固体生物质燃料样品制备方法（GB/T 28730-2012）

前言 　　本标准根据GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 　　本标准参照英国（等同欧盟标准）BS EN 14780:2011《固体生物质燃料样品制备方法））（英文版）重新起草，本标准与BS EN 14780:2011的一致性程度为非等效。 　　本标准由中国煤炭工业协会提出。 　　本标准由全国煤炭标准化技术委员会（SAC/TC 42)归口。 　　本标准起草单位：煤炭科学研究总院煤炭分析实验室、长沙开元仪器股份有限公司。 　　本标准主要起草人：皮中原、张宝青、文胜、李英华。 　　1范围 　　本标准规定了固体生物质燃料样品制备的术语和定义、制样总则、设备和工具、制样程序，以及样品的储存和标识。 　　本标准适用于以下固体生物质燃料： 　　―精细或形状较规则的颗粒物料，最大粒度约10mm，能够用铲勺或探管采样，如锯屑、橄榄核和木丸等； 　　―粗大或形状不规则的物料，最大粒度约200mm，能够用叉子或锹采样，如木片、果壳、林木残渣碎片、松散的禾草和秸秆等； 　　―粒度大于200mm的大块物料； 　　―皮带压滤机上脱水的纤维或废弃物。 　　本标准可用于如容积密度、机械强度、粒度分布等项目测定用样品和一般分析试样的制备。 　　2规范性引用文件 　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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 21923固体生物质燃料检验通则 　　GB/T 28733固体生物质燃料全水分测定方法 　　3术语和定义 　　GB/T 21923界定的以及下列术语和定义适合于本文件。为便于使用，以下重复列出了GB/T 21923中的某些术语和定义。 　　3.1 　　样品制备sample preparation 　　使固体生物质燃料达到分析或试验状态的过程。 　　注：样品制备包括破碎、混合、缩分，有时还包括筛分和空气干燥。它可分成几个阶段进行。 　　3.2 　　样品sample 　　为确定生物质燃料的品质特性而从中采取的有代表性的一部分生物质燃料。 　　【GB/T 21923-2008，定义3.84】。 　　3.3 　　样品破碎sample reduction 　　减小样品或分样粒度的制样过程。 　　【GB/T 21923-2008，定义3.831】。 　　3.4 　　样品缩分sample division 　　将样品或分样缩分成有代表性的、分离的部分的制样过程。 　　【GB/T 21923-2008，定义3.82】。 　　3.5 　　一般分析试样general analysis sample 　　破碎到粒度小于1mm或更小的、并达到空气干燥状态，用于多数物理特性和化学成分测定的固体生物质燃料样品。 　　【GB/T 21923-2008，定义3.90】。 　　3.6 　　标称最大粒度nominal top size 　　与筛上物累计质量分数最接近、但不大于5％的筛子相应的筛孔尺寸。 　　【GB/T 21923-2008，定义3.129】。 　　3.7 　　容积密度bulk density 　　固体生物质燃料的质量与其在规定条件下填人容器的体积的比值。 　　【GB/T 21923-2008，定义3.124】。 　　3.8 　　空气干燥air-drying 　　使样品的水分与其破碎或缩分区域的大气达到接近平衡的过程。 　　3.9 　　空气干燥状态air-dried 　　样品在空气中连续干燥1h后，其质量变化不超过0.1％时，样品达到空气干燥状态。 　　3.10 　　制样精密度precision of sample preparation 　　用同一制样设备和同一制样程序，对同一固体生物质燃料进行多次制备所得试样品质参数之间的一致性程度。通常用制样和化验总方差VPT表示。 　　3.11 　　制样偏倚bias of sample preparation 　　制样过程中留样品质与参比样（制备前试样）品质之间的系统误差，即显著性差异。 　　4制样总则 　　4.1总则 　　样品制备的主要目的，是通过破碎、混合、缩分和干燥等步骤，将样品制备成能代表原样特性的分析用试样。样品制备的原则是：原样品的组成和品质特性在样品制备的每一阶段都不会被改变。为此，缩分前样品中的每一颗粒都应有同等的概率被包含在缩分后的样品中。在破碎和其他操作中需避免样品的损失。对于需检验水分的物料，必须注意防止热量聚集和干燥。 　　4.2制样精密度及偏倚 　　制样和化验误差几乎完全产生于缩分和从分析试样中抽取少量检验用试样的过程中。影响制样精密度和制样偏倚的最主要的因素是缩分前样品的均匀性、缩分后的留样量以及缩分方法。制样精密度（用方差V二表示）体现了随机误差的影响；制样偏倚体现了系统误差的影响。本制样方法规定的制样程序可使以灰分或水分表示的制样和化验方差V竹达到0.10以下，不存在制样偏倚。 　　以方差表示的制样精密度（制样和化验总精密度），用附录A的方法测定或核验。制样偏倚用附录B的方法检验。 　　5设备和工具 　　5.1缩分用设备 　　5.1.1二分器 　　二分器（见图1)由2组相对交叉排列的格槽及接收器组成，两侧格槽数相等，每侧至少8个格槽。 　　格槽开口尺寸至少为被缩分物料标称最大粒度的3倍，且不小于5mm；格槽对水平面倾斜度至少为600。 　　5.1.3铲锹和铲勺 　　平底铲锹（见图3)和铲勺（见图4)，有足够高度的边以防止样品滚落，开口宽度至少为被处理样品标称最大粒度的3倍。 　　5.2破碎设备 　　5.2.1破碎机的基本要求 　　破碎设备在整个处理过程中应能使因样品发热和空气流动而产生的水分损失降至最低，能避免粉尘损失和金属污染；并容易清扫。为此，破碎机尽可能低速运转，其切割表面应不含有待测元素。 　　5.2.2粗切割破碎机 　　粗切割破碎机用于将固体生物质燃料破碎至约30mm粒度并具备疏松样品的功能。 　　5.2.3中切割破碎机 　　中切割破碎机用于将约30mm粒度的固体生物质燃料破碎至小于6mm或更小。 　　5.2.4细切割破碎机或粉碎机 　　用于将约小于6mm粒度的固体生物质燃料破碎至小于1mm或更小。 　　最终破碎粒度主要依赖于生物质燃料的种类和需进行的试验项目。 　　5.2.5斧子 　　用于切割大木料或粗物料到最大30mm厚或合适的尺寸，以便能用粗切割破碎机进一步处理。 　　5.2.6手锯 　　用于割锯大木料或粗物料到最大30mm厚或合适的尺寸，以便能用粗切割破碎机进一步处理。 　　因链锯上的链油可能污染样品，不能使用。机械锯不能用于破碎，以避免由摩擦热引起样品的水分损失。 　　5.3筛子 　　筛孔孔径为30mm,6mm、lmm,0.5mm和0.2mm的筛子。需要时配备100mm, 50mm和10mm的筛子。 　　5.4严密容器 　　用于存储全水分试样和分析试样的容器。 　　5.5鼓风干燥箱 　　温度可控制在40℃一45℃和（105士2)℃，带鼓风。 　　5.6天平 　　称量精密度达样品质量的0.1％的天平。 　　5.7台秤或磅秤 　　称量精密度达样品质量的0.1%。 　　6缩分 　　6.1样品缩分后的最小试样A 　　表1给出了每一缩分阶段应保留的最小样品质量，它主要取决于物料的标称最大粒度和容积密度。标称最大粒度可通过筛分试验确定，容积密度的测定方法见附录C，部分物料的初始容积密度参见附录D。除了表1中说明的最小质量之外，还应保证缩分后的样品量能满足实际试验的需要。 　　6.2样品缩分方法 　　6.2.1堆锥四分法 　　适用于能用平底铲锹操作处理的物料，如锯屑和木片等；适合于将这些物料制备到约1kg的分样。 　　将全部合成样品置于清洁并坚硬的表面上。铲起样品形成一个锥堆，放每一锹样品到上一锹样品的堆锥尖上，生物质燃料沿锥堆所有的锥面向下滚落，使颗粒平均分布。重复操作3次，每次形成一个新的锥堆。对于第3次形成的锥堆，将其从上到下逐渐拍平或摊平成一个厚度适当和直径均匀的扁平堆。然后将十字分样板插人扁平堆的正中间，压至底部，扁平堆被分成4个相等的扇形体。弃掉相对的两个扇形体，另两个扇形体留下继续下一步制样。重复堆锥和四分过程，直到得到所需量的分样。堆锥四分法示意图见图5。 　　6.2.2二分器法 　　适用于能通过二分器而不发生桥接现象的物料，不适用于禾草、树皮或其他包含细长颗粒或很湿的物料。脆性物料应小心处理，防止细粉物料的产生。 　　缩分时，应使试样呈柱状沿二分器长度来回摆动供人格槽。供料要均匀并控制供料速度，勿使试样集中于某一端，勿使桥接现象出现而导致格槽阻塞。当缩分需分几步或几次通过二分器时，各步或各次通过后，应交替地从两侧接收器中收取留样。 　　6.2.3条带混合法 　　适用于所有物料（当需将样品缩分成很少的实验室样品时它是一个方便的方法）。 　　将全部样品置于清洁并坚硬的表面上并用平底铲锹混匀。在条带的两端放置垂直板。用锹沿着条带的长度尽可能均匀地从一端到另一端和从两边散布样品。条带的长度与宽度比应不小于10 : 1。从平均分割条带的位置上至少取20个子样形成一个实验室样品。插人两个平板到条带中，取出两平板之间的全部物料。每次插人两平板间的距离应相同，以使每个子样含有相同质量的物料。两平板间的距离应恰当选择（通常应不小于标称最大粒度的3倍），以便用该方法能得到所需量的实验室样品。条带混合法示意图见图6。 　　6.2.4棋盘法 　　适用于锯屑和其他能用铲勺处理的小颗粒样品。 　　将全部样品置于清洁并坚硬的表面上并用铲勺混匀。用铲勺将样品散布成长方形堆，堆的厚度不超过物料标称最大粒度的3倍，用铲勺在长方形堆的表面上轻轻划线，分割出不少于20个部分。用铲勺和挡板从20个部分中的每一部分取子样，每次取样铲勺都插人到堆的底部。结合子样到所需量的试样。棋盘法示意图见图7。 　　6.2.5旋转缩分器法 　　适用于机械化缩分不发生桥接现象的物料。 　　7制样程序 　　7.1初始样品缩分 　　如果实验室样品的初始质量超过了表1所给出的最小质量，可用第6章规定的方法之一进行缩分。 　　也可全部破碎至小于30mm后再缩分。需要时，缩分前称量并记录实验室样品质量MS,1。 　　7.2预干燥 　　预干燥是为了使后续的制样过程顺利进行和减小生物活性。 　　所有样品应摊平在称量盘中，为便于干燥，其厚度尽可能小，然后采用以下一种方式进行预干燥： 　　a)在室温下放置至少24h-48h，以使它们达到与实验室的温度和湿度的近似平衡状态，可以顺利进行后续制样程序。 　　b)在40℃的鼓风干燥箱中干燥至少16h-24h，以使它们较快达到与实验室的温度和湿度的近似平衡状态，可以顺利进行后续制样程序。 　　c)在105℃的鼓风干燥箱中干燥至少3h-6h，以使它们更快达到与实验室的温度和湿度的近似平衡状态，可以顺利进行后续制样程序。 　　如果需要记录预干燥期间的水分损失，应在预干燥前后称量样品质量，按式（1)计算预干燥过程中的水分损失（结果计算到小数点后一位）： 　　用经过预干燥的试样测定全水分时，应按GB/T 28733中的规定对全水分侧定结果进行这一水分损失补正。 　　7.3制备样品到小于30mm。 　　破碎大于30mm的样品，使之全部通过30mm筛，混合所有样品。用第6章规定的缩分方法之一缩分样品。缩取样品的质量应符合表1中的规定。可先缩取1000g-1500g作为全水分样，封存在密闭容器中。再缩取至少300g或500g或1000g（见表1)作为其他项目试样，按7.2规定的程序预干燥后进行下一步制样程序。 　　7.4制备样品到小于6mm 　　破碎大于6mm的样品，使之全部通过6mm筛，混合所有样品。用第6章规定的缩分方法之一缩取试样和存查样，缩取的样品质量应符合表1中的规定。存查样量除满足表1的规定外，还应满足检验项目的需要，必要时，应增加留样量。 　　将缩取的试样摊平到称量盘中，在实验室环境下或在40℃干燥箱中放置一定时间进行干燥，干燥时间根据样品的干燥程度和环境湿度确定，通常于40℃下干燥4h可保证下一步制样粒度达到要求。 　　7.5制备样品到小于0.5mm或小于1mm 　　将小于6mm的样品用细碎设备破碎至小于0.5mm，使之全部通过0.5mm筛，混匀所有样品。 　　放置一定时间，使之达到空气干燥状态后装瓶。遇特殊样品，不能破碎至全部通过0.5mm筛时，应全部通过1mm筛。 　　细碎过程中，应采用少量多次的原则，每次人料的样品质量一般宜控制在50g以下，并将破碎时间控制在使制备的分析试样粒度满足要求所需的最短时间内，防止时间过长产生过多的热量。如果物料含有种子或谷粒，它们可能会在破碎机中旋转或粘在筛子上。同样，含有禾草的物料，某些禾草可能留在筛子上。破碎完成后检查破碎机。人工破碎未过筛的物料至全部过筛，并加人这些物料到分析试样中。 　　8样品的储存和标识 　　试样应保存在严密容器中。每一装有试样的容器都应贴有带唯一性标识和样品种类等信息的标签。