CN111337625A - 沥青多种有害气体室内检测装置及检测方法 - Google Patents

沥青多种有害气体室内检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及沥青多种有害气体室内检测装置及检测方法，包括三口烧瓶、加热单元、搅拌器以及检测单元，所述检测单元包括检测密闭箱及设于该检测密闭箱内的泵吸式气体分析仪；所述三口烧瓶分别设有进气口、排气口及中间开口，所述搅拌器的搅拌轴通过所述中间开口装入所述三口烧瓶；所述排气口连接排气管，所述进气口连接进气管，所述排气管与进气管均通入所述检测密闭箱，并形成内循环系统或者可控开放式系统，测试时，沥青有害气体进行流动，所述泵吸式气体分析仪进行实时检测。本发明装置不受外界环境因素影响，能满足多种测试需求，解决了沥青有害气体的产生与检测的数值不稳定性问题。

Description

沥青多种有害气体室内检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料检测领域，具体涉及沥青多种有害气体室内检测装置及检测方法。
背景技术
沥青路面占据了道路交通网络的主要部分。沥青混合料在生产、施工等过程中释放各种有害气体(有害气体包括，但不限于：二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、挥发性有机化合物(VOC)等)，不仅污染着周边环境，同时对生产施工人员的身体健康埋下巨大的隐患。沥青有害气体是沥青及沥青制品生产过程中排放的一种含有大量多环芳烃和少量硫氮氧的杂环混合物的混合性烟气，通常以气溶胶的形式存在，长期暴露在沥青烟雾环境中的人，极大的增加了患各种急性或慢性疾病机率。
目前很多沥青生产厂家开始生产环保型的净味沥青。净味沥青技术，主要采用一种添加剂的方式。该技术蕴含独创活性添加剂，其中含有具抑制作用的成分，可直接与沥青中影响空气质量的特定有害气体、颗粒物和产生异味的分子产生化学反应。可减少对大气环境的空气污染和改善了施工环境，一定程度上解决了路面沥青混合料施工时有害气体对施工人员的伤害和大气污染的问题。目前，净味沥青已有大面积的工程运用。如由上海城投公路投资(集团)有限公司负责建设的上海郊环隧道(原称沿江通道越江隧道)正式通车。但是针对沥青的气体排放并没有相应的快速、简单且连续和实时的检测方法和装置，这严重制约了净味沥青的运用与推广。
目前，关于沥青有害气体排放的收集与检测，国外学者在研究沥青烟的危害和组成时，主要通过生产现场收集，但这种方法会受到如气候条件变化等一些不可控因素的影响，对试验数据的系统采集不利。沥青混合料在生产、施工过程中所排放的气体，主要来源于沥青在加热过程中挥发的气体。目前国内针对室内沥青烟测定的装置和方法大多采用有机化合物对产生的沥青烟进行吸附收集后，再进行组分、含量分析，其测试方法繁琐、复杂，吸附收集分析过程影响因素多，引起的误差较高。专利CN105973742A公开了一种沥青中烟气含量的检测装置及其检测方法，检测装置包括蒸馏烧瓶，蒸馏烧瓶设置在油浴加热器中，蒸馏烧瓶上连接设有出气管，蒸馏烧瓶通过出气管与样品瓶相连接，样品瓶与活性炭管相连接，蒸馏烧瓶配有具塞堵头，在使用时耐热磁力转子通过颈口被投入蒸馏烧瓶内。然而其存在以下不足：首先，采用开放的沥青烟收集环境，不能精准的调控沥青烟起的产生，使得沥青烟气体的输出稳定性不佳；其次，采用压缩瓶来调控沥青烟气体的输出速率，操作性稳定性较差，同时受外界环境因素影响较大。
为解决净味沥青有害气体的排放的收集与检测等一系列的技术问题，本发明提出一种可选择密闭的内循环方式或者可控开放式两种检测模式、操作简单、试验准确稳定、试验范围广的沥青有害气体量化检测装置及其检测方法。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供沥青多种有害气体室内检测装置及检测方法，基于形成的检测环境下，通过气体分析仪将沥青有害气体以可调节的气体流速实现循环，进行实时、连续的检测和记录。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
沥青多种有害气体室内检测装置，包括一用于盛装沥青样品的三口烧瓶、用于对所述三口烧瓶进行加热的加热单元、对所述三口烧瓶内的沥青样品进行机械搅拌的搅拌器，以及用于沥青有害气体检测的检测单元；
所述检测单元包括检测密闭箱及设于该检测密闭箱内的泵吸式气体分析仪；
所述三口烧瓶分别设有进气口、排气口及中间开口，所述搅拌器的搅拌轴通过所述中间开口装入所述三口烧瓶；
所述排气口连接排气管，所述进气口连接进气管，所述排气管与进气管均通入所述检测密闭箱；测试时，可根据实际测试需求选择内循环检测模式或者可控开放式检测模式，所述泵吸式气体分析仪进行实时检测，不受外界环境因素影响，能满足多种测试需求，解决了沥青有害气体气体的产生与检测的不稳定性问题。
本装置使沥青在测试温度下均匀产生沥青有害气体气体，通过采用导气管连接各装置设备，将其构成一个完整的检测环境，采用泵吸式气体分析仪对沥青有害气体气体进行浓度、种类的实时监测与记录。
进一步地，所述加热单元为油浴加热设备，包括油浴锅、加热器及温度控制器，所述油浴锅设于所述加热器上部，所述温度控制器控制所述加热器使所述油浴锅内温度维持设定温度。
进一步地，所述搅拌器为电动机械搅拌器，并连接搅拌控制器，控制搅拌转速。
进一步地，所述排气管接入纯净空气钢瓶，所述纯净空气钢瓶上安装有气压阀。
进一步地，所述排气管的管路中设有一螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管外设有冷却机构，所述冷却机构将来自三口烧瓶的沥青有害气体冷却至测试温度，对沥青有害气体气体进行及时冷却，使沥青有害气体气体迅速降温以符合检测仪器的温度测量范围。
进一步地，所述进气管与排气管上均设有三通阀门。
进一步地，所述检测密闭箱内设有电动风扇，可调节风速大学，使密闭检测箱的沥青有害气体气体混合均匀，保证沥青有害气体气体流动的稳定性、均匀性。
进一步地，所述泵吸式气体分析仪包括导气管、过滤片、LED显示屏、操作按键及排气孔，泵吸式气体分析仪，可通过调整传感器种类、数量、灵敏度以满足不同沥青种类在不同温度下沥青有害气体气体的检测；采用泵吸式，并能调节气体流动速率，使得检测系统稳定，可通过调节采样频率，满足不同的沥青有害气体气体的检测数据需求。
沥青多种有害气体室内检测方法，采用上述的检测装置进行，具体包括以下步骤：
1)将沥青置于三口烧瓶中，分别将三口烧瓶的排气口，进气口与导气管连接，同时调节搅拌器置于三口烧瓶内适当位置处，以保证其气密性良好；
2)关闭三口烧瓶进、出气口三通阀门，接通电源，使沥青加热至试验温度；
3)在洁净空气中标定泵吸式气体分析仪，并将其置于检测密闭箱中；
4)当沥青温度稳定至测试温度后，调节搅拌器按设定温度搅拌，根据试验测试需求，通过调整进、出气口三通阀门，接通整个检测系统，打开泵吸式气体分析仪，进行实时记录与检测。
本试验检测装置可稳定、均匀的改变沥青受热温度，可保证沥青有害气体气体测试温度在仪器工作区间范围，可根据不同沥青种类和测试温度灵活调节检测指标，可进行实习记录与检测。
相比于现有技术，具有以下优势：
1、本发明通过导气管连接沥青有害气体的产生装置与检测装置，构成内循环系统，气密性良好，同时通过检测密闭箱内的泵吸式检测分析仪，调节沥青有害气体的循环速率，使得了整体检测过程不受外界环境影响，沥青有害气体稳定循环排放，保证了检测数据的稳定性、可靠性、连续性和实时性。
2、本发明通过采用内循环的构造对沥青有害气体的检测，可降低测试沥青的用量，对净味沥青有害气体排放量较少类的沥青有害气体检测更精准。
3、本发明通过采用油浴加热的方式，结合高精度温度传感器，能够均匀、精确的控制沥青加热速率与测试温度。
4、本发明通过搅拌器对沥青进行定速搅拌，可以使得沥青受热和沥青有害气体气体的排放更加均匀、稳定，保证数据的检测可靠性。
5、本发明采用的检测装置中的分析装置为多元件可拆卸，可根据试验检测具体需要，增减相应传感器，以保证检测的准确度。
6、本发明试验材料简单、操作便利、造价低、功能齐全，可对不同沥青类型在不同温度下产生的沥青有害气体进行定性、定量的实习检测与记录。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为本发明装置的泵吸式气体分析仪示意图；
图中：
1-出气口三通阀门；2-钢瓶气压阀；3-纯净空气钢瓶；4-冷却箱；5-螺旋冷凝管；6-电动搅拌器；7-三口烧瓶排气口；8-三口烧瓶进气口；9-油浴锅手柄；10-三口烧瓶；11-油浴锅；12-加热器；13-连接导线；14-搅拌控制器；15-温度控制器；16-检测密闭箱；17-泵吸式气体分析仪；18-电动风扇；19-进气口三通阀门；
17-1-导气管；17-2-过滤片；1-3-LED显示屏；17-4-操作按键；17-5-排气孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1，沥青多种有害气体室内检测装置，包括出气口三通阀门1；钢瓶气压阀2；纯净空气钢瓶3；冷却箱4；螺旋冷凝管5；电动搅拌器6；三口烧瓶排气口7；三口烧瓶进气口8；油浴锅手柄9；三口烧瓶10；油浴锅11；加热器12；连接导线13；搅拌控制器14；温度控制器15；检测密闭箱16；泵吸式气体分析仪17；电动风扇18；进气口三通阀门19。油浴锅11提供加热、保温介质；加热器12提供热能来源，螺旋冷凝管5增大热交换接触面积；泵吸式气体分析仪17进行实时记录与检测沥青有害气体气体排放情况。
出气口三通阀门1安装于三口烧瓶10左侧导气管上，并通过导气管分别连接纯净空气钢瓶3和冷却箱4；进气口三通阀门19安装于检测密闭箱16右侧导气管上，并通过导气管分别连接三口烧瓶10右侧进气管和通向外界大气环境。出气口三通阀门1，进气口三通阀门19内均设置有耐高温橡胶垫。
油浴锅11内设置有防滑夹具可上下左右调节三口烧瓶10位置。
螺旋冷凝管5固定于冷却箱4中，并通过导气管前后分别连接三口烧瓶10和检测密闭箱16，螺旋冷凝管5由铜管制成。
检测密闭箱16外侧左右分别与导气管连接，内部与泵吸式气体分析仪17连接。检测密闭箱16内置电动风扇18，使密闭检测箱的沥青有害气体气体混合均匀，保证沥青有害气体气体内循环的稳定性。
如图2，泵吸式气体分析仪17直接与检测密闭箱16导气管连接，包括导气管17-1、过滤片17-2、LED显示屏17-3、操作按键17-4及排气孔17-5，泵吸式气体分析仪，可通过调整传感器种类、数量、灵敏度以满足不同沥青种类在不同温度下沥青有害气体气体的检测；采用泵吸式，并能对速率进行有效控制，使得内循环系统稳定，可通过调节采样频率，满足不同的沥青有害气体气体的检测数据需求。
排气管与进气管通入检测密闭箱16，并形成内循环系统，测试时，沥青有害气体进行循环流动，泵吸式气体分析仪进行实时检测，这种方式受外界环境因素影响小，能满足多种测试需求，解决沥青有害气体气体的产生与检测的不稳定性问题。
室内沥青有害气体气体检测试验的主要测试步骤：
1)将一定质量的沥青置于三口烧瓶10中，分别将三口烧瓶的三口烧瓶排气口7，三口烧瓶进气口8与导气管连接，同时调节电动搅拌器9置于三口烧瓶10内适当位置处，以保证其气密性良好。
2)关闭三口烧瓶进、出气口阀门，接通仪器电源，调节温度控制器15使得沥青以定速加热至试验温度。
3)在洁净空气中标定泵吸式气体分析仪17，并将其置于检测密闭箱16中。
4)当沥青温度稳定至测试温度后，调节搅拌控制器14以一定速率进行搅拌，打开进、出气口阀门，接通整个装置的内循环系统，打开泵吸式气体分析仪17，进行实时记录与检测。
5)测试完成后，关闭泵吸式气体分析仪17，断开电源，待沥青自然冷却至室温后。拆卸试验装置的导气管、三口烧瓶进行更换或清理，以方便下次测试。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，包括一用于盛装沥青样品的三口烧瓶、用于对所述三口烧瓶进行加热的加热单元、对所述三口烧瓶内的沥青样品进行机械搅拌的搅拌器，以及用于沥青多种有害气体检测的检测单元；
所述检测单元包括检测密闭箱及设于该检测密闭箱内的泵吸式气体分析仪；
所述三口烧瓶分别设有进气口、排气口及中间开口，所述搅拌器的搅拌轴通过所述中间开口装入所述三口烧瓶；
所述排气口连接排气管，所述进气口连接进气管，所述排气管与进气管均通入所述检测密闭箱，并形成循环系统，测试时，沥青有害气体进行流动，所述泵吸式气体分析仪进行实时检测。
2.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述加热单元为油浴加热设备，包括油浴锅、加热器及温度控制器，所述油浴锅设于所述加热器上部，所述温度控制器控制所述加热器使所述油浴锅内温度维持设定温度。
3.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述搅拌器为电动机械搅拌器，并连接搅拌控制器，控制搅拌转速。
4.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述排气管接入纯净空气钢瓶，所述纯净空气钢瓶上安装有气压阀。
5.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述排气管的管路中设有一螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管外设有冷却机构，所述冷却机构将来自三口烧瓶的沥青有害气体冷却至室温。
6.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述检测密闭箱内设有电动风扇。
7.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述泵吸式气体分析仪包括导气管、过滤片、LED显示屏、操作按键及排气孔。
8.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述进气管与排气管上均设有三通阀门，通过调节三通阀门开关，选择内循环检测或者可控开放式检测两种模式。
9.根据权利要求1所述的沥青多种有害气体室内检测装置，其特征在于，所述泵吸式气体分析仪对有害气体的检测范围分别为：二氧化硫为0～500ppm、一氧化氮为0～250ppm、二氧化氮为0～20ppm、硫化氢为0～200ppm、一氧化碳为0～500ppm、挥发性有机化合物为0～1000ppm。
10.沥青多种有害气体室内检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的检测装置进行，具体包括以下步骤：
1)将一定质量的沥青置于三口烧瓶中，分别将三口烧瓶的排气口，进气口与导气管连接，同时调节搅拌器置于三口烧瓶内适当位置处，以保证其气密性良好；
2)关闭三口烧瓶进、出气口阀门，接通电源，使沥青加热至测试温度；
3)在洁净空气中标定泵吸式气体分析仪，并将其置于检测密闭箱中；
4)当沥青温度稳定至测试温度后，调节搅拌器按设定搅拌速率，根据实际需求打开三通阀门，选择内循环或可控开放式的测试模式，打开泵吸式气体分析仪，进行实时记录与检测。
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