CN114018774A - 火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，包括燃烧室，该燃烧室内设燃烧器，燃烧室的上端出口与排烟管道连通，排烟管道的出口与烟气处理装置连通；燃烧室上设第一观测窗口，在正对该第一观测窗口的位置设有第一红外光谱仪，第一红外光谱仪与第一电脑电连接；排烟管道上设第二观测窗口，在正对该第二观测窗口的位置设有第二红外光谱仪，第二红外光谱仪与第二电脑电连接；还包括烟尘烟气测试仪和颗粒物采集器，该烟尘烟气测试仪和颗粒物采集器分别通过采样管与排烟管道连通。本发明实现了对燃烧火焰产生烟气释放的全过程进行监测，最终通过火焰与烟气的耦合，探究火焰的产生与烟气的释放关系，作为火灾反演模型验证的依据。
Description
技术领域
本发明涉及火灾监测技术领域，具体涉及一种火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台。
背景技术
氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物等温室气体的排放带来全球气候变化问题，各种自然灾害的发生都有可能与全球气候的变化有重要的联系，为人类社会带来了巨大影响。据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据，至本世纪末全球升温控制在1.5℃的可能性已极小，为了守住2℃的升温红线，需要全球在将来的30年内快速达到碳中和(碳中和，指在一定时间内，人类活动直接和间接排放的碳总量与通过植树造林、工业固碳等吸收碳的碳总量相互抵消，实现碳“净零排放”)。在全球气候变化形势越来越严峻的背景下，油料火灾、化学品火灾这类不稳定火灾因素时有发生，该类火灾温室气体排放的总量不容忽视。
火灾特征污染物是探测识别该类型火灾的主要依据，并为评估其污染危害提供依据，目前的监测平台主要是对火焰热辐射和火焰光谱进行分析，其不能对火灾产生的烟气进行监测分析，无法探究火焰与烟气的耦合关系，因此其对火灾特征污染物的识别与定量反演的准确性和真实性较差，急需进行改进。
发明内容
针对目前存在的技术问题，本发明提供一种火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，包括燃烧室，该燃烧室内设燃烧器，所述燃烧室的上端出口与排烟管道连通，所述排烟管道的出口与烟气处理装置连通；
所述燃烧室上设第一观测窗口，在正对该第一观测窗口的位置设有第一红外光谱仪，所述第一红外光谱仪与第一电脑电连接；
所述排烟管道上设第二观测窗口，在正对该第二观测窗口的位置设有第二红外光谱仪，所述第二红外光谱仪与第二电脑电连接；
还包括烟尘烟气测试仪和颗粒物采集器，该烟尘烟气测试仪和颗粒物采集器分别通过采样管与所述排烟管道连通。
上述技术方案，通过发烟燃烧品的燃烧，可对燃烧火焰和排气管道内的烟气分别进行光谱监测，同时通过烟尘烟气测试仪自动测量烟气动压、烟气静压、流速、流量计前压力、流量计前温度、烟气温度、含湿量、O2、SO2、CO、NO、NO2、CO2浓度等参数，通过颗粒物采集器采集烟气中的颗粒物自动分析测定，以测量烟气中因为燃烧热解产生的悬浮微粒，比如焦油颗粒、炭黑颗粒、未完全燃尽的分解物、冷凝的微小颗粒等，实现了对燃烧火焰产生烟气释放的全过程进行监测，烟尘烟气分析仪和颗粒物采集器得到的数据，还可以作为训练模型参数的数据源，最终通过火焰与烟气的耦合，探究火焰的产生与烟气的释放关系、分析烟气中特征气体污染物、颗粒物的分布与浓度，作为火灾反演模型验证的依据，真实性和准确性较高。
优选的，还包括热电偶，该热电偶通过采样管与所述排烟管道连通。
优选的，所述烟气处理装置包括箱体，该箱体内设有碱性溶液池和与该碱性溶液池连通的安装管，该安装管的上端穿过所述箱体的上端面后与所述排烟管道的出口连通，所述安装管内沿竖直方向间隔设置有上层活性炭吸附层和下层活性炭吸附层，位于所述下层活性炭吸附层与所述上层活性炭吸附层之间的位置设有吸烟风扇。
该方案，烟气经过吸烟风扇的抽取，经过上层活性炭吸附层完成第一遍吸附过滤，烟气顺势进入下层活性炭吸附层的作用为防潮与二次吸附，剩余烟气进入碱性溶液池进行烟气处理。
优选的，在所述碱性溶液池的上端盖板处设有导管，该导管的一端与所述碱性溶液池连通，另一端伸出所述箱体。
该方案，如若烟气未被碱性溶液池完全吸收，烟气会通过导管排出并给出提示，这时需要重新更换碱性溶液池的液体，或者更换新的更好的溶融液。
优选的，所述吸烟风扇的中心转轴上分布有三层叶片。
优选的，所述安装管的管径与所述排烟管道的管径大小相同。
优选的，所述第一观测窗口和第二观测窗口均由耐高温的石英玻璃制成。与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明实现了对燃烧火焰产生烟气释放的全过程进行监测，烟尘烟气分析仪和颗粒物采集器得到的数据，可以作为训练模型参数的数据源，最终通过火焰与烟气的耦合，探究火焰的产生与烟气的释放关系、分析烟气中特征气体污染物、颗粒物的分布与浓度，作为火灾反演模型验证的依据，真实性和准确性较高。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如附图1所示的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，包括燃烧室1，燃烧室1提供正常的燃烧环境，该燃烧室1内设燃烧器2，燃烧品包括市面上常见的汽油柴油、航空原油、苯乙烯等脂类醇类烃类化学品，燃烧室1的上端出口与排烟管道3连通，排烟管道3的出口与烟气处理装置连通，将燃烧产生的废气、烟气等通过烟气处理装置处理。
在燃烧室1上设第一观测窗口71，在正对该第一观测窗口71的位置设有第一红外光谱仪81，第一红外光谱仪81与第一电脑91电连接；排烟管道3上设第二观测窗口72，在正对该第二观测窗口72的位置设有第二红外光谱仪82，第二红外光谱仪82与第二电脑92电连接；第一红外光谱仪81和第二红外光谱仪82均为傅里叶变换红外光谱仪，其光谱范围在350-8300cm-1，仪器的视场角为10°，分辨率4cm-1。第一观测窗口71和第二观测窗口72均由耐高温的石英玻璃制成，然后嵌装在相应位置。第一电脑91和第二电脑92上均安装有相应的扫描分析软件，可分别对火焰光谱和烟气光谱进行记录分析。
还包括烟尘烟气测试仪4、颗粒物采集器5和热电偶31，该烟尘烟气测试仪4、颗粒物采集器5和热电偶31分别通过采样管与排烟管道3连通。
烟尘烟气测试仪4主要功能为通过采样管采样直读与分析，自动测量烟气动压、烟气静压、流速、流量计前压力、流量计前温度、烟气温度、含湿量、O2、SO2、CO、NO、NO2、CO2浓度等参数。
颗粒物采集器5测量烟气中因为燃烧热解产生的悬浮微粒，比如焦油颗粒、炭黑颗粒、未完全燃尽的分解物、冷凝的微小颗粒，内置PM2.5、PM10、总悬浮颗粒物等采样功能，采集烟气中的颗粒物自动分析测定。
烟气处理装置包括箱体60，该箱体60内设有碱性溶液池65和与该碱性溶液池65连通的安装管61，安装管61沿竖直方向设置，该安装管61的上端穿过箱体60的上端面后与排烟管道3的出口连通，安装管61的管径与排烟管道3的管径大小相同，安装管61内沿竖直方向间隔设置有上层活性炭吸附层62和下层活性炭吸附层64，位于下层活性炭吸附层64与上层活性炭吸附层62之间的位置设有吸烟风扇63，本实施例中吸烟风扇63的中心转轴上分布有三层叶片，吸力更大。
在碱性溶液池65的上端盖板处还设有导管66，该导管66的一端与碱性溶液池65连通，另一端伸出箱体60。
以上描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：包括燃烧室(1)，该燃烧室(1)内设燃烧器(2)，所述燃烧室(1)的上端出口与排烟管道(3)连通，所述排烟管道(3)的出口与烟气处理装置连通；
所述燃烧室(1)上设第一观测窗口(71)，在正对该第一观测窗口(71)的位置设有第一红外光谱仪(81)，所述第一红外光谱仪(81)与第一电脑(91)电连接；
所述排烟管道(3)上设第二观测窗口(72)，在正对该第二观测窗口(72)的位置设有第二红外光谱仪(82)，所述第二红外光谱仪(82)与第二电脑(92)电连接；
还包括烟尘烟气测试仪(4)和颗粒物采集器(5)，该烟尘烟气测试仪(4)和颗粒物采集器(5)分别通过采样管与所述排烟管道(3)连通。
2.根据权利要求1所述的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：还包括热电偶(31)，该热电偶(31)通过采样管与所述排烟管道(3)连通。
3.根据权利要求1所述的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：所述烟气处理装置包括箱体(60)，该箱体(60)内设有碱性溶液池(65)和与该碱性溶液池(65)连通的安装管(61)，该安装管(61)的上端穿过所述箱体(60)的上端面后与所述排烟管道(3)的出口连通，所述安装管(61)内沿竖直方向间隔设置有上层活性炭吸附层(62)和下层活性炭吸附层(64)，位于所述下层活性炭吸附层(64)与所述上层活性炭吸附层(62)之间的位置设有吸烟风扇(63)。
4.根据权利要求3所述的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：在所述碱性溶液池(65)的上端盖板处设有导管(66)，该导管(66)的一端与所述碱性溶液池(65)连通，另一端伸出所述箱体(60)。
5.根据权利要求3所述的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：所述吸烟风扇(63)的中心转轴上分布有三层叶片。
6.根据权利要求3所述的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：所述安装管(61)的管径与所述排烟管道(3)的管径大小相同。
7.根据权利要求1所述的火焰、烟气一体化光谱识别与分析平台，其特征在于：所述第一观测窗口(71)和第二观测窗口(72)均由耐高温的石英玻璃制成。
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- 2021-11-03 CN CN202111295879.3A patent/CN114018774A/zh active Pending
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