[发明专利]一种快速检测煤中可溶性Na含量的方法

说明书

本发明公开了一种快速检测煤中可溶性Na含量的方法，将煤样磨制成能全部通过45μm煤粉筛的煤粉样；将去离子水、无钠表面活性剂和无钠酸性溶液配制成洗煤液；将煤粉样和洗煤液混合搅拌均匀后进行促溶处理；从促溶处理后的混合溶液中分离煤粒与溶液；将无钠碱性化合物加入抽滤得到的溶液中，充分搅拌制成中性或碱性溶液并转移至容量瓶中，用去离子水将碱性溶液制备成已知体积的常温待测溶液；测量待测溶液中的钠离子浓度，根据所述钠离子浓度计算出单位质量煤粉样中洗出Na的质量含量,本发明是一种高效率、低成本的测量方法，可用于燃煤电厂对高碱煤结渣沾污风险等级的日常化监测，辅助决策煤种掺配和结渣沾污防控措施。

技术领域

本发明属于煤粉锅炉燃烧技术领域，主要涉及煤质参数的检测，具体涉及一种快速检测煤中可溶性Na含量的方法。

背景技术

高碱煤是我国主要的能源资源之一。高碱煤中高Na含量导致其具有极强的结渣沾污性，危害锅炉设备和电网安全。高碱煤元素组成随地理位置和煤层深度剧烈波动。检测煤中Na含量是可靠判别煤质风险的重要手段。然而电站锅炉煤炭燃料消纳更新快，需要快速检测煤中Na含量(3h内出可靠结果)才能满足实际生产中调配煤种比例，以及采取针对性措施的需要。

现有煤样中Na含量检测方法主要是灰成分检测法。灰成分检测法首先需要灼烧煤粉制灰，再对灰进行消解或者压片，制成光谱分析用样品，最后进行光谱检测并解析得出灰中钠含量，同时还需要化验得到灰分，才能计算出煤中钠含量。而为了防止煤中Na高温大量挥发损失，合理、可靠的灼烧制灰温度一般控制在400℃以下(依据见论文：雷宇霆等.准东煤中钠的赋存形态及蒸发冷凝特性.燃烧科学与技术.2019年.)，导致制灰时间长达10h以上。化验灰分、煤灰消解或压片制样时间也较长。可靠的灰成分检测法整体效率极低，需要隔日甚至数日才可给出检测结果。

国内外学者针对煤中Na含量检测难题，提出了逐级萃取法，目的是区分出水溶性、醋酸铵溶性、盐酸溶性钠，进而研究Na的元素赋存形态。现有前沿研究已证明溶解性Na是高碱煤中Na的主要赋存形态，且与煤中Na的挥发及煤质结渣沾污性存在强烈的正相关关系。现有的逐级萃取或者单步萃取法，效率极低，通常需要12h以上，经发明人分析发现主要原因如下：1)煤粉具有疏水性，溶液与煤粉的润湿困难，煤中Na在煤粉未润湿情况下难以进入溶液；2)煤粉具有一定粒度，煤中Na传质阻力大，进入溶液速率慢；3)基于科学研究的准确性需要，追求最大限度地萃取出更多的Na。上述原因导致萃取及化验流程极其缓慢，通常需要隔日甚至数日才可给出检测结果。灰成分检测法和现有的溶液萃取法萃取法，分析Na含量的共同特征均为效率极低，目前只能在科学技术研究中采用，尚不能满足实际生产需要。

发明内容

为了解决燃煤电厂快速检验煤中Na含量、预判燃煤安全风险的难题，本发明提供一种快速检测煤中可溶性Na含量的方法，通过表面活性剂、酸溶和超声波联合促溶实现煤中钠快速进入溶液，然后利用钠离子计快速检出Na含量，进而实现对燃煤结渣、沾污风险的可靠评估。

本发明为解决所述问题提供一种快速检测煤中可溶性Na含量的方法，包括以下步骤：

S1，将煤样磨制成能全部通过45μm煤粉筛的煤粉样；

S2，将去离子水、无钠表面活性剂和无钠酸性溶液配制成洗煤液；

S3，将煤粉样和洗煤液混合搅拌均匀得到混合液；

S4，利用超声波清洗装置对混合液进行促溶处理；

S5，利用抽滤装置从促溶处理后的混合溶液中分离煤粒与溶液，抽滤过程使用去离子水冲洗滤饼，所有抽滤产生的溶液汇积于同一容器；

S6，将无钠碱性化合物加入抽滤得到的溶液中，充分搅拌，制成中性或碱性溶液并转移至容量瓶中，用去离子水将碱性溶液制备成已知体积的常温待测溶液；