CN113341117A

CN113341117A - 一种沥青烟生成-富集装置及安装使用方法

Info

Publication number: CN113341117A
Application number: CN202110747315.2A
Authority: CN
Inventors: 李萍; 王盟; 陈修乐; 林梅; 念腾飞; 雷雨涛; 杨文峰; 李竞高
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2021-09-03

Abstract

一种沥青烟生成‑富集装置及安装使用方法，沥青烟生成‑富集装置包括沥青烟生成部分、沥青烟富集部分、尾气处理部分；所述沥青烟生成部分包括试验箱、推拉门、温控仪、进气管、出气管、送气机、送气机变频器、加热板、沥青皿、水雾加湿口、进水管、湿度控制仪、水箱。所述沥青烟富集部分包括制冷机构、直玻璃管、滤管、玻璃导管、橡胶塞、聚丙烯纤维滤膜。所述尾气处理部分包括吸收瓶、橡胶瓶塞、L形玻璃导管、防倒吸漏斗、橡胶连接管。安装使用方法步骤如下：（1）沥青烟富集部分的组合安装。（2）尾气处理部分的安装连接。（3）沥青烟生成‑富集装置各部分位置高度的调节。（4）皿盘规格的选定。（5）气流湿度等因素的设定。

Description

一种沥青烟生成-富集装置及安装使用方法

技术领域

本发明涉及沥青技术领域，涉及沥青烟生成-富集装置及安装使用技术。

背景技术

沥青混合料因其诸多优势被广泛应用于各等级道路路面铺筑中，但由于石油沥青自身性质，高温施工过程中会释放大量高危害性烟气。沥青烟不仅能造成环境污染，还对周围工作人员健康造成威胁，因此对于沥青烟的相关研究越来越受到人们的重视。

研究沥青烟的首要工作即对沥青产烟规律进行探索，为此，研究人员根据目的导向开发了多种沥青烟生成-富集装置。现有装置虽能一定程度实现沥青产烟和富集需求，然而存在的诸多不足在一定程度限制了沥青烟研究的发展，现将既有装置存在的不足总结如下：（1）温度可控性低，现有沥青烟生成装置多采用电炉丝对盛样瓶进行加热，开放空间内样品加热极易受环境因素的影响，温度波动性大；（2）气密性难以保证，由于自研装置整体性较弱，沥青烟生成-富集装置内部多为导气管相连，接口众多造成气密性检查工作量巨大且不易保证；（3）沥青烟富集装置不合理，既有沥青烟富集装置多采用填充致密材料的玻璃集气瓶作为烟样收集主体，由于富集装置自重大、构造复杂、样本富集效率低以及易于受环境污染的影响，所得试验结果可靠性较差；（4）试验可控制变量不全面，受条件限制，诸多试验仅考虑部分因素对沥青产烟量的影响，所得结果不具有普遍性；（5）空间-时间利用率低，既有试验受制于试验装置缺陷和自动化控制不足，无法实现时间变量下的数据综合利用，一组试验仅能获取一个数据，试验效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种沥青烟生成-富集装置及安装使用方法。

本发明是一种沥青烟生成-富集装置及安装使用方法，沥青烟生成-富集装置，包括沥青烟产生部分、沥青烟富集部分、尾气处理部分，所述沥青烟生成部分包括试验箱14、推拉门9、送气机5、加热板25、沥青皿26、水雾加湿口27、进水管11、水箱10、湿度控制仪13；所述试验箱14外部设置有温控仪8、推拉门9，进气管4及出气管3，所述进气管4与送气机5连接，所述送气机5上设置有送气机变频器6，所述加热板25设置于试验箱14内部，且其上部放置有沥青皿26，所述水雾加湿口27设置在试验箱14的内壁上，并与试验箱14外部的进水管11连接，所述进水管11与水箱10连接，所述水箱10上部设置有湿度控制仪13。

所述沥青烟富集部分包括制冷机构39、收集管1、环形卡槽40、固定环形卡扣38；所述收集管1设置于沥青烟富集部分外环的空腔内，所述制冷装置39设置于沥青烟富集部分的中间空腔位置，且富集部分的外部设置有环形卡槽40及固定环形卡扣38。

所述尾气处理部分包括吸收瓶19、橡胶瓶塞20、L形玻璃导管21、玻璃出气管28、防倒吸漏斗22、橡胶连接管一23；所述吸收瓶19瓶口设置有橡胶瓶塞20，所述橡胶瓶塞20留有圆孔便于L形玻璃导管21和玻璃出气管28伸入，所述L形玻璃导管21伸出瓶身部分的末端与橡胶连接管一23连接，其瓶内部分末端与防倒吸漏斗22连接。

以上所述的沥青烟生成-富集装置的安装使用方法，其步骤为：

步骤（1）裁剪所需大小及厚度的聚丙烯纤维滤膜34，将聚丙烯纤维滤膜34缠裹于备好的滤管31上，再将裹附有聚丙烯纤维滤膜34的滤管31与玻璃导管一29、玻璃导管二33连接并与橡胶塞一30和橡胶塞二32固定，再次将其与直玻璃管35组合，安装完毕后将收集管1安装于沥青烟富集部分外环的空腔内，根据试验所需决定放置收集管1的数量，待收集管1安装好，通过底部的环形卡槽40和上部的固定环形卡扣38对分离组合部分进行固定；

步骤（2）将防倒吸漏斗22与L形玻璃导管21连接，并通过橡胶瓶塞20予以固定，与此同时，将玻璃出气管28固定于橡胶瓶塞20上，随后将其安装于吸收瓶19内，固定好后将吸收瓶19安装于立架竖杆15顶部的固定卡槽18内；

步骤（3）转动固定旋钮16调节沥青烟富集部分至所需位置，将橡胶连接管二32分别与出气管38和收集管1连接，再将橡胶连接管一23分别收集管1和L形玻璃导管21连接；

步骤（4）根据试验变量所需选定皿盘36的规格，将选定的皿盘36与带卡槽把手37组合，提前将沥青样本加热至设计温度，与此同时，调节温控仪8至所需温度，待试验箱14内温度稳定于设定值时，开启推拉门9将沥青皿26放置于加热板25上，关闭试验箱14；

步骤（5）调节送气机变频器6至稳定，根据设计湿度要求，调节湿度控制仪13至所需湿度值，试验开始；

步骤（6）第一组变量结束后，若需进行等阶变量试验时，关闭送气机变频器6，拆卸并重新连接橡胶连接管一23和橡胶连接管二32，依次重复操作直至试验完成。

本发明的有益效果是：

（1）本发明装置工作时，在封闭的试验箱内通过加热板对盛样瓶进行加热，温度可控性好。

（2）本发明装置的沥青烟产生部分密闭性好，受到外界干扰小，能准确控制不同因素对沥青产烟量的影响，且产生的烟气不会外泄到环境中，减少了对环境的污染，同时也避免了有害物质对试验人员身体健康造成的危害。

（3）本发明沥青烟富集部分特点如下：1）滤管质量轻，易于低质量烟气定量检测；2）构造简单，拆卸便捷，便于后期样本回收检测；3）冷阱降温，极大提高滤膜富集效率，准确表征沥青产烟量。

（4）本发明在既有自制装置考虑的基础上，加入湿度、沥青暴露面积作为影响因素，充分考虑了工程中不同环境下沥青产烟影响因素。

（5）本发明沥青烟烟气富集部分的分隔组合设计，使得试验工作量骤降，一组试验材料即可以获得多组变量下的试验结果，省时省材。

（6）本发明尾气处理部分，采用吸收瓶进行吸收，不仅定量地收集了烟气中的轻组分，还有效的吸收了尾气，避免了对环境的污染，防倒吸漏斗的设置避免了吸收瓶中液体倒吸入收集管中，从而保证了试验的正常进行和试验结果的准确性。

附图说明

图1为本发明装置的整体示意图，图2为本发明装置的结构示意图，图3为本发明装置的沥青烟富集部分示意图，图4为本发明装置的沥青烟富集部分的剖视图，图5为本发明装置的收集管结构示意图，图6为本发明装置的部分规格沥青皿示意图，图7为本发明装置的环形卡扣整体示意图，图8为流速对沥青烟富集量影响规律图，图9为沥青皿盘规格对沥青烟富集量影响规律图，图10为温度对沥青烟富集量影响规律图，图11为湿度对沥青烟富集量影响规律图。附图标记及对应名称为：1-收集管、2-橡胶连接管二、 3-出气管、4-进气管、5-送气机、6-送气机变频器、7-立架底座、8-温控仪、9-推拉门、10-水箱、11-进水管、12-加湿器、13-湿度控制仪、14-试验箱、15-立架竖杆、16-固定旋钮、17-套管、18-固定卡槽、19-吸收瓶、20-橡胶瓶塞、21-L形玻璃导管、22-防倒吸漏斗、23-橡胶连接管一、24-立架横杆、25-加热板、26-沥青皿、27-水雾加湿口、28-玻璃出气管、29-玻璃导管一、30-橡胶塞一、31-滤管、32-橡胶塞二、33-玻璃导管二、34-聚丙烯纤维滤膜、35-直玻璃管、36-皿盘、37-带卡槽把手、38-固定环形卡扣、39-制冷机构、40-环形卡槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的说明，但不作为对本发明的限定。

如图1、图2、图3、图4和图7所示，本发明是一种沥青烟生成-富集装置及安装使用方法，沥青烟生成-富集装置，包括沥青烟生成部分、沥青烟富集部分、尾气处理部分，所述沥青烟生成部分包括试验箱14、推拉门9、送气机5、加热板25、沥青皿26、水雾加湿口27、进水管11、水箱10、湿度控制仪13。所述试验箱14外部设置有温控仪8、推拉门9，进气管4及出气管3，所述进气管4与送气机5连接，所述送气机5上设置有送气机变频器6，所述加热板25设置于试验箱14内部，且其上部放置有沥青皿26，所述水雾加湿口27设置在试验箱14的内壁上，并与试验箱14外部的进水管11连接，所述进水管11与水箱10连接，所述水箱10上部设置有湿度控制仪13。

所述沥青烟富集部分包括制冷机构39、收集管1、环形卡槽40、固定环形卡扣38。所述收集管1设置于沥青烟富集部分外环的空腔内，所述制冷装置39设置于沥青烟富集部分的中间空腔位置，且富集部分的外部设置有环形卡槽40及固定环形卡扣38。

所述尾气处理部分包括吸收瓶19、橡胶瓶塞20、L形玻璃导管21、玻璃出气管28、防倒吸漏斗22、橡胶连接管一23。所述吸收瓶19瓶口设置有橡胶瓶塞20，所述橡胶瓶塞20留有圆孔便于L形玻璃导管21和玻璃出气管28伸入，所述L形玻璃导管21伸出瓶身部分的末端与橡胶连接管一23连接，其瓶内部分末端与防倒吸漏斗22连接。

所述沥青烟富集部分与立架横杆24连接，所述立架横杆24通过设置有固定旋钮16的套管17与立架竖杆15连接，所述立架竖杆15上方设置有用于固定吸收瓶19的固定卡槽18，且底部与立架底座7连接，所述立架底座7上设置有送气机5、试验箱14和水箱10，所述出气管3与橡胶连接管二2连接，所述橡胶连接管二2与收集管1连接，所述收集管1与橡胶连接管一23连接，所述橡胶连接管一23与玻璃导管21连接。

如图5所示，所述收集管1包括直玻璃管35、橡胶塞一30、橡胶塞二32、玻璃导管一29、玻璃导管二33、滤管31、聚丙烯纤维滤膜34。所述滤管31设置于直玻璃管35内，且上面裹有聚丙烯纤维滤膜34，所述直玻璃管35两端设置有橡胶塞一30和橡胶塞二32，其分别与玻璃导管一29和玻璃导管二33连接。

如图5所示，所述滤管31呈杯状，上部留有圆孔便于玻璃导管21伸入，且设置有均匀的孔洞并裹有聚丙烯纤维滤膜34。

如图3、图4和图7所示，沥青烟富集部分的分离组合部分底由底部的环形卡槽40和上部的固定环形卡扣38共同固定。

如图6所示，所述沥青皿26包括皿盘36和带卡槽把手37，所述皿盘36分为不同规格，可根据所需选择皿盘36的规格。

本发明的沥青烟生成-富集装置的安装使用方法，其步骤为：

（1）裁剪所需大小及厚度的聚丙烯纤维滤膜34，将聚丙烯纤维滤膜34缠裹于备好的滤管31上，再将裹附有聚丙烯纤维滤膜34的滤管31与玻璃导管一29、玻璃导管二33连接并与橡胶塞一30和橡胶塞二32固定，再次将其与直玻璃管35组合，安装完毕后将收集管1安装于沥青烟富集部分外环的空腔内，根据试验所需决定放置收集管1的数量，待收集管1安装好，通过底部的环形卡槽40和上部的固定环形卡扣38对分离组合部分进行固定；

（2）将防倒吸漏斗22与L形玻璃导管21连接，并通过橡胶瓶塞20予以固定，与此同时，将玻璃出气管28固定于橡胶瓶塞20上，随后将其安装于吸收瓶19内，固定好后将吸收瓶19安装于立架竖杆15顶部的固定卡槽18内；

（3）转动固定旋钮16调节沥青烟富集部分至所需位置，将橡胶连接管二32分别与出气管38和收集管1连接，再将橡胶连接管一23分别收集管1和L形玻璃导管21连接；

（4）根据试验变量所需选定皿盘36的规格，将选定的皿盘36与带卡槽把手37组合，提前将沥青样本加热至设计温度，与此同时，调节温控仪8至所需温度，待试验箱14内温度稳定于设定值时，开启推拉门9将沥青皿26放置于加热板25上，关闭试验箱14；

（5）调节送气机变频器6至稳定，根据设计湿度要求，调节湿度控制仪13至所需湿度值，试验开始；

（6）第一组变量结束后，若需进行等阶变量试验时，关闭送气机变频器6，拆卸并重新连接橡胶连接管一23和橡胶连接管二32，依次重复操作直至试验完成。

参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通操作人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

实施例一：

根据图1~图7示意图将该发明装置组装，选定规格为400cm³的沥青皿盘，将温度设定为150℃，湿度设置为40%，流速分别为2L/min、4 L/min、6 L/min、8 L/min、10 L/min进行60min试验，结果如表1所示，流速对沥青烟富集量影响规律见附图8。

表1 流速与沥青烟富集量关系：

。

实施例二：

依据实施例一的试验结果，将流速设定为6L/min，温度设定为150℃，湿度设置为40%，沥青皿盘分别选用200 cm³、400 cm³、600 cm³、800 cm³、1000 cm³进行60min试验，结果如表2所示，沥青皿盘规格对沥青烟富集量影响规律见附图9。

表2 沥青皿盘规格与沥青烟富集量关系：

注:沥青皿盘规格所对应的面积已知。

实施例三：

根据实施例一及实施例二试验结果中的有效变量，选定沥青皿规格为1000 cm³的沥青皿盘，湿度设置为40%，流速为6L/min，温度分别为135℃、140℃、145℃、150℃、155℃进行60min试验，结果如表3所示，温度对沥青烟富集量影响规律见附图10。

表3 温度与沥青烟富集量关系：

。

实施例四：

依据上述试验结果，选定沥青皿规格为1000 cm³的沥青皿盘，温度设置为150℃，流速设置为6L/min，湿度分别为20%、30%、40%、50%、60%进行60min试验，结果如表4所示，湿度对沥青烟富集量影响规律见附图11。

表4 湿度与沥青烟富集量关系：

以上实例仅为本发明装置的部分功能及操作，由实例试验结果可知，不同因素对于产烟量的影响具有明显的规律性，说明本发明能较准确的模拟实际环境中的多因素对沥青产烟的影响。

Claims

1.一种沥青烟生成-富集装置，包括沥青烟产生部分、沥青烟富集部分、尾气处理部分，其特征在于：所述沥青烟生成部分包括试验箱（14）、推拉门（9）、送气机（5）、加热板（25）、沥青皿（26）、水雾加湿口（27）、进水管（11）、水箱（10）、湿度控制仪（13）；所述试验箱（14）外部设置有温控仪（8）、推拉门（9），进气管（4）及出气管（3），所述进气管（4）与送气机（5）连接，所述送气机（5）上设置有送气机变频器（6），所述加热板（25）设置于试验箱（14）内部，且其上部放置有沥青皿（26），所述水雾加湿口（27）设置在试验箱（14）的内壁上，并与试验箱（14）外部的进水管（11）连接，所述进水管（11）与水箱（10）连接，所述水箱（10）上部设置有湿度控制仪（13）；

所述沥青烟富集部分包括制冷机构（39）、收集管（1）、环形卡槽（40）、固定环形卡扣（38）；所述收集管（1）设置于沥青烟富集部分外环的空腔内，所述制冷装置（39）设置于沥青烟富集部分的中间空腔位置，且富集部分的外部设置有环形卡槽（40）及固定环形卡扣（38）；

所述尾气处理部分包括吸收瓶（19）、橡胶瓶塞（20）、L形玻璃导管（21）、玻璃出气管（28）、防倒吸漏斗（22）、橡胶连接管一（23）；所述吸收瓶（19）瓶口设置有橡胶瓶塞（20），所述橡胶瓶塞（20）留有圆孔便于L形玻璃导管（21）和玻璃出气管（28）伸入，所述L形玻璃导管（21）伸出瓶身部分的末端与橡胶连接管一（23）连接，其瓶内部分末端与防倒吸漏斗（22）连接。

2.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置，其特征在于：所述滤管（31）呈杯状，上部留有圆孔便于玻璃导管（21）伸入，且设置有均匀的孔洞并裹有聚丙烯纤维滤膜（34）。

3.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置，其特征在于：所述沥青烟富集部分外环分为可拆卸五部分，底部设置有环形卡槽（40），且上部设置有固定环形卡扣（38）。

4.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置，其特征在于：所述沥青皿（26）包括皿盘（36）和带卡槽把手（37）。

5.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置，其特征在于：所述烟气富集部分中间设置有制冷机构（39）。

6.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置，其特征在于：所述尾气处理部分，采用吸收瓶（19）进行吸收，且设置有防倒吸漏斗（22）。

7.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置，其特征在于：所述烟气富集部分的位置通过立架横杆（24）的套管（17）及固定旋钮（16）在立架竖杆（15）上移动实现。

8.根据权利要求1所述的沥青烟生成-富集装置的安装使用方法，其特征在于，其步骤为：

步骤（1）裁剪所需大小及厚度的聚丙烯纤维滤膜（34），将聚丙烯纤维滤膜（34）缠裹于备好的滤管（31）上，再将裹附有聚丙烯纤维滤膜（34）的滤管（31）与玻璃导管一（29）、玻璃导管二（33）连接并与橡胶塞一（30）和橡胶塞二（32）固定，再次将其与直玻璃管（35）组合，安装完毕后将收集管（1）安装于沥青烟富集部分外环的空腔内，根据试验所需决定放置收集管（1）的数量，待收集管（1）安装好，通过底部的环形卡槽（40）和上部的固定环形卡扣（38）对分离组合部分进行固定；

步骤（2）将防倒吸漏斗（22）与L形玻璃导管（21）连接，并通过橡胶瓶塞（20）予以固定，与此同时，将玻璃出气管（28）固定于橡胶瓶塞（20）上，随后将其安装于吸收瓶（19）内，固定好后将吸收瓶（19）安装于立架竖杆（15）顶部的固定卡槽（18）内；

步骤（3）转动固定旋钮（16）调节沥青烟富集部分至所需位置，将橡胶连接管二（32）分别与出气管（38）和收集管（1）连接，再将橡胶连接管一（23）分别收集管（1）和L形玻璃导管（21）连接；

步骤（4）根据试验变量所需选定皿盘（36）的规格，将选定的皿盘（36）与带卡槽把手（37）组合，提前将沥青样本加热至设计温度，与此同时，调节温控仪（8）至所需温度，待试验箱（14）内温度稳定于设定值时，开启推拉门（9）将沥青皿（26）放置于加热板（25）上，关闭试验箱（14）；

步骤（5）调节送气机变频器（6）至稳定，根据设计湿度要求，调节湿度控制仪（13）至所需湿度值，试验开始；

步骤（6）第一组变量结束后，若需进行等阶变量试验时，关闭送气机变频器（6），拆卸并重新连接橡胶连接管一（23）和橡胶连接管二（32），依次重复操作直至试验完成。