一、引言
煤炭作为全球重要的基础能源和工业原料，其质量评估至关重要。其中，硫含量是评价煤炭品质的核心指标之一。煤炭中的硫以多种形态存在，在燃烧或加工转化过程中，会产生二氧化硫(SO₂)和三氧化硫(SO₃)，这些物质是形成酸雨、导致大气污染的主要元凶，严重破坏生态环境并危害人体健康。此外，硫分还会腐蚀工业窑炉和锅炉设备，影响钢铁冶炼质量(引起“热脆性”)，并导致化工催化剂中毒。
因此，准确、快速地测定煤中硫含量，对于煤炭的清洁高效利用、环境保护、产品定价、工艺控制以及遵守环保法规都具有不可替代的意义。煤中硫含量测定仪便是为此目的而设计的专业化、高精度的分析仪器。
二、煤中硫含量测定仪的定义与工作原理
定义：煤中硫含量测定仪是一类专门设计用于定量分析煤炭样品中全硫(即各种形态硫的总和)含量的分析设备的统称。它通过模拟或实际完成煤样的燃烧过程，将硫元素转化为可测量的信号，从而计算出其精确含量。
核心工作原理：尽管具体技术路线不同，但所有煤中硫含量测定仪的核心工作原理都遵循以下三个基本步骤：
1.样品分解与转化：将制备好的煤样在高温(通常为1350℃左右)和富氧环境下进行燃烧。在此过程中，煤中的各种形态硫(有机硫、无机硫化物硫、硫酸盐硫)均被氧化分解，最终统一转化为气态的二氧化硫(SO₂)。可能的副反应如生成三氧化硫(SO₃)会被特定的催化剂抑制或通过后续处理消除干扰。
反应式：S (煤中) + O₂ → SO₂
2.信号检测：将燃烧后气体中的SO₂进行分离或直接测量。根据仪器类型的不同，检测方法各异：
红外吸收法：使含有SO₂的气体流过特定的红外检测池。SO₂分子对特定波长的红外光(通常在7.4μm附近)有强烈的特征吸收。根据朗伯-比尔定律，通过测量红外光被吸收的强度，即可直接计算出SO₂的浓度。
库仑滴定法：将燃烧气体通入含有电解液的电解池。SO₂与电解液中的碘(I₂)或溴(Br₂)发生反应而被吸收。仪器通过电解自动再生被消耗的碘或溴，维持其浓度恒定。根据电解过程所消耗的电量(库仑数)，依据法拉第电解定律，即可精确计算出SO₂的量。
其他方法：如高温燃烧-酸碱滴定法(艾士卡法为经典化学法，虽非仪器主流，但仍是仲裁基准)等。
3.数据处理与结果输出：仪器内部的微处理器系统将检测到的信号(红外光强度变化、电解电量等)与预先标定的标准曲线进行比对，自动计算出煤样中的硫质量，并最终以质量百分比(%)的形式显示和打印出全硫含量(St,ad 或 St,d)。
三、与传统检测方法的对比
| 方法 | 煤中硫含量测定仪 | 艾士卡法 | 高温燃烧法 |
| 原理 | 库仑滴定/红外光谱 | 碳酸钠熔融-碘滴定 | 高温氧化-酸碱滴定 |
| 检测限 | 0.01% | 0.02% | 0.05% |
| 检测时间 | 1~5分钟 | 2~3小时 | 1~2小时 |
| 样品前处理 | 无需化学处理 | 需研磨、熔融 | 需干燥、筛分 |
| 成本 | 中等 | 低 | 中等 |
| 适用场景 | 实时监测、痕量检测 | 实验室常规分析 | 工业现场快速检测 |
三、特点
1、机电一体化结构：仪器采用机电一体化设计，结构紧凑、美观大方。仪器内部集成了温度控制、样品进样、样品分解、电解、报警及打印等功能模块，操作简便、效率高。
2、抗干扰能力强：仪器采用先进的单片机电路，抗干扰能力强，不易受病毒破坏。同时，仪器具有高度的稳定性，可确保测试结果的准确性和可靠性。
3、自动化程度高：具有较高的自动化程度。整个测试过程由计算机程序控制，自动判定测试终点并打印测试结果。测试过程无需人工干预，大大降低了操作难度和人为误差。
4、测定速度快：一般情况下，每个样品的测试时间仅需5-6分钟，大大提高了工作效率。
5、准确性高：采用数据采集网络及多级校正技术，确保测定结果的准确性。同时，仪器还具有高度的灵敏度，可检测出煤炭样品中极微量的硫元素。
四、使用方法
1、接通电源：首先，将煤中硫含量测定仪接通电源，并设置合适的温度。仪器将自动升温到设定温度处并恒温。
2、加装电解液：在试验之前，需要向电解池中加入适量的电解液。电解液的配制应符合仪器的要求，以保证测试结果的准确性。
3、调试送样机构：在瓷舟上不放煤样的情况下，按下“送样”按钮进行送样机构的调试。此时，仪器将进行送样机构的自检，以确保其正常运行。
4、称取煤样：在瓷舟上称取适量的煤样(一般为50.0毫克左右)，并在煤样上覆盖一层三氧化钨。然后，将瓷舟放入石英舟上，并设置三位数的样重。
5、开始测试：按下“开始”按钮，仪器将自动开始测试过程。在测试过程中，仪器将按照预设的程序进行样品的进样、分解、电解等操作。测试完成后，仪器将自动判断测试终点并打印测试结果。
6、关闭仪器：测试完成后，需要按照操作指南的要求关闭仪器。首先关闭气泵和搅拌器，然后关闭电源开关。如果仪器长期不使用，建议放出电解液并用蒸馏水清洗电解池以保持其清洁和干燥。
五、维护与保养
1、定期清洗电解池：为了保持电解池的清洁和准确性，需要定期清洗电解池。清洗时，应将电解池取出并用蒸馏水冲洗干净。清洗后应晾干并放回原位。
2、检查气路和电路：定期检查仪器的气路和电路是否畅通和正常。如有问题应及时维修或更换损坏的部件以确保仪器的正常运行。
3、定期校准仪器：为了保证测试结果的准确性，需要定期进行校准。校准时应按照操作指南的要求进行，并记录校准结果以供后续参考。
六、典型应用场景
1. 发电厂
入厂煤质检：控制煤硫含量≤1.0%，避免脱硫系统超负荷；
入炉煤监测：实时调整燃烧参数，减少SO₂排放波动。
2. 钢铁厂
焦炭生产：
硫含量过高会导致生铁含硫量超标(<0.03%)，影响钢材性能；
案例：某钢厂采用库仑滴定法测硫仪后，焦炭合格率从85%提升至98%。
3. 炼焦厂
原料煤筛选：确保配合煤硫分≤0.8%，避免焦油中硫含量过高(影响煤气品质)。
