【摘要】 采用基于TG-MS的等效特征光谱分析方法(ECSA®)测定飞灰中的未燃碳。

飞灰含碳量是评价锅炉燃烧效率的重要指标[1]。通过传统的点火损失(LOI)、近似分析和元素分析进行测量，由于将硅酸盐、碳酸盐或硫酸盐等矿物与未燃烧的碳混合在一起，会造成很大的误差[2,3]。采用基于TG-MS的等效特征光谱分析方法(ECSA®)测定飞灰中的未燃碳。讨论了ECSA®的测量原理、准确度、优越性、灵敏度和可靠性。通过对模拟实际飞灰的模型化合物反应特性的分析，探讨了ECSA®的内在测量机理及其灵敏度。使用从锅炉厂采集的五种实际飞灰对ECSA®方法的可靠性和准确性进行了校准和验证。

 

一般来说，实际飞灰中含有少量的未烧碳，LOI和元素分析的误差都较大。以未经脱硫的飞灰为例，LOI与ECSA®的相对误差分别高达880%和1849.3%，其中在测量过程中考虑了飞灰中较大量矿物的分解。

 

另一方面，元素分析对ECSA®的相对误差分别高达58.6%和215.9%，其中完全考虑了碳酸钙分解和碳燃烧的碳元素。因此，使用这些LOI或元素分析方法来确定真实飞灰中的未燃烧碳可能是不合适的。相反，ECSA®可以自动、全面地消除所有矿物分解的干扰，并可以提供更精确和准确的测定。

 

预计ECSA®测定实际飞灰中未燃碳的精密度和准确度可比LOI和元素分析提高2~3个数量级。通过模型化合物实验和实际锅炉飞灰测试，验证了ECSA®在测定飞灰中未燃碳方面优于LOI、近似分析和元素分析，误差提高了2~3个数量级。考虑到整体反应，ECSA®可自动、全面地消除飞灰中矿物分解的干扰，并解决无法区分未燃碳和无机碳的问题，提供更准确和准确的未燃碳测定。经实验验证，ECSA®具有很强的健壮性。ECSA®测定结果不受样品重量、载气流量、载气组成和升温速率变化的影响。最后，验证了ECSA®用于锅炉运行状态评估的可靠性。

 

[1] Brown RC, Dykstra J. Systematic errors in the use of loss-on-ignition to measure unburned carbon in fly ash. Fuel 1995;4:570–4. https://doi.org/10.1016/0016- 2361(95)98360-q.

[2] Cao Y, Xia HD, Zhou T, Wei K. Accurate measurement for unburned carbon in fly ash and slag from coal boilers. CPST 2017;23:100–5. https://doi.org/10.13732/j. issn.1008-5548.2017.03.018.

[3] National Coal Standardization Technical Committee. GB/T 212-2008: Proximate analysis of coal. Beijing: Standards Press of China; 2004.

 

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