CN101196470A - 一种采用集气方式的红外测硫仪 - Google Patents

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Abstract

一种采样集气方式的红外定硫仪，包括固定于底板上的控制机构、送样装置、反应炉以及通过管路依次相连的燃烧管、连通管、干燥装置、集气装置以及红外检测装置，所述燃烧管装设于反应炉内，燃烧管的尾端通过连通管与干燥装置相连，反应炉的进口端设有与助燃装置相连的送样嘴，送样嘴与送样装置相连，所述干燥装置与集气装置之间的管路上设有第二电磁阀，集气装置与红外检测装置之间的管路上设有第四电磁阀，所述集气装置与红外检测装置之间设有旁路管，旁路管上设有第三电磁阀，第三电磁阀的一端通过旁路管并接在集气装置与第四电磁阀的接头上，另一端通过管路与红外检测装置相连。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、较高的稳定性和精确度等优点。

Description

一种采用集气方式的红外测硫仪
技术领域
本发明主要涉及到可燃物质中含硫量的测量设备领域，特指一种采用集气方式的红外测硫仪。
背景技术
硫是煤样中最主要的有害成分，主要以单质硫、硫化物以及硫酸盐等形式存在于煤中，煤所含的硫化物在燃烧后会产生SO2和SO3气体以及飞灰等有害的物质，而且这些物质会随着烟气排入大气中，造成大气和环境的污染，因此对煤样中硫含量的检测是煤炭生产、销售、使用以及环保部门的一项非常重要的工作。而现有技术中，为了准确、快速地测量出可燃物质中的含硫量，一般采用定硫仪作为常用的测量设备。在各种测量设备中，如定硫仪等，以前较多采用库仑测硫法，近年来采用高新红外光谱分析技术的红外测硫仪发展迅猛，煤样在1250C°的氧气流中燃烧，生成的二氧化硫气体经过过滤、干燥后送往红外检测装置，二氧化硫(SO2)对红外光具有吸收作用，氧气(O2)和氮气(N2)对红外光没有吸收作用。而气体对红外光的吸收作用遵循比尔定律，根据该定律经计算机采样，处理后就可得出煤中全硫的硫含量。红外法是一种间接测量法，红外光是波长在一定范围内的复合光，气体瞬间浓度大时，会发生偏离，气体瞬间浓度小时，结果不很稳定。目前广泛采用的红外测硫仪中，通常将煤样燃烧后生成的混合气体，经过过滤、干燥后直接送往红外检测装置进行实时检测，因此由于气体浓度、氧气流量等因素的变化常引发以下问题：
1、一般常用的红外检测装置其核心部分多为红外传感器，通常选用波长为8000ppm的红外光进行检测，根据试验在实时检测的情况下，对4.8％左右的标煤，在0.2克-0.3克重量范围内，有超量程情况出现，对0.3％左右的标煤，在0.5-0.8克重量范围内，结果才较为稳定。由上面情况分析，高硫煤已是满量程，而低硫煤则必须增加重量，才能符合要求。因此现行的实时检测方式受红外检测装置浓度量程的限制，煤样在高温炉内开始燃烧时尚未完全燃烧，气体中硫量较小，检测装置可以满足要求，而随着燃烧时间的增长，燃烧气体中的硫含量越来越高达到峰值，此时检测装置就超出了检测量程，现行的测试技术中检测量程限定在了一个有效的范围内，如果为了提高高端量程，势必会降低低端的测试灵敏度。因此该测试方式极大的限定了仪器的高端量程和低端灵敏度。
2、现行的实时检测方式要求红外检测装置从试验开始就必须长时间的工作，而红外检测装置中的核心部件多为高精密度敏感器件，被检测的气体在1250C°的高温炉内加热后直接送到了红外检测装置中，而且通过该检测装置的气体具有较强的腐蚀性，长时间连续工作时受温度、压力、强腐蚀性等因素的影响，检测元件发生性能漂移，直接影响到仪器测试结果的准确性和一致性。而且长时间连续工作在高温和强腐蚀性气体中工作，会极大的缩短红外检测装置的使用寿命，导致用户使用、维护成本的增加。
3、现行的实时检测方式中，为了获得较高的测试精度和准确度，红外检测装置要求通过的检测气体流量十分稳定，这样长时间的流量稳定要求就极大的增加了仪器对气流量控制的复杂程度，导致仪器的故障率升高，直接影响了使用单位的生产化验工作。
发明内容
本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、具有较高的稳定性和精确度的采用集气方式的红外测硫仪。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种采样集气方式的红外定硫仪，其特征在于：它包括固定于底板上的控制机构、送样装置、反应炉以及通过管路依次相连的燃烧管、连通管、干燥装置、集气装置以及红外检测装置，所述燃烧管装设于反应炉内，燃烧管的尾端通过连通管与干燥装置相连，反应炉的进口端设有与助燃装置相连的送样嘴，送样嘴与送样装置相连，所述干燥装置与集气装置之间的管路上设有第二电磁阀，集气装置与红外检测装置之间的管路上设有第四电磁阀，所述集气装置与红外检测装置之间设有旁路管，旁路管上设有第三电磁阀，第三电磁阀的一端通过旁路管并接在集气装置与第四电磁阀的接头上，另一端通过管路与红外检测装置相连。
所述助燃装置与送样嘴之间的管路上设有第一电磁阀。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明采用集气方式的红外测硫仪采用了集中抽取集中分析的分时测量方式，能够有效将煤样燃烧过程中，产生的气体收集到一起，混合均匀后再送往红外检测装置进行检测。红外检测装置检测时气体浓度一致，不存在浓度高时超量程，浓度低时灵敏度低的情况，有效的提高了仪器的高端量程和低端灵敏度；
2、本发明采用集气方式的红外测硫仪，煤样燃烧过程中将燃烧后产生的气体收集到一起。红外检测装置只在气体混合均匀后，取其中很小的一部分做短暂的检测工作，无需长时间连续工作，而且高温气体在集气装置内混合的过程中温度得已降低气体温度不高，压力得到平衡，因此红外检测装置受温度、压力等因素的影响很小，检测元件不会发生性能漂移，有效的保证了仪器测试结果的准确性和一致性。同时由于不会长时间连续工作，所以极大的延长了红外检测装置的使用寿命，降低了用户使用、维护成本；
3、本发明采用集气方式的红外测硫仪采用了独特的集气方式，燃烧后的检测气体是在集气装置内混合均匀后才送到红外检测装置中的，集气装置是一个容器一定的器皿，气体在集气装置内混合的过程中，温度、压力达到平衡，所以送到红外检测装置中进行检测时流量十分稳定，而且检测的过程短暂受影响更小，因此不需要复杂的气流量控制装置，有效的降低了仪器的复杂程度，减少了仪器的故障率，保证了测试结果的稳定、可靠。
附图说明
图1是本发明的俯视结构示意图。
图例说明
1、控制机构        2、送样装置
3、坩埚            4、送样嘴
5、反应炉          6、燃烧管
7、连通管          8、干燥装置
9、集气装置        10、旁路管
11、红外检测装置   12、第三电磁阀
13、助燃装置       14、底板
15、第一电磁阀     16、第二电磁阀
17、第四电磁阀
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的采样集气方式的红外定硫仪，它包括固定于底板14上的控制机构1、送样装置2、反应炉5以及通过管路依次相连的燃烧管6、连通管7、干燥装置8、集气装置9以及红外检测装置11，燃烧管6装设于反应炉5内，燃烧管6的尾端通过连通管7与干燥装置8相连，反应炉5的进口端设有与助燃装置13相连的送样嘴4，送样嘴4与送样装置2相连。干燥装置8与集气装置9之间的管路上设有第二电磁阀16，集气装置9与红外检测装置11之间的管路上设有第四电磁阀17，所述集气装置9与红外检测装置11之间设有旁路管10，旁路管10上设有第三电磁阀12，第三电磁阀12的一端通过旁路管10并接在集气装置9与第四电磁阀17的接头上，另一端通过管路与红外检测装置11相连。助燃装置13与送样嘴4之间的管路上设有第一电磁阀15。送样装置2将盛放有燃烧物的坩埚3送入反应炉5中，待充分燃烧后，燃烧完排出的气体依次流经干燥装置8、集气装置9以及红外检测装置11，从而得到一组实验数据，完成测量工作。该送样装置2可以采用人工送样机构，也可以采用自动送样机构。控制机构1是用于控制整个仪器的运动、定位和数据采集。干燥装置8用来干燥燃烧物燃烧后的气体。
本实施例的工作过程为：(1)、试验开始前控制机构1发出控制指令，第一电磁阀15打开，助燃装置13工作，向燃烧管6内充气；第二电磁阀16、第四电磁阀17、第三电磁阀12全部打开，助燃气体清洗气路通道，将上次试验残留的燃烧气体清除干净。(2)、试验开始时进样装置2将盛装着待测煤样的坩埚3，经送样嘴4送入燃烧管6内进行燃烧。同时第二电磁阀16打开，第四电磁阀17和第三电磁阀12关闭。燃烧时排出的气体依次流经燃烧管6、连通管7、干燥装置8、第二电磁阀16流入集气装置9内，气体在集气装置内混合均匀。(3)、试样燃烧完毕后第一电磁阀15、第二电磁阀16关闭，第四电磁阀17打开，集气装置9内混合均匀的燃烧气体通过管路，流经第四电磁阀17进入红外检测装置11内，红外检测装置11开始分析进入的燃烧气体，从而得到一组实验数据，完成测量工作。(4)、红外检测装置11测量的过程中，只取了集气装置9中很小的一部分气体。检测完毕后，第四电磁阀17关闭，第三电磁阀12打开，集气装置9中剩余的气体经过旁路管10、第三电磁阀12排出。

Claims (2)

1.一种采样集气方式的红外定硫仪，其特征在于：它包括固定于底板(14)上的控制机构(1)、送样装置(2)、反应炉(5)以及通过管路依次相连的燃烧管(6)、连通管(7)、干燥装置(8)、集气装置(9)以及红外检测装置(11)，所述燃烧管(6)装设于反应炉(5)内，燃烧管(6)的尾端通过连通管(7)与干燥装置(8)相连，反应炉(5)的进口端设有与助燃装置(13)相连的送样嘴(4)，送样嘴(4)与送样装置(2)相连，所述干燥装置(8)与集气装置(9)之间的管路上设有第二电磁阀(16)，集气装置(9)与红外检测装置(11)之间的管路上设有第四电磁阀(17)，所述集气装置(9)与红外检测装置(11)之间设有旁路管(10)，旁路管(10)上设有第三电磁阀(12)，第三电磁阀(12)的一端通过旁路管(10)并接在集气装置(9)与第四电磁阀(17)的接头上，另一端通过管路与红外检测装置(11)相连。
2.根据权利要求1所述的采样集气方式的红外定硫仪，其特征在于：所述助燃装置(13)与送样嘴(4)之间的管路上设有第一电磁阀(15)。
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