TZJATA 0001-2021 固体废物 污泥发热量的测定 氧弹量热法.pdf

ICS 13.030.10 CCS Z 22 ZJATA 浙江测试团体标准 T/ZJATA 0012021 固体废物 污泥发热量的测定 氧弹量热法 Solid waste-determination of calorific value for sludge-bomb calorimetry 2021-05-08 发布 2021-06-08 实施浙江省分析测试协会发布 全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 I 前 言 本文件按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由浙江省分析测试协会提出并归口。本文件起草单位：中煤浙江检测技术有限公司（浙江煤炭地质勘查院）。本文件参加起草单位：浙江树人大学、浙江省生态环境监测中心、浙江省农业科学院、绍兴市三合检测技术有限公司、新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所、浙江越华能源检测有限公司、江苏地质矿产设计研究院、浙江盛远环境检测技术有限公司、华电电力科学研究院有限公司、浙江省计量科学研究院。本文件主要起草人：诸晓锋、周磊、沈国新、李伟、唐燕、叶明立、季海冰、张永志、陆桦、洪碧圆、阮爱中、江涛、何钰。全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 1 固体废物 污泥发热量的测定 氧弹量热法 1 范围 本文件描述了采用氧弹量热法测定污泥样品发热量的原理、试验条件、试剂或材料、仪器设备、样品、测定步骤、试验数据处理、精密度以及低位发热量的计算方法等。本文件适用于城镇污水处理厂污泥、工业污泥以及其他生产生活产生的非油性污泥。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 214-2007 煤中全硫的测定方法 GB/T 476-2008 煤中碳和氢的测定方法 CJ/T 221-2005 城市污水处理厂污泥检验方法 3 术语和定义 3.1 弹筒发热量 bomb calorific value 单位质量的污泥试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量。来源：GB/T 483-2007,3.2.29 3.2 高位发热量 gross calorific value 单位质量的污泥试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。其数值等于弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热后得到的发热量。来源：GB/T 483-2007,3.2.30,有修改 3.3 低位发热量 net calorific value 单位质量的污泥试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。其数值等于高位发热量减去水（污泥样品中原有的水和其中的氢燃烧生成的水）的气化热后得到的发热量。来源：GB/T 483-2007,3.2.31,有修改 全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 2 3.4 热量计的有效热容量 effective heat capacity of the calorimeter 量热仪系统产生单位温升所需的热量（简称热容量）。注：通常以焦耳每开尔文（J/K）表示。来源：GB/T 213-2008,3.6 3.5 重复性限 repeatability limit 一个数值。在重复条件下，即在同一试验室中、由同一操作者、用同一仪器、对同一试样、于短期内所做的重复测定，所得结果间的差值（在95%概率下）的临界值。来源：GB/T 483-2007,3.5.21 3.6 再现性临界差 reproducibility critical difference 一个数值。在再现条件下，即在不同试验室中、对从试样缩制最后阶段的同一试样中分取出来的、具有代表性的部分所做的重复测定，所得结果的平均值间的差值（在特定概率下）的临界值。来源：GB/T 483-2007,3.5.22 4 原理 单位质量的污泥试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，量热仪的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物质苯甲酸来确定，根据试样燃烧前后量热系统产生的温升，对点火热等附加热进行校正后即可得试样的弹筒发热量。弹筒发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热为高位发热量，高位发热量减去水的汽化生成热即为低位发热量。5 试验条件 进行发热量测定的实验室应满足以下条件：进行发热量测定的实验室，应为单独房间，不得在同一房间内同时进行其他试验项目；室温应保持相对稳定，每次测定室温变化不应超过1，室温以在1530范围为宜；室内应无强烈的空气对流，因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等，试验过程中应避免开启门窗；量热仪应放在不受阳光直射的地方。6 试剂或材料 6.1 氧气：纯度不低于99.5%。6.2 苯甲酸：二等或二等以上有证基准量热物质。6.3 点火丝：直径0.1mm左右的已知热值的金属丝。7 仪器设备 7.1 自动量热仪 7.2 研磨仪 全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 3 7.3 标准筛（80目）7.4 电热鼓风干燥箱 7.5 天平 7.5.1 分析天平：精度0.1 mg。7.5.2 工业天平：精度0.1g。8 样品 8.1污泥样品的采集 在污泥采样地点从不同部位随机采取湿污泥样品，除去污泥样品中的所有石子和动植物残体等异物后，将所采集样品充分混匀，用四分法分取不少于1kg，装入密封塑料袋中备用。8.2污泥样品的制备 将湿污泥样品称重约500g平铺于瓷托盘中，用玻璃棒等压散后，置于已升温到（1055）的电热鼓风干燥箱中干燥约6h。用研磨仪将烘干后污泥样品研磨至全部通过标准筛（80目），混匀，用四分法分取约50g装入磨口玻璃瓶或密封塑料袋中备用。9 测定步骤 9.1 量热仪热容量标定 热容量标定需进行5次热容量标定重复试验，计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差，其相对标准差不应超过0.20%；若超过0.20%，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值，修约到1J/K，作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%，则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正问题后，重新标定。热容量标定值的有效期为3个月，超过此期限时应重新标定。9.2 试样弹筒发热量测定 准确称取研磨后的污泥样品（1.00.0050）g，称准到0.0002g，置于燃烧皿中，取一段已知热值的点火丝，把两端分别接在氧弹的两个电极柱上，弯曲点火丝接触试样，并注意勿使点火丝接触燃烧皿，以免形成短路而导致点火失败。往氧弹中加入10mL蒸馏水，小心拧紧氧弹盖，往氧弹中缓缓充入氧气，直到压力到2.8MPa3.0MPa，达到压力后的持续充氧时间不得少于15s。将氧弹放入量热仪中开始试验，待试验结束后，取出氧弹，开启放气阀，放出燃烧废气。打开氧弹，仔细观察燃烧皿中试样是否燃烧完全，若出现试样燃烧不完全情况，应重新进行试验。如试样燃烧不完全或者不能自主燃烧需添加（0.20.0050）g标准苯甲酸粉末助燃，试验结束后扣除所添加苯甲酸发热量即为试样弹筒发热量。9.3 污泥样品低位发热量计算相关参数测定 为准确计算湿污泥样品低位发热量，需对湿污泥含水率以及研磨后的污泥样品中硫含量和氢含量进行测定，其中湿污泥含水率测定方法按照CJ/T221-2005中第2章测定；硫含量测定方法按照GB/T214-2007中第4章测定；氢含量测定方法按照GB/T476-2008中第3章测定。全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 4 10 试验数据处理 10.1 污泥样品水分含量Mad：称取污泥样品（1.00.0050）g，称准到0.0002g于称量瓶中，在预先升温到（1055）的电热鼓风干燥箱中干燥至恒重（烘干间隔30min对冷却后的样品进行两次连续称重，前后两次称重差值不超过污泥样品称量重量的0.1%），根据污泥样品烘干至恒重前后的质量变化，按式（1）计算污泥样品的水分含量。Mad=?100%（1）式中：Mad污泥样品水分含量，（%）；m污泥样品烘干前重量，单位为克（g）；m1污泥样品烘干至恒重后重量，单位为克（g）。10.2 污泥样品高位发热量Qgr：污泥样品高位发热量的数值等于弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热，污泥样品高位发热量按式（2）计算。Qgr=Qb-(94.1St,adQb)（2）式中：Qgr污泥样品的高位发热量，单位为焦耳每克（J/g）；Qb污泥样品的弹筒发热量，单位为焦耳每克（J/g）；St，ad污泥样品的硫含量，（%）；94.1污泥样品每1%硫的校正值，单位为焦耳每克（J/g）；硝酸形成热校正系数：当Qb16.70MJ/kg,=0.0010；当16.70 MJ/kgQb25.10MJ/kg,=0.0012；当Qb25.10MJ/kg,=0.0016。干燥状态下污泥样品高位发热量Qgr,d 按式（3）计算。Qgr,d=?Qgr （3）式中：Qgr,d干燥状态下污泥样品的高位发热量，单位为焦耳每克（J/g）；Qgr污泥样品的高位发热量，单位为焦耳每克（J/g）；Mad污泥样品的水分含量，（%）。10.3 污泥样品湿基低位发热量Qnet，M：污泥样品湿基低位发热量数值等于高位发热量减去水（湿污泥样品中原有的水和其中的氢燃烧生成的水）的气化热，污泥样品湿基低位发热量按式（4）计算。全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 5 Qnet,M=(Qgr-206Had)?-23M （4）式中：Qnet,M含水率为M的污泥样品湿基低位发热量，单位为焦耳每克（J/g）；Qgr污泥样品高位发热量，单位为焦耳每克（J/g）；Mad污泥样品水分含量，（%）；Had污泥样品氢含量，（%）；206污泥样品中每1%氢的气化校正值，单位为焦耳每克（J/g）；23湿污泥样品每1%水分的气化热校正值，单位为焦耳每克（J/g）。污泥样品弹筒发热量、高位发热量及湿基低位发热量计算结果修约到整数报出，单位为焦耳每克（J/g）。11 精密度 污泥发热量测定的重复性限和再现性临界差如表1规定。表表 1 污污泥泥发发热热量量测测定定的的重重复复性性限限和和再再现性现性临临界界差差 高位发热量 Qgr/（J/g）重复性限 再现性限临界差（干燥状态）120 190 全国团体标准信息平台T/ZJATA 0012021 6 参 考 文 献 1 GB/T 213-2008 煤的发热量测定方法 2 GB/T 483-2007 煤炭分析试验方法一般规定 _ 全国团体标准信息平台