燃料元素的快速分析方法 (高温燃烧红外热导法).doc

中华人民共和国电力行业标准
燃料元素的快速分析方法 (高温燃烧红外热导法)
DL/T 568—95
Fast test methods for ultimate analysis of fuel
by infrared absorption ＆ thermal conductivity

中华人民共和国电力工业部1995-05-03批准 1995-10-01实施

1 主要内容与适用范围
本标准适用于固体及液体燃料中碳氢氮元素的测定和氧元素的计算。
本标准的测定结果与GB476—91《煤的元素分析方法》等同使用。
2 引用标准
GB212 煤的工业分析方法
GB214 煤中全硫的测定方法
GB218 煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法
GB483 煤质分析试验方法一般规定
DL/T 灰及渣中硫的测定和煤中可燃硫的计算
3 方法要点及原理
称取一定量的样品，在高纯氧气中及高温下燃烧，燃烧产物中的SOx和氯用炉内填充剂于高温下除去；而H2O (汽)、CO2和NOx进入贮气筒中混和均匀。定量抽取一份混匀后的气体送入红外测定室分别分析CO2和H2O含量，从而计算出C、H元素含量；定量抽取另外一份混合气由高纯氦载气带动经热铜把NOx还原为N2；经烧碱石棉和高氯酸镁分别除去CO2和H2O进入热导池分析N2含量，从而计算出N含量。
所得结果中碳元素包括有机碳、元素碳和碳酸盐矿物碳；氢包括有机氢元素，燃料外在水分、内在水分及结晶水中的氢元素；氮包括有机氮、硝酸盐氮。
4 仪器设备
4.1 碳氢氮元素测定仪：附燃烧炉，可控制温度在950～1100℃；附红外检测器和热导检测器；附催化加热管，可控温在750℃，用于加热铜丝以把NOx还原为N2；附微机以执行参数选控、分析程序选控、存储样品质量数据以及计算结果 等。
4.1.1 燃烧系统：待测样品应能充分完全燃尽而转化为二氧化碳、水蒸气、氮气和氮氧化物。影响燃尽性能的因素有氧化剂的有效性、燃烧温度和燃烧时间，因而对于不同燃烧特性的样品，应能对以上三个影响参数加以调整，以保证燃烧完全。
4.1.2 过滤系统：在燃烧气体产物进入贮气筒之前，应有效地滤除硫氧化物和卤化物，然后方可用红外吸收法检测碳和氢；检测氮之前必须滤除碳氧化物、水蒸气、残留氧化剂，并将氮氧化物还原为氮气。
4.2 电子天平：量程不小于20g，精密度0.0002g，可附带数据传送连线与主机相连，或相同量程和精密度的分析天平。
5 试剂和材料
5.1 氧气：测元素氮时应使用高纯氧气，纯度不小于99.995%；不测氮元素时可用普通氧气，纯度不小于99.5%；氧气压力不小于0.27MPa。建议不用电解氧；由于普氧易使铜丝失效加速，也建议不用。
5.2 高纯氦气：用作载气，纯度不小于99.995%，压力不小于0.27MPa。
5.3 高纯氮气：气体标定氮时用，规格同5.2条。
5.4 二氧化碳气：气体标定碳时纯度不小于99.99%，压力同上。
5.5 动力气：可使用普通纯度的氮气、二氧化碳气或压缩空气，压力同上。
5.6 燃烧坩埚：耐火材料烧制，筒形，外径略小于燃烧管内径。
5.7 盛样囊：锡囊或铜囊，容积大小可盛样0.1～0.2g左右。
5.8 纯铜丝：分析纯。
5.9 碱石棉：分析纯。
5.10 高氯酸镁：分析纯。
5.11 玻璃棉：长绒，纯白色。
5.12 燃烧助剂：活性氧化铝粉。
5.13 标准砝码：1g，5g(或10g)各一只。
5.14 标准物质：具有碳氢氮元素标准值的国家级或进口标准物质，其含量范围接近并略大于被测物的含量范围。
6 试验准备
6.1 开机
6.1.1 打开稳压电源，待输出电压稳定后依次打开主机、打印机和电子天平开关，由控制面板输入当时时间。
6.1.2 移开炉管出口处的过滤管，打开所用气体钢瓶，调节减压阀至出口压力为0.27MPa。若不分析N元素时可通知微机关闭相应分析元件，并关闭氦气。
6.1.3 调节炉温至950℃(对于CHN-1000型为1100℃)，打开控制微机面板上的气源开关。
注1：若出现TC CELL PROTECT报警时，可按RESET键至正常。
6.2 仪器的稳定
6.2.1 输入当日大气压值。
6.2.2 检查各吸收试剂或填充材料是否超出使用次数。当超出使用次数或在分析过程中打印出更换提示或结果明显错误时，应检查并更换相应的吸收试剂或填充材 料。
6.2.3 预热1h，检查系统内吸附水分被完全驱干净后，揩干并接好过滤管。
6.2.4 检查系统的气密性。当更换气瓶、气路、气阀等相关部件后都应重新检查系统的气密性。
6.2.5 设置氧气流量及时间表(简称量时表)，以保证不同燃尽特性燃料的完全燃烧。
举例：对于CHN-600(CHN-1000)，可在第1、2、3号通道设置固体燃料的量时表，第4通道可专用分析液体燃料。4个通道的典型量时表如下，其中第1、4通道用于易燃尽燃料，第2、3通道用于难燃尽燃料，
通道号 1 2 3 4
流量号 7-4-3 1-3-3 3-3-3 7-4-3
时 间 20-20-END 20-20-END 20-20-END 20-20-END
6.2.6 检查仪器各项参数是否达到规定值(揿按MONITOR键以观察)，待达到规定值并稳定后方可进行分析试验。
注2：若长期达不到规定值时，可进行必要的检查，并按仪器说明书进行调节。
注3：测氮桥路电压值的真实读数应在正常He流量(400mL/min)时检查。
6.3 空白试验
选择好通道，输入“0”使C、H、N空白值为零，空白测定次数为6次，使仪器进入自动空白试验直至结束。把6次以上读数的平均结果输入微机。当更换高纯的氧气、氦气、氮气、二氧化碳气时应重新进行空白试验。
6.4 仪器标准化
空白试验后，进行仪器标定。标定方法，可采用分析已知C、H、N元素含量的标准物质，也可用高纯气体标定C、N，本方法推荐用前种方法，按仪器说明书至少用6次有效结果进行标定。每次分析前都应进行该步骤。
附LECO公司产CHN-600(CHN-1000)仪器标准化的具体步骤：
a)按试验步骤分析标准物质的碳、氢、氮含量，至少有6次有效分析结果。
b)揿按标定键［CAL］，当仪器提问是否用燃烧法标定时，揿按［YES］键，并打印出分析结果。
c)在仪器的提示下依次输入碳、氢、氮标准值并进行标定。用标准煤样标定时，因为标准值是以干燥基给出的，故应同时测定标准煤样的水分含量，并由干燥基标准值换算为空气干燥基结果输入微机进行标定。
6.5 周期标定及重新标定
若在一定分析周期内插入控制样品，控制样品的测定结果则落入标准值的允许差内，否则就应重新进行标定，且自该次控制样品之前至上一次成功的控制样品之间的测定数据应予作废。一般每一次开机均应进行标定。
7 试验步骤
7.1 称取一定量的样品，燃油和无烟煤取0.15g，并视燃烧情况酌减；页岩和烟煤取0.15～0.20g，均称准至0.0002g；燃油用铜囊盛样，囊内放入1/3体积的燃烧助剂，并用锡帽封口(但不要过分严密)；其他燃料用锡囊盛样。把样品质量输入微机。
7.2 揿按分析键［Analyze］，开启进样室放入样品，使仪器进入分析状态。
7.3 一定时间后样品分析完毕，微机显示分析结果，同时打印出C、H、N值。
注4：试验过程中若更换吸收试剂或填充材料，应检查仪器进入稳定状态(如炉温回升到规定值)后才能继续分析。
注5：以上第5～7条要求是对电力系统中广泛使用的LECO公司生产的CHN-600(或CHN-1000)型而定的；对于不同生产厂的相同分析原理的仪器，其5.1～5.13、6.1、6.2.1～6.2.5、6.3、6.4中的具体步骤以及第7条内容可根据具体仪器型号参考仪器说明书确定。
8 结果计算
8.1 碳的分析结果Cad取精密度合格的打印值报出；当煤中碳酸盐二氧化碳含量[(CO2)car,ad]大于2%时，进行以下校正：
当2%≤(CO2)car,ad≤12%时：
(1)
当(CO2)car,ad≥12%时，取(CO2)car,ad =12%，即
(2)
式(1)式(2)中Cad(print)——打印的碳元素值，%；
(CO2)car,ad——煤中碳酸盐二氧化碳含量，%，按GB218—83测定。
8.2 氢的分析结果Had计算如下：
(3)
式中 Had(print)——打印的氢元素值，%；
Mad——煤中空气干燥基水分，%，按GB212—91测定。
注6：以上分析结果也可从微机控制面板输入Mad值而直接得到干基结果。
8.3 氧的计算为：
(4)
式中 Sc,ad——煤中空气干燥基可燃硫，%，按DL/T567.7—95《灰及渣中硫的测定和煤中可燃硫的计算》测定，粗略计算时可用全硫St,ad代替，St,ad按GB214—83测定；
Aad——空气干燥基灰分，按GB212—91测定。
8.4 要求元素不同基准下结果时，按GB483—87进行。
9 测定结果精密度
将空气干燥基下的分析结果乘以系数 换算为干基结果进行精密度判定。干基结果的精密度要求如下：
重复性 再现性
Cd(%)≤0.64 Cd(%)≤2.51
Hd(%)≤0.16 Hd(%)≤0.30
Nd(%)≤0.11 Nd(%)≤0.17

_______________________

附加说明：
本标准由电力工业部提出。
本标准由电力工业部电厂化学标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：电力工业部热工研究院。
本标准起草人：李小江。