CN113624906A - 一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统及方法，本系统包括颗粒物检测系统和气体检测系统；颗粒物检测系统包括设在第二腔室内的第一腔室、能够穿入第一腔室和第二腔室内的注液管道和毒气探测针，第一腔室的底板上设有磁力搅拌棒和下孔洞；所述下孔洞的下方设有与其对应的可控温升降台；气体检测系统包括第二腔室、与毒气探测针电性连接的气体分析仪以及若干气体传感器；本发明将颗粒物制成悬浊液，能够实现颗粒物和有毒有害气体的零损失检测；能够实现不同燃烧温度、不同的氧气浓度对可燃物燃烧的影响，同时通过智能天平监测可燃物质量变化，可研究任意时刻可燃物质量变化与颗粒物及有毒有害气体释放的关系。
Description
技术领域
本发明涉及有害气体检测技术领域，具体涉及一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统及方法。
背景技术
可燃性物质燃烧产生的颗粒物和有毒有害气体是大气中的主要的污染物之一，其中可吸入颗粒物目前是全国大部分地区的首要污染物。我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，燃煤机组发电在我国一直占主导地位.煤燃烧产生大量颗粒物和有毒有害气体，对人体、环境和生态系统危害极大。
为了能更好的对燃烧产生的颗粒物和有毒有害气体进行防治，对产生颗粒物和有毒有害气体的精确检测变的尤为重要。目前燃烧烟气检测系统有直接采样检测系统和稀释通道采样检测系统。直接采样检测系统是按等速采样原理，经过采样孔将烟尘采样管插到烟道之后，抽取一定的烟尘中的气体，然后在采样管的滤筒上捕集烟气中的颗粒物，根据抽取的气体量与颗粒物的量之间的关系来计算排放的烟气中的颗粒物的浓度。稀释通道采样检测系统是将燃烧产生的高温烟气在稀释通道内与洁净空气充分混合进行稀释，并冷却至大气环境温度，稀释冷却后的混合气体进入停留室，停留一段时间后颗粒物被采样器按一定粒度捕集进而计算颗粒物的浓度。直接采样检测系统和稀释通道采样检测系统由于部分燃烧颗粒物在燃烧腔室以及系统管道内壁的附着，误差难以避免，只能大概的计算燃烧颗粒物的浓度。此外，目前的检测系统都是颗粒物检测和有毒有害气体检测单独进行，过程繁琐。
因此，鉴于以上问题，有必要提出一种可燃性物质燃烧产生颗粒物及有毒有害气体零损失检测系统。对可燃性物质燃烧产生颗粒物及有毒有害气体同时进行零损失检测，进而为大气中颗粒物及有毒有害气体的防护提供科学指导。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统及方法，其能够零损失精确检测燃烧产生的颗粒物及有毒有害气体浓度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，包括颗粒物检测系统和气体检测系统；所述颗粒物检测系统包括设在第二腔室内的第一腔室、能够穿入第一腔室和第二腔室内的注液管道和毒气探测针，所述第一腔室的底板上设有磁力搅拌棒和下孔洞；所述下孔洞的下方设有与其对应的可控温升降台，所述可控温升降台的高温圆盘设在智能天平上，所述智能天平固定在第二腔室的底板上；所述气体检测系统包括第二腔室、与毒气探测针电性连接的气体分析仪以及若干气体传感器；所述气体传感器设在第二腔室上端并且与其内腔相通。
优选地，所述可控温升降台包括高温圆盘以及与其电性连接的温度控制仪，所述高温圆盘通过升降杆固定在智能天平上。
优选地，所述第一腔室采用透气防水材料制作，第一腔室内燃烧产生的有毒有害气体能够扩散到第二腔室，燃烧产生的颗粒物附着在第一腔室内壁。
优选地，所述第一腔室设在第二腔室中心，所述气体传感器均布在第二腔室的四个角上。
优选地，所述第一腔室和第二腔室的顶板上分别开有供注液管道穿过的上孔洞，所述第一腔室和第二腔室其中一侧板上分别开有供毒气探测针穿过的侧孔洞，所述上孔洞、侧孔洞以及下孔洞上均设有闭合开关，密封性良好。
本发明还提供一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测方法，具体包括以下步骤：
S1、在高温圆盘上放置可燃物，打开下孔洞上开关将高温圆盘升入第一腔室内并闭合开关；将毒气探测针插入第一腔室内；
S2、通过温度控制仪调节高温圆盘温度引燃可燃物，同时智能天平实时监测并记录可燃物的质量变化；燃烧过程中将毒气探测针时刻检测并记录有毒有害气体成分及浓度变化；
S3、燃烧结束后通过温度控制仪调节高温圆盘温度至零度，打开下孔洞并降低高温圆盘至第一腔室外部，关闭下孔洞上开关；
S4、注液管道进入第一腔室并开始注液，促使第一腔室内壁燃烧产生的颗粒物与液体混合形成悬浊液，注液完成后取出注液管道并关闭上孔洞开关；
S5、打开磁力搅拌棒使其旋转促使第一腔室内含有颗粒物的悬浊液均匀混合，然后关闭磁力搅拌棒开始计算全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度，即可燃物燃烧产生颗粒物各个粒径的浓度。
S6、调节高温圆盘温度、调节第二腔室里氧气的浓度，重复步骤S1-S5继续检测不同燃烧温度、不同氧气浓度下可燃物燃烧颗粒物和有毒有害气体的释放量。
优选地，步骤S5中，计算全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度方法为：从总体积为L的悬浊液中取出体积为L1的部分悬浊液，利用光散射法算出体积为L1悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度，再乘以系数L/L1，得出全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度：计算公式为：
其中L为总悬浊液的体积；L1为样本悬浊液的体积；ci为全部悬浊液中不同粒径颗粒物的浓度；ci1为L1升悬浊液中不同粒径颗粒物的浓度。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用与颗粒物不溶的液体收集燃烧产生的颗粒物并制成悬浊液，用光散射法检测颗粒物浓度，避免了燃烧颗粒物附着第一腔室内壁和管道的损失，实现了颗粒物和有毒有害气体的零损失检测。
(2)本发明通过控制高温圆盘的温度和密闭第二腔室内氧气的浓度，可以实现不同燃烧温度、不同的氧气浓度对可燃物燃烧的影响，实验结果更加全面。
(3)本发明用智能天平实时监测并储存可燃物质量变化，进而可以研究任意时刻可燃物质量变化与颗粒物及有毒有害气体释放的关系。
(4)本发明中采用多个气体传感器从多个方向对燃烧产生的有毒有害气体进行监测，实验结果更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一腔室；2-磁力搅拌棒；3-注液管道；4-下孔洞；5-上孔洞；6-第二腔室；7-高温圆盘；8-升降杆；9-智能天平；10-温度控制仪；11-气体传感器；13-毒气测探针；14-气体分析仪；15-侧孔洞。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，包括颗粒物检测系统和气体检测系统；所述颗粒物检测系统包括设在第二腔室6内的第一腔室1、能够穿入第一腔室1和第二腔室6内的注液管道3和毒气探测针13，所述第一腔室1的底板上设有磁力搅拌棒2和下孔洞4；所述下孔洞4的下方设有与其对应的可控温升降台，所述可控温升降台的高温圆盘7设在智能天平9上，所述智能天平9固定在第二腔室6的底板上；所述气体检测系统包括第二腔室6、与毒气探测针13电性连接的气体分析仪14以及若干气体传感器11；所述气体传感器11设在第二腔室6上端并且与其内腔相通。
所述可控温升降台包括高温圆盘7以及与其电性连接的温度控制仪10，所述高温圆盘7通过升降杆8固定在智能天平9上。
所述第一腔室1采用透气防水材料制作，第一腔室1内燃烧产生的有毒有害气体能够扩散到第二腔室6，燃烧产生的颗粒物附着在第一腔室1内壁。
所述第一腔室1设在第二腔室6中心，所述气体传感器11均布在第二腔室6的四个角上。
所述第一腔室1和第二腔室6的顶板上分别开有供注液管道3穿过的上孔洞5，所述第一腔室1和第二腔室6其中一侧板上分别开有供毒气探测针13穿过的侧孔洞15，所述上孔洞5、侧孔洞15以及下孔洞4上均设有闭合开关，密封性良好。
本发明实施例还提供一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测方法，具体包括以下步骤：
S1、在高温圆盘7上放置可燃物，打开下孔洞4上开关将高温圆盘7升入第一腔室1内并闭合开关；将毒气探测针13插入第一腔室1内；
S2、通过温度控制仪10调节高温圆盘7温度引燃可燃物，同时智能天平9实时监测并记录可燃物的质量变化；燃烧过程中将毒气探测针13时刻检测并记录有毒有害气体成分及浓度变化；
S3、燃烧结束后通过温度控制仪10调节高温圆盘7温度至零度，打开下孔洞4并降低高温圆盘7至第一腔室1外部，关闭下孔洞4上开关；
S4、注液管道3进入第一腔室1并开始注液，促使第一腔室1内壁燃烧产生的颗粒物与液体混合形成悬浊液，注液完成后取出注液管道3并关闭上孔洞5开关；
S5、打开磁力搅拌棒2使其旋转促使第一腔室1内含有颗粒物的悬浊液均匀混合，然后关闭磁力搅拌棒2开始计算全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度，即可燃物燃烧产生颗粒物各个粒径的浓度。
计算全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度方法为：从总体积为L的悬浊液中取出体积为L1的部分悬浊液，利用光散射法算出体积为L1悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度，再乘以系数L/L1，得出全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度：计算公式为：
其中L为总悬浊液的体积；L1为样本悬浊液的体积；ci为全部悬浊液中不同粒径颗粒物的浓度；ci1为L1升悬浊液中不同粒径颗粒物的浓度。
S6、调节高温圆盘7温度、调节第二腔室6里氧气的浓度，重复步骤S1-S5继续检测不同燃烧温度、不同氧气浓度下可燃物燃烧颗粒物和有毒有害气体的释放量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，其特征在于，包括颗粒物检测系统和气体检测系统；所述颗粒物检测系统包括设在第二腔室(6)内的第一腔室(1)、注液管道(3)以及毒气探测针(13)，注液管道(3)和毒气探测针(13)均能够穿入第一腔室(1)和第二腔室(6)内，所述第一腔室(1)的底板上设有磁力搅拌棒(2)和下孔洞(4)；所述下孔洞(4)的下方设有与其对应的可控温升降台，所述可控温升降台上的高温圆盘(7)设在智能天平(9)上，所述智能天平(9)固定在第二腔室(6)的底板上；所述气体检测系统包括第二腔室(6)、与毒气探测针(13)电性连接的气体分析仪(14)以及若干气体传感器(11)；所述气体传感器(11)设在第二腔室(6)上端并且与其内腔相通。
2.如权利要求1所述的一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，其特征在于，所述可控温升降台包括高温圆盘(7)以及与其电性连接的温度控制仪(10)，所述高温圆盘(7)通过升降杆(8)固定在智能天平(9)上。
3.如权利要求1所述的一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，其特征在于，所述第一腔室(1)采用透气防水材料制作，第一腔室(1)内燃烧产生的有毒有害气体能够扩散到第二腔室(6)，燃烧产生的颗粒物附着在第一腔室(1)内壁。
4.如权利要求1所述的一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，其特征在于，所述第一腔室(1)设在第二腔室(6)中心，所述气体传感器(11)均布在第二腔室(6)的四个角上。
5.如权利要求1所述的一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测系统，其特征在于，所述第一腔室(1)和第二腔室(6)的顶板上分别开有供注液管道(3)穿过的上孔洞(5)，所述第一腔室(1)和第二腔室(6)其中一侧板上分别开有供毒气探测针(13)穿过的侧孔洞(15)，所述上孔洞(5)、侧孔洞(15)以及下孔洞(4)上均设有闭合开关，密封性良好。
6.一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、在高温圆盘(7)上放置可燃物，打开下孔洞(4)上开关将高温圆盘(7)升入第一腔室(1)内并闭合开关；将毒气探测针(13)插入第一腔室(1)内；
S2、通过温度控制仪(10)调节高温圆盘(7)温度引燃可燃物，同时智能天平(9)实时监测并记录可燃物的质量变化；燃烧过程中将毒气探测针(13)时刻检测并记录有毒有害气体成分及浓度变化；
S3、燃烧结束后通过温度控制仪(10)调节高温圆盘(7)温度至零度，打开下孔洞(4)并降低高温圆盘(7)至第一腔室(1)外部，关闭下孔洞(4)上开关；
S4、注液管道(3)进入第一腔室(1)并开始注液，促使第一腔室(1)内壁燃烧产生的颗粒物与液体混合形成悬浊液，注液完成后取出注液管道(3)并关闭上孔洞(5)开关；
S5、打开磁力搅拌棒(2)使其旋转促使第一腔室(1)内含有颗粒物的悬浊液均匀混合，然后关闭磁力搅拌棒(2)开始计算全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度，即可燃物燃烧产生颗粒物各个粒径的浓度。
S6、调节高温圆盘(7)温度、调节第二腔室(6)里氧气的浓度，重复步骤S1-S5继续检测不同燃烧温度、不同氧气浓度下可燃物燃烧颗粒物和有毒有害气体的释放量。
7.如权利要求6所述的一种燃烧颗粒物及有害气体零损失检测方法，其特征在于，步骤S5中，计算全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度方法为：从总体积为L的悬浊液中取出体积为L1的部分悬浊液，利用光散射法算出体积为L1悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度，再乘以系数L/L1，得出全部悬浊液中颗粒物各个粒径的浓度：计算公式为：
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