固体生物质燃料工业分析方法（GB/T 28731-2012）

前言 　　本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 　　本标准使用重新起草法修改采用下列欧盟技术规范：CEN/TS 14774-3:2004《固体生物质燃料水分测定方法烘箱干燥法第3部分：一般分析试样水分》；CEN/TS 14775：2004《固体生物质燃料灰分测定方法》；CEN/TS 15148:2005((固体生物质燃料挥发分测定方法》。 　　本标准与上述欧盟技术规范相比在结构上作了调整，本标准附录A中列出了本标准与上述欧盟技术规范章条编号的对照一览表。 　　本标准与上述欧盟技术规范相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线（｜）进行了标示，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。 　　本标准由中国煤炭工业协会提出。 　　本标准由全国煤炭标准化技术委员会（SAC/TC 42）归口。 　　本标准起草单位：煤炭科学研究总院煤炭分析实验室。 　　本标准主要起草人：韩立亭、王润叶。 　　1范围 　　本标准规定了固体生物质燃料的水分、灰分和挥发分的测定方法，以及固定碳的计算方法。 　　本标准适用于固体生物质燃料。 　　2试样 　　固体生物质燃料一般分析试样：达到空气干燥状态的粒度＜1mm或更小粒度的固体生物质燃料试样。 　　3水分的测定 　　本章规定了两种固体生物质燃料水分测定方法。其中方法A为通氮干燥法，方法B为空气干燥法。如样本材料在105℃±2℃易于氧化，应选方法A.在仲裁分析中遇到有用一般分析试样水分进行校正以及基的换算时，应用方法A测定一般分析试样的水分。 　　3.1方法A（通氮干燥法） 　　3.1.1方法提要 　　称取一定量的固体生物质燃料一般分析试样，置于105℃±2℃干燥箱中，在干燥的氮气流中干燥到质量恒定。然后根据试样的质量损失计算出水分的质量分数。 　　3.1.2试剂与仪器设备 　　3.1.2.1氮气：纯度99.9%，含氧量小于0.01%。 　　3.1.2.2无水氯化钙（HGB 3208)：化学纯，粒状。 　　3.1.2.3变色硅胶：工业用品。 　　3.1.2.4小空间干燥箱：箱体严密，具有较小的自由空间，有气体进、出口，并带有自动控温装置，能保持温度在105℃±2℃。 　　3.1.2.5玻璃称量瓶：直径40mm，高25mm，并带有严密的磨口盖（见图1)。 　　3.1.2.6干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。 　　3.1.2.7干燥塔：容量250mL，内装干燥剂。 　　3.1.2.8流量计：量程为100mL/min-1000mL/min， 　　3.1.2.9分析天平：感量0.1mg， 　　3.1.3试验步骤 　　3.1.3.1在预先干燥和已称量过的称量瓶内称取固体生物质燃料试样1g±0.1g，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。 　　3.2打开称量瓶盖，放人预先通人干燥氮气并已加热到105℃±2℃的干燥箱（3.1.2.4)中，干燥2h。在称量瓶放人干燥箱前10min开始通氮气，氮气流量以每小时换气15次为准。 　　3.1.3.3从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放人干燥器中冷却至室温（约20min)后称量。 　　3.1.3.4进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥试样质量的减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。 　　3.2方法B（空气干燥法） 　　3.2.1方法提要 　　称取一定量的固体生物质燃料试样，置于105℃±2℃鼓风干燥箱内，于空气流中干燥到质量恒定。根据试样的质量损失计算出水分的质量分数。 　　3.2.2仪器设备 　　3.2.2.1鼓风干燥箱：带有自动控温装置，能保持温度在105℃±2℃， 　　3.2.2.2玻璃称量瓶：同3.1.2.5， 　　3.2.2.3干燥器：同3.1.2.6， 　　3.2.2.4分析天平：同3.1.2.9， 　　3.2.3试验步骤 　　3.2.3.1在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取固体生物质燃料试样1g±0.1g，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中。 　　3.2.3.2打开称量瓶盖，放人预先鼓风并已加热到105℃±2℃的干燥箱(3.2.2.1)中。在一直鼓风的条件下，干燥2h. 　　注：预先鼓风是为了使温度均匀。可在装有试样的称量瓶放人干燥箱前3min-5min就开始鼓风。 　　3.2.3.3从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放人干燥器中冷却至室温（约20min)后称量。 　　3.2.3.4进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥试样的质量减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。 　　3.3结果的计算 　　按式（1)计算固体生物质燃料试样的水分： 　　式中： 　　Mad―固体生物质燃料试样水分的质量分数，%； 　　m―称取的固体生物质燃料试样的质量，单位为克（g) ； 　　Ml―试样干燥后失去的质量，单位为克（g)。 　　3.4水分测定的精密度 　　固体生物质燃料试样水分测定的重复性限为0.15%. 　　4灰分的测定 　　4.1方法提要 　　称取一定量的固体生物质燃料试样，放人马弗炉中，以一定的速度加热到（550±10)°C，灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占试样质量的质量分数作为试样的灰分。 　　4.2仪器设备 　　4.2.1马弗炉：炉膛具有足够的恒温区，能以5℃/min的速度升温并能保持温度为（550±10)℃。炉内通风速度应使加热过程中不会缺乏燃烧所需的氧气。 　　注：每分钟5-10次空气变换的通风速度较为合适。 　　马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。高温计（包括高温计和热电偶）至少每年校准一次。 　　4.2.2灰皿：瓷质，长方形，底长45mm，底宽22mm，高14mm（见图2)。 　　注：也可用其他惰性材料，如硅石或铂制成，大小为底部面积所装试样不超过0.15g/cm2。 　　4.2.3干燥器：同3.1.2.6。 　　4.2.4分析天平：同3.1.2.9。 　　4.2.5耐热瓷板或石棉板。 　　4.3试验步骤 　　4.3.1在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取固体生物质燃料试样1g±0.1g，称准至0.0002g，均匀地摊平在灰皿中。 　　4.3.2将灰皿送人处于室温状态的马弗炉恒温区中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙或能保证每分钟5-10次空气变换的通风速度。在不少于50min的时间内（升温速度5℃/min)将炉温缓 　　慢升至（250±10)℃，并在此温度下保持60min。继续在不少于60min的时间内（升温速度5℃/min)升温到（550±10)℃，并在此温度下灼烧2h。 　　4.3.3从炉中取出灰皿，放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移人干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。 　　4.3.4观察灼烧后试样是否灰化完全。如果怀疑灰化不完全，应进行检查性灼烧：每次30min，温度(550±10)℃，直至质量变化小于0.2mg。 　　4.4结果的计算 　　按式（2)计算试样的空气干燥基灰分： 　　式中： 　　A.d―固体生物质燃料试样空气干燥基灰分的质量分数，％； 　　m―称取的固体生物质燃料试样的质量，单位为克（g)； 　　Ml―灼烧后残留物的质量，单位为克（g). 　　4.5灰分测定的精密度 　　固体生物质燃料试样灰分测定的重复性限见表1。 　　5挥发分的测定 　　5.1方法提要 　　称取一定量的固体生物质燃料试样，放在带盖的瓷柑祸中，在（900±10)℃下，隔绝空气加热7min。 　　以减少的质量占试样质量的质量分数，减去该试样的水分含量作为试样的挥发分。 　　5.2仪器设备 　　5.2.1挥发分增祸：带有配合严密盖的瓷增祸，形状和尺寸如图3所示。增竭总质量为15g-20g。 　　5.2.2马弗炉：带有高温计和调温装置，能保持温度在（900±10)℃，并有足够的恒温区。炉子的热容量为当起始温度为900℃或不高于920℃时，放人室温下的增涡架和若干柑祸，关闭炉门后，在3min内恢复到（900±10）℃。炉后壁有一个插热电偶的小孔。小孔位置应使热电偶插人炉内后其热接点在柑祸底和炉底之间，距炉底20mm-30mm处。炉后壁如装有烟囱，测定时应关闭烟囱。 　　马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。高温计（包括高温计和热电偶）至少每年检定／校准一次。 　　5.2.3增祸架：用镍铬丝或其他耐热金属丝制成。其规格尺寸以能使所有的增祸都在马弗炉恒温区内，并且增涡底部紧邻热电偶热接点上方（见图4). 　　5.2.4增祸架夹（见图5). 　　5.2.5干燥器：同3.1.2.6， 　　5.2.6分析天平：同3.1.2.9， 　　5.2.7秒表。 　　5.3试验步骤 　　5.3.1在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷柑祸中，称取固体生物质燃料试样(1±0.01)g，称准至。.0002g，然后轻轻振动柑祸，使试样摊平，盖上盖，放在增祸架上。 　　5.3.2将马弗炉预先加热至起始温度900℃左右。打开炉门，迅速将放有柑涡的柑祸架送人恒温区，立即关上炉门并计时，准确加热7min°增祸及增涡架放人后，要求炉温在3min内恢复至（900±10)°C，此后保持在（900±10)℃，否则此次试验作废。加热时间包括温度恢复时间在内。 　　注；马弗炉预先加热温度可视马弗炉具体情况调节，如起始温度为900℃时达不到上述要求，可将起始温度调整为不超过920℃ ，以保证在放人增涡及柑祸架后，炉温在3min内恢复至（900±10)℃为准。 　　5.3.3从炉中取出增祸，放在空气中冷却5min左右，移人干燥器中冷却至室温（约20min)后称量。 　　5.4结果的计算 　　按式（3)计算固体生物质燃料试样的空气干燥基挥发分： 　　式中： 　　Vad―固体生物质燃料试样空气干燥基挥发分的质量分数，％； 　　m―固体生物质燃料试样的质量，单位为克（g) f 　　ml―试样加热后减少的质量，单位为克（g) 　　几lad―固体生物质燃料试样水分的质量分数，％。 　　5.5挥发分测定的精密度 　　固体生物质燃料试样挥发分测定的重复性限为0.60％。 　　6固定碳的计算 　　按式（4)计算固体生物质燃料试样空气干燥基固定碳： 　　式中： 　　FCad―固体生物质燃料试样空气干燥基固定碳的质量分数，％； 　　几lad―固体生物质燃料试样水分的质量分数，％； 　　Aad―固体生物质燃料试样空气干燥基灰分的质量分数，％； 　　Vad―固体生物质燃料试样空气干燥基挥发分的质量分数，％。 　　7试验报告 　　试验结果报告至少应包括以下信息： 　　―试样编号； 　　―依据标准； 　　―使用的方法； 　　―试验结果； 　　―与标准的任何偏离； 　　―试验中出现的异常现象； 　　―试验日期。 附录A （资料性附录） 　　本标准与修改采用的三个欧盟技术规范章条编号对照 　　表A.1给出了本标准章条编号与CEN/TS 14774-3:2004(固体生物质燃料水分测定方法烘箱干燥法第3部分：一般分析试样水分》章条编号对照。 　　表A.2给出了本标准章条编号与CEN/TS 14775:2004((固体生物质燃料灰分测定方法》章条编号对照。 　　表A.3给出了本标准章条编号与CEN/TS 15148:2005《固体生物质燃料挥发分测定方法》章条编号对照。 附录B （资料性附录） 　　本标准与修改采用的三个欧盟技术规范技术性差异及其原因 　　表B.1给出了本标准章条编号与CEN/TS 14774-3:2004《固体生物质燃料水分测定方法烘箱干燥法第3部分：一般分析试样水分》技术性差异及其原因。 　　表B.2给出了本标准章条编号与CEN/TS 14775:2004((固体生物质燃料灰分测定方法》技术性差异及其原因。 　　表B.3给出了本标准章条编号与CEN/TS 15148:2005《固体生物质燃料挥发分测定方法》技术性差异及其原因。 　　本标准与上述三个欧盟技术规范相比，增加了第6章“固定碳的计算”。