CN110554136A - 一种高炉煤气中硫含量的检测方法 - Google Patents

一种高炉煤气中硫含量的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉煤气中硫含量的检测方法，主要解决现有高炉煤气中硫含量无法准确检测的技术问题。本发明的技术方案为：一种高炉煤气中硫含量的检测方法，包括以下步骤：取样；燃烧试样，将高炉煤气试样转移至燃烧管中进行燃烧，控制燃烧管的温度为800～900℃，高炉煤气燃烧过程中，向燃烧管内同时通入氧气和氩气，氧气流量为1.0～2.0L/min，氩气流量为2.0～3.0L/min；检测试样中硫的荧光积分响应值；计算高炉煤气中硫的质量含量。本发明方法本发明实现了高炉煤气中硫含量准确测定，操作简便，检测成本低，适用于高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气中硫含量的检测。

Description

一种高炉煤气中硫含量的检测方法
技术领域
本发明涉及一种煤气组分的检测方法，高炉生产过程产生的高炉，特别涉及一种高炉煤气中硫含量的检测方法，属于化学分析技术领域。
背景技术
高炉煤气是高炉炼铁生产过程中的副产品，它的主要成份是一氧化碳，二氧化碳，氮气，氢气，硫化物等，其中一氧化碳约占22％～26％，二氧化碳约占16％～19％，氢气约占1％～4％，氮气要占58％～60％，少量的硫化物气体，属于重要的二次能源。目前，大型钢铁企业高炉煤气回收利用率可达92％以上。高炉煤气的热值一般在3125～3542kJ/Nm3范围内，烧稳定性较好，因此利用高炉煤气燃烧发电是重要途径之一，目前已在部分钢铁企业实施。但高炉煤气中含有一定量的硫化物气体，在燃烧发电过程中产生二氧化硫气体排放，严重污染了环境。国内外对发电企业尾气排放二氧化硫含量有着严格的控制。因此，必须快速准确测定高炉煤气中硫含量，对高炉煤气合理有效使用及工艺参数的设定，保证电厂尾气合法排放有着十分重要的意义。
申请公布号CN103063790A的中国专利申请文件公开了一种用于检测煤气中硫化氢含量的方法，主要是将待测焦炉煤气经过特定条件下的气相色谱柱，将煤气中硫化氢与煤气其它组分分离，再经过气相色谱检测器测定硫化氢特征峰面积，计算出煤气试样中硫化氢含量。该方法不能应用于高炉煤气中总硫含量检测，主要存在以下二个方面问题：(1)该方法仅适合于焦炉煤气试样的检测，高炉煤气组分与焦炉煤气组分截然不同，无法适合高炉煤气试样检测。(2)该方法仅适合煤气中硫化氢含量检测，而硫化氢仅是煤气中硫化物中一种，无法替代煤气中全部硫含量。
申请公布号CN106770709A的中国专利申请文件公开了一种气相色谱仪直接进样测定焦炉煤气中各形态硫的方法，主要是将焦炉煤气经过色谱柱分离煤气中不同形态硫，再经过火焰光度检测器检测出各形态硫的特征峰面积计算出各形态硫含量。该方法同样仅适合于焦炉煤气中硫含量检测，同时该方法仅对煤气中含量高的硫组分能够检测出，因此仍然不适合高炉煤气中总硫含量的检测。
现有技术中，对于高炉煤气中硫含量的检测方法还没有相应的专用方法，已公开的硫含量检测方法无法满足高炉煤气中总硫含量的检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉煤气中硫含量的检测方法，主要解决现有高炉煤气中硫含量无法准确检测的技术问题。
本发明采用的技术方案是，一种高炉煤气中硫含量的检测方法，所述方法包括以下步骤：
1)取样，用注射管抽取2～5ml高炉煤气试样；
2)燃烧试样，将高炉煤气试样转移至燃烧管中进行燃烧，控制燃烧管的温度为800～900℃，高炉煤气燃烧过程中，向燃烧管内同时通入氧气和氩气，氧气流量为1.0～2.0L/min，氩气流量为2.0～3.0L/min，收集燃烧管内高炉煤气燃烧后产生废气；
3)检测试样中硫的荧光积分响应值，用0.2μm滤膜对步骤2)中高炉煤气燃烧后产生废气进行除尘，用紫外荧光检测器检测除尘后的废气中硫的荧光积分响应值I；
4)计算高炉煤气中硫的质量含量，高炉煤气中硫的质量含量按照公式一计算，W＝(a+b×I)×106/v公式一，其中，w为高炉煤气中硫的质量含量，单位为mg/m3；a为背景等效浓度，单位为mg；b为硫的荧光积分响应值对质量的换算，单位为mg；I为高炉煤气中硫的荧光积分响应值，无量纲单位；V为高炉煤气试样体积，单位为mL；背景等效浓度a和硫的荧光积分响应值对质量换算b由硫的质量与硫的荧光积分响应值关系的工作曲线方程确定，具体为：用定量注射管准确分别移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、10.00ml硫的质量浓度为50mg/m3的二氧化硫标准气体燃烧管中，用紫外荧光光谱仪测定测定其荧光积分响应值，通过计算机计算出硫的质量与硫的荧光积分响应值关系的工作曲线的一元线性回归方程m＝a+b×I确定a和b值，回归方程中，m为二氧化硫标准气体中硫的质量，单位为mg；a为背景等效浓度，单位为mg；b为硫的荧光积分响应值对质量换算，单位为mg；I为二氧化硫标准气体中硫的荧光积分响应值，无量纲单位。
本发明步骤2)中，燃烧管内高炉煤气燃烧后产生废气中含有高炉煤气燃烧生成二氧化硫气体以及燃烧管内通入的氩气。
本发明方法基于申请人多年对高炉煤气燃烧行为的研究，高炉煤气中可燃气体在800～900℃高温下与氧气产生化学反应，化学反应式包括：
2CO+O2＝2CO2；
2H2+O2＝2H2O；
2H2S+3O2＝2SO2+2H2O；
CS2+3O2＝2SO2+CO2；
2COS+3O2＝2SO2+2CO2；
根据上述化学反应可知，高炉煤气中燃烧后产生的废气主要成分包括CO2、H2O、SO2、N2；同时申请人通过正交条件试验研究和检测，发现控制燃烧管的温度为800～900℃，氧气流量为1.0～2.0L/min，氩气流量为2.0～3.0L/min，高炉煤气中硫化物燃烧完全并全部转化为二氧化硫；申请人发现，控制燃烧管的温度为840～890℃，高炉煤气燃烧过程中，向燃烧管内同时通入氧气和氩气，氧气流量为1.5～2.0L/min，氩气流量为2.0～2.5L/min，效果佳。
本发明通过在合理的控制条件下，将高炉煤气中各种硫在高温条件下与氧燃烧全部生成二氧化硫，再经过紫外荧光检测器检测出其硫的荧光积分响应值，计算出高炉煤气中硫的质量含量。
本发明方法有效解决高炉炼铁生产中产生的高炉煤气中硫的质量含量无法准确检测难题，为高炉煤气中再次利用及尾气排放处理、及环境污染控制等提供数据支撑。
本发明的方法同样适用于焦炉煤气和转炉煤气中硫含量的检测。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明实现了高炉煤气中硫含量准确测定，操作简便，检测成本低，解决了高炉煤气中硫无法检测难题。2、本发明的方法适用于高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气中硫含量的检测。
具体实施方式
下面结合实施例1对本发明做进一步说明。
实施例1，一种高炉煤气中硫含量的检测方法，所述方法包括以下步骤：
1)取样，用注射管抽取5ml高炉煤气试样；
2)燃烧试样，将高炉煤气试样转移至燃烧管中进行燃烧，控制燃烧管的温度为870℃，高炉煤气燃烧过程中，向燃烧管内同时通入氧气和氩气，氧气流量为1.5L/min，氩气流量为2.5L/min，收集燃烧管内高炉煤气燃烧后产生废气；
3)检测试样中硫的荧光积分响应值，用0.2μm滤膜对步骤2)中高炉煤气燃烧后产生废气进行除尘，用紫外荧光检测器检测除尘后的废气中硫的荧光积分响应值I；
4)计算高炉煤气中硫的质量含量，高炉煤气中硫的质量含量按照公式一计算，W＝(a+b×I)×106/v公式一，其中，w为高炉煤气中硫的质量含量，单位为mg/m3；a为背景等效浓度，单位为mg；b为硫的荧光积分响应值对质量的换算，单位为mg；I为高炉煤气中硫的荧光积分响应值，无量纲单位；V为高炉煤气试样体积，单位为mL；背景等效浓度a和硫的荧光积分响应值对质量换算b由硫的质量与硫的荧光积分响应值关系的工作曲线方程确定，具体为：用定量注射管准确分别移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、10.00ml硫的质量浓度为50mg/m3的二氧化硫标准气体燃烧管中，用紫外荧光光谱仪测定测定其荧光积分响应值，通过计算机计算出硫的质量与硫的荧光积分响应值关系的工作曲线的一元线性回归方程m＝a+b×I确定a和b值，回归方程中，m为二氧化硫标准气体中硫的质量，单位为mg；a为背景等效浓度，单位为mg；b为硫的荧光积分响应值对质量换算，单位为mg；I为二氧化硫标准气体中硫的荧光积分响应值，无量纲单位。
本发明方法的精密度通过试样的精密度实验得到确认，对试样进行精密度实验，对5组高炉煤气试样中硫含量进行11次检测，分析结果见表1。
表1试样精密度实验
上述实验结果表明，本发明方法高炉煤气中硫含量精密度均小于1.0％，检测数据精密度好，方法准确可靠，完全满足高炉煤气再利用及尾气排放处理检测分析要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种高炉煤气中硫含量的检测方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
1)取样，用注射管抽取2～5ml高炉煤气试样；
2)燃烧试样，将高炉煤气试样转移至燃烧管中进行燃烧，控制燃烧管的温度为800～900℃，高炉煤气燃烧过程中，向燃烧管内同时通入氧气和氩气，氧气流量为1.0～2.0L/min，氩气流量为2.0～3.0L/min，收集燃烧管内高炉煤气燃烧后产生废气；
3)检测试样中硫的荧光积分响应值，用0.2μm滤膜对步骤2)中高炉煤气燃烧后产生废气进行除尘，用紫外荧光检测器检测除尘后的废气中硫的荧光积分响应值I；
4)计算高炉煤气中硫的质量含量，高炉煤气中硫的质量含量按照公式一计算，W＝(a+b×I)×106/v公式一，其中，w为高炉煤气中硫的质量含量，单位为mg/m3；a为背景等效浓度，单位为mg；b为硫的荧光积分响应值对质量的换算，单位为mg；I为高炉煤气中硫的荧光积分响应值，无量纲单位；V为高炉煤气试样体积，单位为mL；背景等效浓度a和硫的荧光积分响应值对质量换算b由硫的质量与硫的荧光积分响应值关系的工作曲线方程确定，具体为：用定量注射管准确分别移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、10.00ml硫的质量浓度为50mg/m3的二氧化硫标准气体燃烧管中，用紫外荧光光谱仪测定测定其荧光积分响应值，通过计算机计算出硫的质量与硫的荧光积分响应值关系的工作曲线的一元线性回归方程m＝a+b×I确定a和b值，回归方程中，m为二氧化硫标准气体中硫的质量，单位为mg；a为背景等效浓度，单位为mg；b为硫的荧光积分响应值对质量换算，单位为mg；I为二氧化硫标准气体中硫的荧光积分响应值，无量纲单位。
2.如权利要求1所述的一种高炉煤气中硫含量的检测方法，其特征是，步骤2)燃烧试样，控制燃烧管的温度为840～890℃，高炉煤气燃烧过程中，向燃烧管内同时通入氧气和氩气，氧气流量为1.5～2.0L/min，氩气流量为2.0～2.5L/min。
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