DIN 51733-2016 Testing of solid mineral fuels - Ultimate analysis and calculation of oxygen content《固体矿物燃料的试验 氧含量的元素分析和计算》.pdf

1、April 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 6DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 75.160.10!%Ki:“2407023www.din.deDIN 51733Prfung fester Brennstoffe Bestimmung der Eleme

2、ntarzusammensetzung und Berechnung des SauerstoffgehaltesTesting of solid mineral fuels Ultimate analysis and calculation of oxygen contentEssai des combustibles solides Analyse lmentaire et calcul de loxygneAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 51733:200812www.b

3、euth.deGesamtumfang 8 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 51733:2016-04 2 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 008-12-02 AA Prfung fester Brennstoffe“ im DIN-Normenausschuss Bergbau (FABERG) ausgearbeitet. Die fachlichen Arbeiten des NA 008-12-02 AA werden seit dem 01

4、.01.2016 vom Arbeitsausschuss NA 062-02-83 AA Prfung fester Brennstoffe“ im DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) durchgefhrt. Die Norm entspricht inhaltlich weitgehend der ISO 17247 Coal Ultimate analysis (Kohle Elementar-zusammensetzung). Fr die Anwendung in Deutschland wurden die zitierten ISO

5、- durch die entsprechenden DIN-Verfahren ersetzt. Der Anwendungsbereich wurde auf alle festen Brennstoffe erweitert. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglic

6、hen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 51733:2008-12 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Optionale Bestimmung des eingebundenen Schwefels nach Anhang A aufgenommen; b) Anmerkung zum Anwendungsbereich aufgenommen; c) redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 51733: 2008-

7、12 DIN 51733:2016-04 3 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die Bestimmung der Elementarzusammensetzung und die Berechnung des Sauerstoff-gehaltes von festen Brennstoffen wie Steinkohlen, Braunkohlen, Ligniten und Koks. Mit den Ergebnissen soll die Vergleichbarkeit von Produkten ermglicht und vere

8、infacht werden. ANMERKUNG Mit diesem Verfahren wird die Vernderung der Mineralsubstanz whrend der Veraschung nicht vollstndig bercksichtigt. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erfor

9、derlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 51700, Prfung fester Brennstoffe Allgemeines und bersicht ber Prfverfahren DIN 51701-2, Prfung fest

10、er Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung Teil 2: Durchfhrung der Probenahme DIN 51701-3, Prfung fester Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung Teil 3: Durchfhrung der Probenvorbereitung DIN 51718, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Wassergehaltes und der Analysenfeuchtigkeit DIN

11、51719, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Aschegehaltes DIN 51721, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Gehaltes an Kohlenstoff und Wasserstoff Ver-fahren nach Radmacher-Hoverath DIN 51722-1, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Stickstoffgehaltes Halbmikro-Kjeldahl-Ver-fahren DIN 5172

12、4-1, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Schwefelgehaltes Teil 1: Gesamtschwefel DIN 51724-3, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Schwefelgehaltes Teil 3: Instrumentelle Ver-fahren DIN 51729-10, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Brennstoffasche Teil 10

13、: Rntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) DIN 51729-11, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Brennstoffasche Teil 11: Atomemissionsspektrometrische Bestimmung mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) DIN 51732, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Gesamtgehaltes an Ko

14、hlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff Instrumentelle Methoden 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. DIN 51733:2016-04 4 3.1 Elementarzusammensetzung Zusammensetzung eines festen Brennstoffs durch Analyse von Asche, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwef

15、el sowie Sauerstoff als Differenz 3.2 Sauerstoff als Differenz Differenz von 100 der Summe der Massenanteile in Prozent von Asche, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Wasser und Schwefel und gegebenenfalls von in der Asche gebundenem Schwefel Anmerkung 1 zum Begriff: entsprechend Anhang A 4 Bezeic

16、hnung Bezeichnung des Verfahrens nach dieser Norm zur Bestimmung der Elementarzusammensetzung und Berechnung des Sauerstoffgehaltes (EZ): Verfahren DIN 51733 EZ 5 Kurzbeschreibung Der feste Brennstoff wird auf seinen Gehalt an Asche, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Wasser und Schwefel analysie

17、rt. Der Massenanteil an Sauerstoff wird als Differenz berechnet und im gewnschten Bezugszustand angegeben. Diese Bestimmung wird als Elementarzusammensetzung bezeichnet. Bei schwefelreichen Brennstoffen kann zustzlich der in der Asche eingebundene Schwefel bestimmt und bei der Differenzbildung und w

18、ie im Anhang A aufgefhrt, bercksichtigt werden. ANMERKUNG Bei Brennstoffen mit hohen Chlorid-Gehalten (z. B. Salzkohlen) kann es erforderlich sein, bei der Berechnung des Sauerstoffgehaltes zustzlich den Chlorid-Gehalt zu bercksichtigen. 6 Probenahme und Probenvorbereitung Nach DIN 51701-2 und DIN 5

19、1701-3 unter Bercksichtigung der in den einzelnen Normen geforderten weiteren Probenvorbereitungen (siehe Tabelle 1). 7 Durchfhrung Die Untersuchungen werden nach den in Tabelle 1 aufgefhrten Verfahren durchgefhrt. Tabelle 1 Untersuchungsverfahren fr die Elementarzusammensetzung Parameter Verfahren

20、Kohlenstoff und Wasserstoff DIN 51721 oder DIN 51732 Stickstoff DIN 51722-1 oder DIN 51732 Gesamtschwefel DIN 51724-1 oder DIN 51724-3 Aschegehalt DIN 51719 Analysenfeuchtigkeit DIN 51718 Gesamtwassergehalt (wenn Angabe in roh“ gewnscht) DIN 51718 in der Asche gebundener Schwefel DIN 51724-1 oder DI

21、N 51724-3 oder DIN 51729-11 oder DIN 51729-10 DIN 51733:2016-04 5 8 Berechnung der Ergebnisse Der Massenanteil des Sauerstoffs als Differenz im Bezugszustand wasserfrei“ (Owf) wird nach Gleichung (1) berechnet (Owf) = 100 (Awf) + (Cwf) + (Hwf) + (Nwf) + (Swf) (1) Dabei ist (Awf) Aschegehalt im Bezug

22、szustand wasserfrei“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Cwf) Kohlenstoffgehalt im Bezugszustand wasserfrei“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Hwf) Wasserstoffgehalt im Bezugszustand wasserfrei“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Nwf) Stickstoffgehalt im Bezugszustand wasserfrei“,

23、angegeben als Massenanteil in Prozent; (Swf) Schwefelgehalt im Bezugszustand wasserfrei“, angegeben als Massenanteil in Prozent. Der Massenanteil des Sauerstoffs als Differenz im Bezugszustand analysenfeucht“ (Oan) wird nach Gleichung (2) berechnet (Oan) = 100 (Wan) + (Aan) + (Can) + (Han) + (Nan) +

24、 (San) (2) Dabei ist (Wan) Analysenfeuchtigkeit, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Aan) Aschegehalt im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Can) Kohlenstoffgehalt im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Han) Wasserstoffgehalt

25、im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Nan) Stickstoffgehalt im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (San) Schwefelgehalt im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent. In allen Bezugszustnden, in denen der

26、 Brennstoff Wasser enthlt, kann der im Wasser enthaltene Wasser-stoff und Sauerstoff bei der Angabe der Ergebnisse entweder nicht mit angegeben werden (d. h. es wird nur der Brennstoff betrachtet wie in Gleichung (2) oder aber eingeschlossen werden. Letzteres geschieht fr den Bezugszustand analysenf

27、eucht“ nach Gleichungen (3) und (4), wobei der Wassergehalt formal in einen Wasserstoff- und einen Sauerstoffanteil zerlegt wird und den Werten des Brennstoffs hinzugefgt wird: (Hges,an) = (Han) + 0,111 9 null (Wan) (3) (Oges,an) = (Oan) + 0,888 1 null (Wan) (4) Dabei ist (Hges,an) Wasserstoffgehalt

28、 im Brennstoff mit Wasserstoffgehalt des Wassers im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Han) Wasserstoffgehalt im Brennstoff ohne Wasserstoffgehalt des Wassers im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; DIN 51733:2016-04 6 (Wan) Analys

29、enfeuchtigkeit, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Oges,an) Sauerstoffgehalt im Brennstoff mit Sauerstoffgehalt des Wassers im Bezugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (Oan) Sauerstoffgehalt im Brennstoff ohne Sauerstoffgehalt des Wassers im Bezugszustand analysenfe

30、ucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent. ANMERKUNG Bei der Bestimmung des Wasserstoffgehaltes wird zunchst der Gesamtwasserstoffgehalt bestimmt; dieser entspricht (Hges,an). Der Massenanteil des Sauerstoffs als Differenz kann auf weitere Bezugszustnde umgerechnet werden (siehe hierzu DIN 51700)

31、. Ein Beispiel fr die Berechnung ist im Anhang B enthalten. Falls der in der Asche gebundene Schwefel bercksichtigt werden soll, ist nach Anhang A zu verfahren. 9 Angabe der Ergebnisse Die Angabe der Ergebnisse erfolgt im gewnschten Bezugszustand als Massenanteil in Prozent, wobei der Massenanteil d

32、es Sauerstoffs als Differenz errechnet und auf 0,1 % (absolut) gerundet angegeben wird. Wird der in der Asche eingebundene Schwefel nach Anhang A in die Berechnung einbezogen, ist das bei der Ergebnisangabe zu vermerken. 10 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) die

33、 Bezeichnung nach dieser Norm, d. h. Verfahren DIN 51733 EZ; b) vollstndige Kennzeichnung der analysierten Probe; c) Angabe der verwendeten Methoden; d) das Ergebnis nach Abschnitt 9 unter Angabe des Bezugszustandes. DIN 51733:2016-04 7 Anhang A (normativ) Berechnung des Sauerstoffgehaltes aus der E

34、lementarzusammensetzung unter Bercksichtigung des in der Asche eingebundenen Schwefels A.1 Allgemeines Bei Brennstoffen mit hohen Schwefelgehalten kann nach der Veraschung, insbesondere bei Brennstoffen mit hohen Ca-Gehalten, ein Teil des Schwefels in Form von Sulfaten in die Asche eingebunden vorli

35、egen. Bei der Berechnung des Sauerstoffgehaltes ohne Bercksichtigung des in der Asche eingebundenen Schwefels werden dann zu niedrige Sauerstoffgehalte ermittelt. Bei Verwendung des Brennstoffs z. B. in Vergasungs- oder Pyrolyseprozessen ist der Sauerstoffgehalt des Brennstoffes ein wichtiger Parame

36、ter zur Prozesssteuerung. Bei Schwefelgehalten 0,5 % im Brennstoff kann es deshalb erforderlich sein, den Sauerstoffgehalt unter Bercksichtigung des in der Asche gebundenen Schwefels zu berechnen. A.2 Durchfhrung Zustzlich zu den unter Abschnitt 7 aufgefhrten Verfahren zur Berechnung des Sauerstoffe

37、s sind nachfolgend Verfahren zur Bestimmung des gesamten, gebundenen Schwefels an der nach DIN 51719 hergestellten Asche aufgefhrt: DIN 51724-1, DIN 51724-3 oder DIN 51729-11 oder DIN 51729-10. A.3 Berechnung der Ergebnisse Der Massenanteil des Sauerstoffs als Differenz im Bezugszustand wasserfrei“

38、(Owf) unter Bercksichtigung des in der Asche eingebundenen Schwefels wird nach Gleichung (A.1) berechnet. (Owf) = 100 (Awf) + (Cwf) + (Hwf) + (Nwf) + (Swf) (Sgebunden, wf) (A.1) Der in der Asche eingebundene Schwefel wird dabei nach Gleichung (A.2) berechnet. (Sgebunden, wf) = (SAsche, wf) (Awf) /10

39、0 (A.2) Dabei ist (Sgebunden, wf) Schwefelgehalt des in der Asche eingebundenen Schwefels im Bezugszustand wasserfrei“, angegeben als Massenanteil in Prozent; (SAsche, wf) Schwefelgehalt des in der Asche eingebundenen Schwefels im Bezugszustand wasserfrei“, angegeben als Massenanteil in Prozent in d

40、er Asche. Der Massenanteil des Sauerstoffs als Differenz im Bezugszustand analysenfeucht“ (Oan) wird nach Gleichung (A.3) berechnet (Oan) = 100 (Wan) + (Aan) + (Can) + (Han) + (Nan) + (San) (Sgebunden, an) (A.3) Dabei ist (Sgebunden, an) Schwefelgehalt des in der Asche eingebundenen Schwefels im Bez

41、ugszustand analysenfeucht“, angegeben als Massenanteil in Prozent. DIN 51733:2016-04 8 Anhang B (informativ) Beispiel fr eine Elementarzusammensetzung Tabelle B.1 Beispiel fr eine Elementarzusammensetzung Parameter Bezugszustand wasserfrei“ Bezugszustand analysenfeucht“ Bezugszustand roh“ Bezugszust

42、and analysenfeucht“ Bezugszustand roh“ Ohne Wasserstoff und Sauerstoff aus dem Wasser des Brennstoffs Mit Wasserstoff und Sauerstoff aus dem Wasser des Brennstoffs Massenanteil in Prozent Massenanteil in Prozent Massenanteil in Prozent Massenanteil in Prozent Massenanteil in Prozent Kohlenstoff 79,8

43、 78,6 71,4 78,6 71,4 Wasserstoff 4,95 4,86 4,43 5,03 5,61 Stickstoff 1,57 1,55 1,41 1,55 1,41 Schwefel 0,77 0,76 0,69 0,76 0,69 Asche 7,4 7,3 6,6 7,3 6,6 Sauerstoff als Differenz 5,5 5,4 5,0 6,8 14,3 Analysenfeuchte 1,5 Gesamtwasser 10,5 Summea100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 a Abweichungen zu 100 % beruhen auf Rundungsungenauigkeiten.