CN110749618A - 一种燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪 - Google Patents

一种燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪，该方法包括：S1：在炉体上设置两个独立高温腔体；S2：将样品送入其中一个高温腔体；S3：以预定设计的升温速率进行升温，直到检测到样品刚开始点燃时，记录样品的点燃温度点作为样品的燃点；S4：以另一个预定设计的升温速率升到目标温度，得出样品在高温对应的气氛下的燃烧速率；S5：送出完成检测的样品，将下一个样品送入另一个处于冷态的高温腔体，重复S3和S4，完成检测流程；S6：通过两个独立高温腔体的轮换，连续进样，直至完成所有样品的检测工作。该分析仪依据上述方法设计。本发明具有结构简单紧凑、自动化程度高、能够大大提高检测率等优点。

Description

一种燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪
技术领域
本发明主要涉及到可燃物自动检测技术领域，特指一种燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪。
背景技术
目前，在固/危废物的处置过程中，燃点和燃烧速率均是非常重要的指标，两个指标分别需要用两个不同的设备进行测试，相对效率低。燃点即是样品在空气中，开始燃烧的温度点；高温燃烧速率即是样品在给定的气氛条件及高温条件下，灰化的快慢。
如，在国内大规模存在的燃煤电厂或生物质电厂等焚烧工艺中，其焚烧燃料相对单一，对测试焚烧物的燃点需求量很少，可能一天就测一两个样品，原来单样的测试方式已能满足应用要求；而近些年新兴发展的废物焚烧处置，其来料复杂，并且伴有安全风险，不同来料均有燃点（着火点）、高温燃烧速率的测试需求，一天需要检测的样品数明显增加，此时增加了对多样测试的需求。
现有技术中的传统技术方案只能是称取一定量的样品用燃点仪检测出样品的燃点，再称取一定量的样品，用高温燃烧速率分析仪检测其燃烧速率。也就是说，当前只有单独检测废物的燃点或是单独检测废物燃烧速率的仪器设备，需要分别检测，检测效率低；且在检测燃点的设备分析一个样品后，要等待检测单元冷却后，再进行第二个样品的测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：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、自动化程度高、能够大大提高检测效率的燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种燃点与高温燃烧速率一体分析的方法，包括：
步骤S1：在炉体上设置两个独立高温腔体；
步骤S2：将样品送入其中一个高温腔体；
步骤S3：以预定设计的升温速率进行升温，直到检测到样品刚开始点燃时，记录样品的点燃温度点作为样品的燃点；
步骤S4：以另一个预定设计的升温速率升到目标温度；实时记录整个过程中，样品对应的时间、温度的重量变化，通过样品与时间、温度的变化关系，得出样品在高温对应的气氛下的燃烧速率；
步骤S5：送出完成检测的样品，将下一个样品送入另一个处于冷态的高温腔体，重复步骤S3和S4，完成检测流程；
步骤S6：通过两个独立高温腔体的轮换，连续进样，直至完成所有样品的检测工作。
本发明进一步提供一种燃点与高温燃烧速率一体分析仪，包括双炉腔结构、温度传感器组件、平移机构、样盘组件、样盘旋转机构、升降机构及称量机构，所述双炉腔结构包括第一高温炉腔和第二高温炉腔，所述双炉腔结构在平移机构的驱动下可以做左右平移运动以使第一高温炉腔或第二高温炉腔对准样盘组件完成样品的进出；所述样盘组件位于样盘旋转机构上并与双炉腔结构一道在升降机构的驱动下可以做升降运动；所述温度传感器组件用来监控双炉腔结构的炉腔温度和坩埚内样品表面温度。
作为本发明的进一步改进：所述温度传感器组件包括坩埚内样品表面温度传感器和炉腔温度传感器，所述坩埚内样品表面温度传感器用来检测坩埚内样品表面温度，通过检测样品表面温度发生剧烈变化，来判断样品的燃点；所述炉腔温度传感器用于监控高温炉腔的温度。
作为本发明的进一步改进：所述坩埚内样品表面温度传感器固定在一个弹性组件上，以防止往高温炉中进样时传感器外壳与盛装样品的坩埚发安生硬碰撞，作为本发明的进一步改进：造成部件损坏。
所述坩埚内样品表面温度传感器的外壳下部有两个耳部，用于限制传感器的检测头伸到坩埚的样品里。
作为本发明的进一步改进：所述坩埚内样品表面温度传感器的外壳与传感器存在环柱形的空隙，通过吹扫机构向所述空隙间通入正压的气体。
作为本发明的进一步改进：所述第一高温炉腔和第二高温炉腔为具有各自独立工作状态的独立高温腔体，并通过高温炉固定组件形成一个整体。
作为本发明的进一步改进：所述称量机构为称量天平。
作为本发明的进一步改进：所述平移机构和升降机构为丝杆运动机构、直杆电驱动机构、直杆液压驱动机构或链条驱动机构。
作为本发明的进一步改进：所述双炉腔结构、温度传感器组件、平移机构、样盘组件、样盘旋转机构、升降机构及称量机构都安装于一个外壳内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪，结构简单紧凑、自动化程度高、能够大大提高检测效率，可只称量一个样品，放入仪器中，即可同时检测出样品的燃点和高温燃烧速率；且可连续进样。
2、本发明燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪，可同时检测废物燃点和高温燃烧速率的自动化分析设备，同时本发明的分析设备还能连续自动进样，极大的提升废物处置工艺中的检测效率。
3、本发明燃点与高温燃烧速率一体分析方法及分析仪，有使用两个炉膛，在一个炉膛进行实验后，通常不能直接再进行燃点的分析，要等炉膛冷却后再做实验，两个炉膛可以在一个炉膛实验后，即使用另一个炉膛实验，让原来实验的炉膛在这段时间冷却，即可实现连续实验。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
图2是本发明的结构原理示意图。
图3是本发明在具体应用实例中温度传感器组件的安装示意图。
图例说明：
1、外壳；2、高温炉固定组件；301、第一高温炉腔；302、第二高温炉腔；401、坩埚内样品表面温度传感器；402、炉腔温度传感器；403弹性组件；6、平移机构；7、坩埚；8、样盘组件；9、样盘旋转机构；10、升降机构；11、底座；12、称量天平。
具体实施方式
以下将结合说明书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，本发明一种燃点与高温燃烧速率一体分析的方法，其包括：
步骤S1：在炉体上设置两个独立高温腔体；
步骤S2：将样品送入其中一个高温腔体；
步骤S3：以预定设计的升温速率进行升温，直到检测到样品刚开始点燃时，记录样品的点燃温度点作为样品的燃点；
步骤S4：以另一个预定设计的升温速率升到目标温度；实时记录整个过程中，样品对应的时间、温度的重量变化，通过样品与时间、温度的变化关系，得出样品在高温对应的气氛下的燃烧速率；
步骤S5：送出完成检测的样品，将下一个样品送入另一个处于冷态的高温腔体，重复步骤S3和S4，完成检测流程；
步骤S6：通过两个独立高温腔体的轮换，连续进样，直至完成所有样品的检测工作。
如图2所示，本发明进一步提供了一种燃点与高温燃烧速率一体分析仪，包括双炉腔结构、温度传感器组件、平移机构6、样盘组件8、样盘旋转机构9、升降机构10及称量机构，所述双炉腔结构包括第一高温炉腔301和第二高温炉腔302，所述双炉腔结构在平移机构6的驱动下可以做左右平移运动以使第一高温炉腔301或第二高温炉腔302对准样盘组件8完成样品的进出；所述样盘组件8位于样盘旋转机构9上并与双炉腔结构一道在升降机构10的驱动下可以做升降运动；所述温度传感器组件用来监控双炉腔结构的炉腔温度和坩埚内样品表面温度。所述称量机构用来对样品进行称量，根据需要可以采用称量天平12。
在具体应用实例中，温度传感器组件包括坩埚内样品表面温度传感器401和炉腔温度传感器402，其中坩埚内样品表面温度传感器401用来检测坩埚内样品表面温度，通过检测样品表面温度发生剧烈变化，来判断样品的燃点；炉腔温度传感器402用于监控高温炉腔的温度。
参见图3，作为较佳的实施例，本发明进一步将坩埚内样品表面温度传感器401固定在一个弹性组件403上，防止往高温炉中进样时传感器外壳与盛装样品的坩埚7发安生硬碰撞，造成部件损坏。
在具体应用实例中，坩埚内样品表面温度传感器401的外壳下部有两个耳部，用于限制传感器的检测头伸到坩埚7的样品里，阻挡坩埚7过冲，同时由于弹性组件403存在，保证放置在称量天平12的称量杆上的坩埚7不会与上面的温度传感器发生硬碰撞。
在具体应用实例中，坩埚内样品表面温度传感器401的外壳与传感器存在环柱形的空隙，此空隙存在的目的是在样品点燃后，防止因火焰温度过高或燃烧产生的高浓度腐蚀性气体对温度传感器头的损坏，这里进一步利用吹扫机构通过向空隙间通入正压的气体，使得点燃后的样品，其火焰或腐蚀性气体受正压气体的影响，无法接触到温度传感器，使得传感器受到保护。也就是说，利用助燃气体对测温传感器的吹扫机构，能够避免高温测温传感器受腐蚀或过高温度损坏。
在具体应用实例中，本发明的上述所有部件都安装于一个外壳1内，形成一个整体，也保证了整个仪器在测试过程中的完整性，构成最佳的工作氛围。
在具体应用实例中，第一高温炉腔301和第二高温炉腔302为具有可各自独立工作状态的独立高温腔体，并通过高温炉固定组件2形成一个整体，以确保运动过程中的整体性。
在具体应用实例中，根据实际需要来选择平移机构6和升降机构10的结构形式即可，只需满足平移和升降运动的需求即可。例如可以采用丝杆运动机构、直杆电驱动机构、直杆液压驱动机构或链条驱动机构等等，都应该本发明的保护范围之内。
在具体应用实例中，平移机构6和升降机构10均安装于底座11上。
结合本发明的分析仪，在一个具体的应用实例中，本发明的分析仪在工作时的实验流程为：
步骤S1：在样盘组件8上放好样品后，点击开始实验，利用样盘旋转机构9使样盘组件8将装样的坩埚7旋转到称量天平12的上方；
步骤S2：利用平移机构6控制高温炉固定组件2移动到位于左边的第一高温炉腔301的中心正好对正坩埚7；
步骤S3：利用升降机构10，控制高温炉固定组件2和样盘组件8缓慢向下移动，直到称量天平12感应到坩埚7与坩埚内样品表面温度传感器401的外壳接触，升降机构10停止下降；
步骤S4：升降机构10缓慢向上移动，检测到坩埚7与坩埚内样品表面温度传感器401的外壳刚脱离，保证坩埚内样品表面温度传感器401与样品表面近可能的近；
步骤S5：进了样品的高温炉腔开始以预定设计的升温速率进行升温，直到坩埚内样品表面温度传感器401检测到坩埚7内样品刚开始点燃时，记录样品的点燃温度点作为样品的燃点；
步骤S6：然后再以另一个预定设计的升温速率升到目标温度；通过分析仪中的上位机软件实时记录整个过程中，样品对应的时间、温度的重量变化，通过样品与时间、温度的变化关系，推算出样品在高温对应的气氛下的燃烧速率；
步骤S7：当一个样品测试完成后，升降机构10控制高温炉固定组件2和样盘组件8缓慢向上移动到样品坩埚7降落在样盘组件8上，样盘组件8再将待测的第二个装样的坩埚7旋转到称量天平12的上方；
步骤S8：平移机构6控制高温炉固定组件2的移动到处于冷态的第二高温炉腔302中心正好对正样品坩埚，后续重复步骤3—7，连续进行样品的燃点、固体高温燃烧速率的连续测试。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃点与高温燃烧速率一体分析的方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在炉体上设置两个独立高温腔体；
步骤S2：将样品送入其中一个高温腔体；
步骤S3：以预定设计的升温速率进行升温，直到检测到样品刚开始点燃时，记录样品的点燃温度点作为样品的燃点；
步骤S4：以另一个预定设计的升温速率升到目标温度；实时记录整个过程中，样品对应的时间、温度的重量变化，通过样品与时间、温度的变化关系，得出样品在高温对应的气氛下的燃烧速率；
步骤S5：送出完成检测的样品，将下一个样品送入另一个处于冷态的高温腔体，重复步骤S3和S4，完成检测流程；
步骤S6：通过两个独立高温腔体的轮换，连续进样，直至完成所有样品的检测工作。
2.一种燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，包括双炉腔结构、温度传感器组件、平移机构（6）、样盘组件（8）、样盘旋转机构（9）、升降机构（10）及称量机构，所述双炉腔结构包括第一高温炉腔（301）和第二高温炉腔（302），所述双炉腔结构在平移机构（6）的驱动下做左右平移运动以使第一高温炉腔（301）或第二高温炉腔（302）对准样盘组件（8）完成样品的进出；所述样盘组件（8）位于样盘旋转机构（9）上并与双炉腔结构一道在升降机构（10）的驱动下做升降运动；所述温度传感器组件用来监控双炉腔结构的炉腔温度和坩埚内样品表面温度。
3.根据权利要求2所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述温度传感器组件包括坩埚内样品表面温度传感器（401）和炉腔温度传感器（402），所述坩埚内样品表面温度传感器（401）用来检测坩埚内样品表面温度，通过检测样品表面温度发生剧烈变化，来判断样品的燃点；所述炉腔温度传感器（402）用于监控高温炉腔的温度。
4.根据权利要求3所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述坩埚内样品表面温度传感器（401）固定在一个弹性组件（403）上，以防止往高温炉中进样时传感器外壳与盛装样品的坩埚（7）发生硬碰撞。
5.根据权利要求3所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述坩埚内样品表面温度传感器（401）的外壳下部有两个耳部，用于限制传感器的检测头伸到坩埚（7）的样品里。
6.根据权利要求3所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述坩埚内样品表面温度传感器（401）的外壳与传感器存在环柱形的空隙，通过吹扫机构向所述空隙间通入正压的气体。
7.根据权利要求2-6中任意一项所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述第一高温炉腔（301）和第二高温炉腔（302）为具有各自独立工作状态的独立高温腔体，并通过高温炉固定组件（2）形成一个整体。
8.根据权利要求2-6中任意一项所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述称量机构为称量天平（12）。
9.根据权利要求2-6中任意一项所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述平移机构（6）和升降机构（10）为丝杆运动机构、直杆电驱动机构、直杆液压驱动机构或链条驱动机构。
10.根据权利要求2-6中任意一项所述的燃点与高温燃烧速率一体分析仪，其特征在于，所述双炉腔结构、温度传感器组件、平移机构（6）、样盘组件（8）、样盘旋转机构（9）、升降机构（10）及称量机构都安装于一个外壳（1）内。
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