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测定固体生物质燃料中碳氢含量的方法应用研究

更新时间:2009-03-28

近年来,固体生物质燃料的利用在我国呈快速发展态势,其可利用资源非常广泛。碳和氢是固体生物质燃料的主要组成元素,大部分原生态生物质燃料的碳质量分数普遍在40%~55%,氢质量分数普遍在4%~6%,两者之和占生物质燃料的50%以上[1]。与煤相比,总体上碳低氢高。其次,固体生物质作为一种洁净燃料,了解其中的碳氢含量对于正确利用生物质燃料和减少温室气体的排放有重要意义。此外,生物质燃料中碳氢含量与其他特性指标也有着密切的关系,可以通过它们来进行推算。

目前,欧盟标准中固体生物质燃料碳氢的测定方法主要是利用红外吸收原理测定碳和氢[2],需要较昂贵的专业仪器设备,我国大多数实验室都不具备。国内固体生物质燃料碳氢的测定方法是按GB/T 28734—2012《固体生物质燃料碳氢测定方法》进行,该方法采用传统的三节炉法,测定方法繁琐,测定速度慢,测定值受药品等因素影响较大。目前,国内大多数实验室在测定煤中碳氢时主要采用电量-重量法[3],该方法简单易行、测定周期短、测得数据稳定可靠。虽然固体生物质燃料与煤同属于固体燃料,但是其组成成分和结构特性仍存在一定的区别,不能完全适用于同一种检测标准。

河流的生态水利工程就是为了能使河流保持原有的自然属性,同时满足人类社会经济发展需要及河流生态系统本身健康发展的需求[8]。

修志历来有“众手成志”之说。本文结合《山东省志·石油工业志》的续修谈点“众手成志”的认识、实践与体会。

因此,针对上述情况,结合我国固体生物质燃料中碳氢测定的检验标准和仪器使用现状,利用固体生物质燃料的特性与固体矿物燃料煤炭的特性有很多相似之处,研究制定了运用电量-重量法测定固体生物质燃料中碳氢含量的标准方法,以确保检测数据准确可靠,提高检测效率。

IBM开发的Fabric[6]看到了另外一个生存空间,那就是避开以太坊,构造联盟链,在企业中运行。得益于IBM的代码质量和一贯良好的形象,Fabric很快在联盟链中占据了主导地位。Fabric的特点是不用密码货币,转而用节点背书,其中每个节点的身份可以识别,不诚实的节点需要付出代价。目前在大部分所谓落地的应用中,例如:银行、供应链、积分、税务等场景,无一例外地采用了联盟链的模式。

1 测定原理

电量-重量法测定试样中碳氢含量的基本原理为:一定量的固体生物质燃料试样在氧气流中燃烧,生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸,电解偏磷酸,根据电解所消耗的电量,计算固体生物质燃料中氢含量;生成的二氧化碳用二氧化碳吸收剂吸收,由吸收剂的增量,计算固体生物质燃料中碳含量。空气干燥试样中的碳(Cad)和氢(Had)的质量分数分别按式(1)和式(2)进行计算。

 

(1)

 

(2)

式中:Cad——一般分析试样中碳的质量分数,%;

Had——一般分析试祥中氢的质量分数,%;

m——一般分析试样质量,g;

m1——吸收二氧化碳U形管的增量,g;

m2——电量积分器显示的氢值,mg;

m3——电量积分器显示的氢空白值,mg;

此外,墩台液压翻模技术应用期间容易出现较大缝隙,并且在进行液压台提升过程中,容易出现偏差,导致顶部混凝土因为受压,从而发生开裂情况,同时还存在套管倾斜幅度大、墩身尺寸相差大等各种不同类型的缺陷。因此,综合多方面因素,可以发现,在桥梁墩台施工中,墩台塔吊翻模技术与液压翻模技术相比,在具体应用过程中更加可靠,并且安全性更高。同时,该项技术不仅可以在铁路、公路等结构相对较大的建筑中应用,而且也可以应用在一些狭小的施工环境中。

Mad——一般分析试样空气干燥基水分(按GB/T 212—2008《煤的工业分析方法测定》)的质量分数,%;

教师:为研究方便,我们对以上四个命题重新编号,并用p表示“2b=a+c”,用q表示“a,b,c成等差数列”,用p表示“2b≠a+c”,用q表示“a,b,c不成等差数列”,则有(1)若p则q;(2)若q则p;(3)若p则q;(4)若q则p.

0.272 9——将二氧化碳折算成碳的因数;

0.111 9——将水折算成氢的因数。

试样燃烧后生成的硫氧化物和氯用高锰酸银热解产物除去,氮氧化物用粒状二氧化锰除去,以消除它们对碳测定的干扰。

由于固体生物质燃料的空气干燥基水分含量较高,为避免水分的变化对碳氢含量测定结果的影响,试验结果均以干燥基表示。

2 试验部分

2.1 试验条件正交设计

2.1.1 确定条件试验的因素和水平

参照GB/T 476—2008《煤中碳和氢的测定方法》,根据固体生物质燃料密度小、挥发分高、易爆燃等特点分析,影响碳和氢测定结果的主要因素是氧气流量、进样时间(试样从炉口到进入高温带所用时间)、试样质量以及添加剂用量。因此,采用四因素三水平的正交设计进行条件试验。

3.1.3 试样质量

2.1.2 正交试验设计

3)试样质量:① 0.05 g;② 0.065 g;③ 0.08 g。

4)催化剂:① 三氧化钨;② 石英砂;③ 无。

2)进样时间方案:① 1-1 min。将燃烧舟推进炉口一半,按下电解键,1 min后将全舟推进炉口,停留1 min后将燃烧舟推送至燃烧管高温带区。② 1-3 min。将燃烧舟推进炉口一半,按下电解键,1 min后将全舟推进炉口,停留3 min后将燃烧舟推送至燃烧管高温带区。③ 2-4 min。将燃烧舟推进炉口一半,按下电解键,2 min后将全舟推进炉口,停留4 min后将燃烧舟推送至燃烧管高温带区。

式中:ωi——每个试样2次重复测定值的极差;

 

表1 正交试验排列表L9(34)

  

试验号因素氧气流量/(mL·min-1)进样时间方案试样质量/g催化剂试验1①70①1-1min①0.05①三氧化钨试验2①70②1-3min②0.065②石英砂试验3①70③2-4min③0.08③无试验4②80②1-3min③0.08①三氧化钨试验5②80③2-4min①0.05②石英砂试验6②80①1-1min②0.065③无试验7③100③2-4min②0.065①三氧化钨试验8③100①1-1min③0.08②石英砂试验9③100②1-3min①0.05③无

2.2 试验程序

以正交试验表格中的试验1为例,简要说明试验操作过程。首先称取生物质试样0.05 g,在试样上覆盖一层三氧化钨(足量),氧气流量调到70 mL/min,用推棒推动燃烧舟,使其一半进入燃烧管炉口。按下电解键1 min后,将全舟推入炉口,停留1 min,再将燃烧舟推入燃烧管高温带并立即拉回推棒。电解结束后,记录仪器设备上的积分量,计算氢值含量。将吸碳U形管取下,放入干燥器中冷却至室温后称量,计算碳值含量。其余的试验按照相应的试验条件进行。

鉴于此,以京津冀城市群为载体,以土地综合承载力为基础,扩大生态环境容量,不断调整优化区域经济发展结构和空间结构,确保区域经济健康增长,推进京津冀城市群土地综合承载力约束下区域经济发展的持续增效策略,促进京津冀城市群土地综合承载力与区域经济发展由良好协调向优质协调发展转变。

3 结果与分析

共对棉秸秆等8种固体生物质试样进行了上述全部条件的试验(由于篇幅有限,每种试样的原始结果不在本文列出),试验结果归纳见表2。

 

表2 条件试验结果统计

  

试验条件CdHd平均值,%标准差,%最大值出现次数平均值,%标准差,%最大值出现次数①70mL/min46.742.72915.660.2813②80mL/min47.072.37445.780.2525③100mL/min47.332.52535.610.2300①1-1min47.072.50125.670.2453②1-3min47.042.53635.720.1912③2-4min47.132.59345.670.2483①0.05g47.112.59335.640.2642②0.065g47.122.57245.720.2284③0.08g47.102.56515.690.2032①三氧化钨47.122.61245.730.2895②石英砂47.052.57015.650.2151③无47.122.50435.680.2052

教学中,我们会发现,有的学生在课堂上不断点头,听得津津有味,但考试成绩并不理想;还有的学生为了追求做题速度,忽视听课过程,只做练习,结果做题的质量不高。这些都是不科学的学习方法。归纳起来,所有做错的题,除了粗心,可以说都是因为对知识的理解不透所致。因此,我要求学生首先在做题之前先复习,把所有该掌握的知识都掌握了,做题时就不会频繁地翻书对照参考,速度自然提高。另外,掌握了知识再做题,思路会更清晰明白,思维也更活跃、更顺畅。

1)平均值:每一因素每一水平下8个试样的测定结果平均值。

2)标准差:重复测定结果标准差S,每一因素每一水平8个试样重复测定标准差的统计值,依照以下公式计算:

 

(3)

根据以上条件试验,设计正交试验如表1所示。

m——试样数。

3)最大值出现次数:每一因素每一水平在8个试样测定结果中出现最大值的次数。

表2中数据和统计值说明如下:

在试验过程中,由于使用高锰酸银热解产物和二氧化锰消除了各种杂质的影响,因此,试验测定结果即可认为是生物质燃料中碳和氢的质量分数。测定结果的值越大,说明生物质燃烧越充分,测定结果的准确度越高。试验结果常以重复测定结果的标准差来表示精密度,标准差越小,说明测定方法的精密度越高。

3.1 试验条件对碳质量分数测定的影响

3.1.1 氧气流量

氧气流量对测定结果总体影响不大,在氧气流量较低时,生物质燃料不容易实现充分燃烧,同时,燃烧产物也不易随气流输送到U型管中被吸碳剂所吸收。氧气流量在80 mL/min时,最大值出现的次数最多。

3.1.2 进样时间方案

随着燃烧时间的延长,最大值出现的次数逐渐增多,进样时间方案2-4 min出现最大值的次数最多,此时,标准差也相对较低。

[6][51] Michalopoulos. S, Papaioannou. E, “Pre-colonial Ethnic Institutions and Contemporary African Development”, Econometrica, Vol. 81, No. 1 (2013), pp. 113-152.

1)氧气流量:① 70 mL/min;② 80 mL/min;③ 100 mL/min。

试样质量对测定结果并无显著影响,三者的标准差也相差不大,试样质量0.065 g时,最大值出现的次数最多。

3.1.4 催化剂用量

选用三氧化钨为催化剂的效果最好,其次是不使用催化剂,选用石英砂的效果最差,而选用石英砂与三氧化钨相比并无显著性差异。选用三氧化钨的标准差较小,此时出现最大值的次数最多。

3.2 试验条件对氢质量分数测定的影响

3.2.1 氧气流量

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氧气流量对测定结果总体影响不大,在氧气流量较低时,生物质燃料不容易实现充分燃烧,同时,燃烧产物也不易随气流输送到U型管中被吸碳剂所吸收。氧气流量在80 mL/min时,最大值出现的次数最多。

进样时间方案对测定结果无显著影响,2-4 min与1-1 min相比无系统差异,3个进样时间方案的最大值出现的次数差别不大,且标准差也较接近。

3.2.2 进样时间方案

3.2.3 试样质量

3个试样质量的测定结果没有显著性差异,试样质量0.065 g时最大值出现的次数最多,此时的标准差也相对较小。

3.2.4 催化剂用量

三氧化钨与石英砂相比无明显系统性偏倚,但三氧化钨的最大值出现的次数最多,达到5次,且标准差也最小。

3.3 最佳测定条件

综上所述,选取最优条件作为试验测定条件,确定最佳测定条件为:在预先灼烧过的燃烧舟中称取0.2 mm的一般分析试样0.065~0.070 g(称准至0.000 2 g),覆盖足量的三氧化钨,氧气流量调节至80 mL/min,将半舟推入燃烧管内保持2 min后,使全舟推入管口,停留4 min左右将燃烧舟推入高温带,约10 min后(电解结束)记录积分电量,并取下吸收管在室温下放置10 min,称量记录质量并计算出干燥基结果。

1.3 材料 米非司酮(5 mg/片);米索前列醇(200 μg/片);16号一次性无菌导尿管(双腔气囊型)。

4 结论及展望

4.1 结 论

根据以上试验数据及分析,得出如下结论。

4.1.1 氧气流量

在国家“三农”政策及相关扶持措施的推进下,农村经济出现了多元化发展,农村居民的需求也逐步提升。富裕起来的绝大多数居民渴望利用更便利的信息化手段推销他们的农副产品及特色产品,以获得更多的经济效益。但是,已建构的农村信息化网络和设施得不到及时优化升级,致使信息化手段在农村经济管理中的应用效果差。另外,当前农村居民主要依靠广播、电视、口头传播等形式获得一定的经济信息资源和通知,而信息化手段的推广需借助更先进的传播渠道和平台,不便于农村居民及时了解信息化手段使用的方式、范围、优势等。

测定生物质燃料试样中的碳氢质量分数时,其氧气流量不应高于测定煤炭时的流量,由于固体生物质燃料的密度小、比重轻,过高的氧气流量容易使试样随着气流被带至燃烧管的底部,影响测定结果的准确性。同时,氧气流量也不能过低,生物质燃料燃烧以后生成的二氧化碳和水蒸气需要随着气流带入到电解池和吸收管中,若流量过低,一方面不能使燃烧产物完全带出燃烧管,另一方面使燃烧反应不能充分进行。

4.1.2 进样时间方案

由于生物质试样具有高挥发分的特性,为防止试样在高温条件下爆燃喷溅,需要进行预热,使试样在进入高温燃烧条件之前先进行充分预热,释放出挥发性物质,防止出现爆燃。

4.1.3 试样质量

数学命题从内涵上讲,是指按照数学课程设计原则选定的能反映学习课程中基础性内容的表示数学真判断的文字、式子或符合的组合;从外延上讲是指数学课程内容中的公理、定理、性质、公式和法则。数学命题反映了数学的重要规律和思想方法,它的主要特点就是它的抽象性、符号性和逻辑性。数学学习中掌握命题就是要掌握命题的语言文字符号所代表的实际意义。通过命题教学,使学生学会判断命题的真伪,学会推理论证的方法,从中加深学生对数学思想方法的理解和运用,培养数学语言能力、逻辑思维能力、空间想象能力和运算能力,培养数学思维的特有品质。

生物质燃料试样的密度普遍低于煤炭的密度,在实际检测过程中既要保证取样量具有代表性,还需要注意试样量过多时容易产生测定周期延长、电解池效率降低等问题,试样量在0.065~0.070 g时所得结果较为准确稳定。

4.1.4 催化剂

生物质燃料较煤炭易于燃烧且燃烧速度较快,在试样表面均匀覆盖一层催化剂既能促进试样充分燃烧,又能防止试样在高温条件下爆燃导致结果出现偏差。试验结果表明,在生物质燃料试样中均匀铺上一层足量的三氧化钨能够得到更稳定的测定结果。

4.2 展 望

根据8种生物质燃料试样进行了四因素三水平正交设计试验,最终得出最佳的试验条件,为后续的电量-重量法测定固体生物质碳氢含量的标准制定奠定了坚实的基础。三节炉法是测定固体生物质燃料的经典方法,同时也是仲裁使用方法,在后续试验中,将采用2种方法进行对比,并通过试验室间的精密度协同试验,最终统计得出测试方法的重复限性和再现性临界差。

参考文献

[1] 李婷.固体生物质燃料中碳氢含量测定方法的研究[J].煤质技术,2009,11(5):14-17.

[2] 史明志.固体生物质燃料氯含量测定中样品处理方法研究[J].煤质技术,2009,11(6):36-38.

绩效评价和考核也是混合所有制企业规范治理中的一大难题。由于国企“吃大锅饭”的思想根深蒂固,以及所谓的“民主评议”在国企干部考核、晋升中起到的关键作用,国企管理者中普遍存在“老好人”主义,很难建立责权利匹配、业绩和收入挂钩、拉开岗位收入差距的薪酬制度。和薪酬制度配套的绩效评价和考核制度在许多混合所有制企业中,也没有科学的设计和执行,很关键的原因一方面是国企的企业文化里对 “企业家精神”漠视,不能准确认识到个人在组织的贡献和作用,另一方面是缺乏一套绩效评价和考核的工具,使得执行力大打折扣。

[3] 冯丽琴.浅谈电量-重量法煤中碳氢测定注意事项[J].煤质技术,2004,6(5):55-56.

 
胡忠波,任祥军,戴昭斌,金红,王剑
《能源化工》 2018年第01期
《能源化工》2018年第01期文献

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