)的改进和探讨

王晓旺

(唐山海港赛孚燃料检验有限公司，河北 唐山 063601)

通过试验和数理统计分析，对煤中氢的测定方法(三节炉法)进行了改进和探讨，并采用煤样氢图表分析实验对改进条件进行论证。论证结果表明，改进条件下煤中氢测定结果的准确性和再现性均良好。

煤；氢；煤中氢的测定方法(三节炉法)

目前执行的GB/T476-2008煤中碳和氢的测定方法(三节炉法)中规定，将一定量的煤样在氧气流中燃烧，生成水和二氧化碳分别用吸水剂和二氧化碳吸收剂吸收，由吸收剂的增量计算煤中碳和氢的质量分数。(在此重点讨论氢的测定方法)该方法可靠性好，准确性强，但用于仲裁法的三节炉法耗时时间长，平均一个煤样要在30min以上，不适应准确性与时效性并重的要求。该实验从煤中氢的测定时间因素入手，探讨可行的分析测定条件。

1 实验部分

1.1 仪器与设备

METTLER TOLEDO AL104型电子天平，量程：0～110g；最小分度值：0.0001g；TQ-5A型碳氢元素分析仪；

干燥器(以变色硅胶为干燥剂)。

1.2 试样及分析仪器的预处理

1.2.1 试样的预处理

氢的结果以干基进行比较，每批煤样按照国标GB/T212-2008规定测定空干基水分，后换算成干基氢Hd。

1.2.2 分析器皿的预处理

将瓷舟置于马弗炉中，由室温逐渐升温至900℃灼烧数小时，直至瓷舟质量恒定，取出稍冷，置于干燥器中备用。

1.3 实验条件

1.3.1 三节炉

确定三节炉在检定周期内，更换仪器材料和试剂并检查仪器整个系统的气密性，确保仪器在整个实验过程中准确可用。

1.3.2 一次分析试样数量

同时分析测定的氢煤样应为2个，做平行样实验，确保整个系统的准确性，若两个平行样超过重复性限，应增加实验次数。测定结果为两个平行样平均值。

1.3.3 环境条件

确保天平室环境条件符合要求，减少空气对流，避免环境要求对煤样称量质量产生影响。

1.4 实验方法

1.4.1 方法

1.4.1.1 空白实验

(1) 将仪器各部分连接，通电升温，将吸收系统各U形管磨口塞旋至开启状态，接通氧气，调解氧气流量为120ml/min。在升温过程中，将第一节电炉往返移动几次，通气约20min后，取下吸收系统，将U形管磨口塞关闭，用绒布擦净，在天平旁放置10min左右，称量。当第一节炉达到并保持在(850±10)℃，第二节炉达到并保持在(800±10)℃，第三节炉达到并保持在(600±10)℃后开始空白实验。此时将第一节炉移至紧靠第二节炉，接上已经通气并称量过的吸收系统。在一个燃烧舟内加入三氧化钨(质量和煤样分析时相当)。打开橡皮塞，取出铜丝卷，将装有三氧化钨的燃烧舟用镍铬丝推棒推至第一节炉入口处，将铜丝卷放在燃烧舟后面，塞紧橡皮塞，接通氧气并调节气流量为120mL/min。移动第一节炉，使燃烧舟位于炉子中心，通气23min，将第一节炉移回原位。

2min后取下U形管，将磨口塞关闭，用绒布擦净，在天平室放置10min后称量，吸水U形管增加质量为空白值。重复上述实验，直到连续两次空白测定值相差不超过0.0010g，取两次空白值的平均值作为当天氢的空白值。

(2) 将通气时间为23min改为通气时间为12min，其他步骤同1.4.1.1中(1)。

(3) 将通气时间为23min改为通气时间为7min，其他步骤同1.4.1.1中(1)。

1.4.1.2 煤样实验步骤

在预先灼烧过的燃烧舟中称取粒度小于0.2mm的一般分析煤样试样0.2g，称准至0.0002g，并均匀平铺，在试样上铺一层三氧化钨。

(a)接上已恒定并称量的吸收系统，并以120mL/min的流量通入氧气，打开橡皮塞，取出铜丝卷，迅速将燃烧舟放入燃烧管中，使其前端刚好在第一节炉口，再放入铜丝卷，塞上橡皮塞，保持氧气流量为120mL/min。1min后向净化装置移动第一节炉，使燃烧舟的一半进入炉子；2min后，移动炉体，使燃烧舟全部进入炉子；在2min后，使燃烧舟位于炉子中央。保持18min后，把第一节炉子移回原位。2min后，取下吸收系统，将磨口塞关闭，用绒布擦净，在天平室放置10min后称量。

(b) 将1min后向净化装置移动第一节炉，使燃烧舟的一半进入炉子；2min后，移动炉体，使燃烧舟全部进入炉子；在2min后，使燃烧舟位于炉子中央，保持18min后，把第一节炉子移回原位更改为直接移动炉体，使燃烧舟全部进入炉子，2min后，使燃烧舟位于炉子中央，保持10min后，把第一节炉子移回原位。其他步骤同(a)。

(c) 将1min后向净化装置移动第一节炉，使燃烧舟的一半进入炉子；2min后，移动炉体，使燃烧舟全部进入炉子；在2min后，使燃烧舟位于炉子中央。保持18min后，把第一节炉子移回原位更改为直接移动炉体，使燃烧舟全部进入炉子，2min后，是燃烧舟位于炉子中央，保持5min后，把第一节炉子移回原位。其他步骤同(a)。

1.4.2 优化实验条件

通过与GB/T476-2008标准三节炉法测试结果比对，选取适当的时间作为参数，并论证其可行性。

1.5 样品分析

以电子天平称量一般试样质量m，吸收U形管增量m1，空白值m2，一般分析煤样的水分质量分数Mad，则氢含量由下式得到：

2 结果与讨论

2.1 适宜条件分析1

取等量的三氧化钨(质量和煤样分析时相当)根据1.4.1.1试验步骤进行空白试验分析，结果见表1。

表1 空白值的测定结果

由表1可知,等量三氧化钨在不同的测定时间下,得到的空白值,14min与标准时间下空白值基本相同,9min与标准时间下偏小,但连续空白测定值相差均不超过0.0010g。所以在不同时间下的空白值可认定为同一均值。

2.2 适宜条件分析2

取氢含量为2.14%～4.51%的标准煤样0.2g，根据1.4.1.2试验步骤，在不同的试验时间下进行分析，结果见表2～表5。(以下所有数据以标样标定值作为平均值为依据计算其偏差以确定偏离程度)

表2 标样编号3j的标定值位为2.14%的测定结果及偏差 %

表3 标样编号10j的标定值为2.95%的测定结果及偏差 %

表4 标样编号2q的标定值为3.93%的测定结果及偏差 %

表5 标样编号7u的标定值为4.51的测定结果及偏差 %

由表2～表5可知,在标准规定时间25min条件下,氢值测定值稳定,可靠。在14min和9min测定条件下与标准规定25min条件下对比，其结果同样准确，但在14min测定条件下平均偏差更小，在9min测定条件下，可以看到显现出了较高的系统误差且数据不稳定，有煤样燃烧不完全的倾向，所以在14min测定条件下的稳定性更好。

2.3 结果比对

改变氢值测定条件14min后所测定的结果与标准值比对结果见表6。

表6 改变氢值测定条件后氢值测定结果与煤标样(标准值)对比表 %

由表6可知，改变氢值测定条件为14min后，氢值稳定可靠，且重复性良好。

3 结语

在测定时间改为14min条件下，分析结果未出现明显的系统误差，重复性良好，试验条件切实可行。使用该方法测定煤中氢值操作简单、测试时间短、报出结果快，且结果准确可靠、重复性好，特别适用于实验室快速分析的氢值测定。

[1] 全国煤炭标准化技术委员会.GB/T476-2008 煤中碳和氢的测定方法[S].北京：中国标准出版社，2009.

[2] 全国煤炭标准化技术委员会.GB/T212-2008 煤的工业分析方法[S].北京：中国标准出版社，2009.

[3] 李英华. 煤质分析应用技术指南[M]. 北京：中国标准出版社，1999.

[4] 盛 骤. 概率论与数理统计[M]. 北京：高等教育出版社，1989.

(本文文献格式：王晓旺.煤中氢的测定方法(三节炉法)的改进和探讨[J].山东化工，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

王晓旺(1984—)，河北唐山人，技术员，现在唐山海港赛孚燃料检验有限公司工作，从事煤炭检验6余年。

TQ533.2

B

1008-021X(2016)08-0100-02