CN116972387B - 燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置及联合分析系统 - Google Patents

燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置及联合分析系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置及联合分析系统，该燃烧装置主要是由预混燃烧气体导流管、内焰发生座、氧化焰分离引导件、样品燃烧室构成；所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔。该燃烧装置利用氧化焰分离引导件的特殊构造，可以抑制烟尘的生成且将烟尘颗粒限制在特定燃烧区域，从而降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性。

Description

燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置及联 合分析系统
技术领域
本发明属于燃烧在线检测分析仪器技术领域，具体涉及一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置及联合分析系统，主要适用于燃烧量热、燃烧自由基原位在线监测，从而可对真实燃烧行为进行实时在线分析，定量表征材料的燃烧与阻燃性能，并能同时获取材料燃烧时的燃烧气相中间体及产物的精细化学结构信息和中间产物信息。
背景技术
燃烧是一种物质因剧烈氧化而发光、发热的现象，人类文明的每一步跨越式发展都与燃烧反应有着密切的关联。一百万年前，对自然界中明火的利用改变了远古人类的生活方式；三百年前，燃素说的提出预示了近代化学工业大门的开启；19世纪至20世纪的两次工业革命中的诸多关键发明都与燃烧息息相关；如今，从厨房用火到火电厂，从汽车到火箭，燃烧早已与人类生产生活密不可分。可惜的是，由于燃烧反应的高度复杂性，直到今天，我们对燃烧本质的认识与理解仍然非常肤浅。
燃烧过程是一个同时耦合流体流动、传热传质和化学物理变化的复杂过程。人们对燃烧科学的理解与认识主要建立在复杂多样的燃烧诊断技术之上，这些技术在揭示燃烧机理、验证燃烧理论，构建燃烧模型以及对燃烧过程的控制优化等方面做出巨大贡献。其中，基于光谱法的燃烧诊断技术因其表现出的优异的原位监测性能与非侵入性受到极大的关注，且已成功应用于气体燃料的燃烧中间体监测。然而，将其应用于固体/液体燃料燃烧监测时，却面临两个重要的挑战：(1)绝大多数固体/液体燃料相对稳定，需要辅助火焰来支持样品的连续热解和燃烧链反应的初始引发，而辅助火焰的引入将不可避免地导致对关键中间体发射光谱的强烈干扰。(2)由于固体/液体燃料的热解/气化反应与燃烧反应高度耦合，其燃烧总是形成扩散火焰，这往往会产生大量热碳颗粒(又称烟尘，如无特殊说明，本发明中的“热碳颗粒”和“烟尘”均代表一类物质)，这些烟尘将在燃烧区快速氧化，进而形成强烈且连续的热辐射光谱，这将掩盖了大多数关键中间体的发射谱带，导致发射光谱测试技术的失效。
随着材料科学的不断发展，有机高分子材料(又称聚合物，如无特殊说明，本发明中的“有机高分子材料”和“聚合物”均代表一类化合物)逐渐替代金属与无机非金属材料，广泛应用于化学建材、电子电气、交通运输、航天航空、采矿、日用家具、室内装饰等各个领域，成为现代人类生产生活中必不可少的一部分。可惜的是，大多数的聚合物燃点较低，燃烧时会释放大量的热、烟及有毒气体等，即使环境温度位于材料的着火点以下，也可能发生软化和变形，这都对人们的生命财产安全造成巨大威胁。一般来说，针对聚合物材料火安全问题主要存在两类有效的防控方法。一类是以火灾报警设备为代表的，基于聚合物燃烧前/时释放的关键特征信息，在火灾完全发展前实现对火情的迅速识别与快速处理，最大程度上降低火安全问题造成的灾害；另一种方法则是从材料本身出发，通过对聚合物燃烧机理/行为的分析，指导合成具有更低火灾风险或火灾危害的聚合物材料，尝试从源头上解决聚合物火安全问题。值得注意的是，上述两种方法都依赖于对聚合物材料燃烧过程的准确把控，即对聚合物燃烧行为及机理的深入理解。
一般认为，聚合物燃烧与大多数固体燃料燃烧类似，是一个多阶段、高度耦合的过程，包括3个主要步骤：(1)加热过程中聚合物本体的脱玻璃化和熔化，(2)温度升高导致气化和/或热分解产生可燃的挥发性燃料，以及(3)可燃的挥发性燃料与氧化剂混合，然后在气相中基于自由基链式反应机理发生均质燃烧。目前大量的研究集中在与凝聚相有关的物理/化学变化(步骤(1)与步骤(2))，并根据其气化/热解行为推测可能的聚合物燃烧机理。然而，由于忽略了明火参与的气相燃烧过程(步骤(3))，这些推测大多是不合理，甚至是错误的。此外，一些研究将聚合物燃烧看作上述三个独立过程的简单整合，并使用联用设备检测每个步骤中可能存在的产物/中间体。这些工作往往忽视了各过程间的耦合关系，并导致相应结果缺乏参考价值。特别是，聚合物燃烧过程中燃烧区产生的热量和大量中间产物(OH自由基、O2自由基、CH自由基，C2自由基等)会显著影响，甚至改变聚合物的热解行为/机理(也被称为"反馈效应")。因此，聚合物燃烧的原位中间体/产物监测技术是非常必要的。值得注意的是，由于燃烧区的大多数物种在化学上是不稳定的，极易受到外部测试影响，该原位监测技术应保证是非侵入性的。
鉴于此，若出现一种可基于光谱法的燃烧诊断技术，且在应用于固体/液体燃烧样品尤其是聚合物样品时，能够有效解决因辅助火焰的引入和大量热碳颗粒所带来的负面影响，将极为有利于研究者对燃烧行为及机理的进一步深入理解。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供了一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置及联合分析系统。
为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
在一方面，本发明提供了一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，主要是由预混燃烧气体导流管、内焰发生座、氧化焰分离引导件、样品燃烧室构成；
所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，且所述内焰发生座为垂直于该处预混燃烧气体导流方向的环状凸起结构，该环状凸起结构顶端距离预混燃烧气体导流管内壁至少0.1mm以确保内焰基于该环状凸起结构端头处发生；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为5～500mm、通孔直径或通孔当量直径为2～200mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的1/10～4/5，以使得燃烧产物形成射流喷出。
在本发明中，所述预混燃烧气体导流管通常与提供预混燃烧气体装置相连通，并对预混燃烧气体进行导流，通常来说，其可以是单通管结构，也可以是多通管结构，但需保障其一端能够通入预混燃烧气体，其一端为预混燃烧气体导流出口端；当所述预混燃烧气体导流管为多通管结构时，也可在其两个或两个以上端口处分别通入不同的可燃烧气体、氧气等，在预混燃烧气体导流管内完成燃烧气体的预混。
注意的是，虽然在本发明中所述预混燃烧气体导流管可以是单通管结构，也可以是多通管结构，且在为多通管结构时，其预混燃烧气体的导流方向可能同时存在多个方向的情况，但基于预混燃烧气体在产生火焰端处的自然规律和公知常识，本领域技术人员应知晓在靠近预混燃烧气体产生火焰端处的导流设计应尽量遵循直线设计以确保燃烧反应的充分。
在其中一种技术方案中，所述预混燃烧气体导流管为单通管结构，其中预混燃烧气体的导流为单一直线朝向，所述氧化焰分离引导通孔的朝向与预混燃烧气体的导流朝向一致。
在本发明中，所述预混燃烧气体为本技术领域中所公知常识的可进行预混燃烧的选择，例如选择包括煤气、天然气、甲烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氢气等至少一种与空气、氧气等进行混合。通常地，提供该预混燃烧气体的装置应具备调节流量的功能以确保燃烧反应的发生，例如通过本生燃烧器。
在本发明中，通过内焰发生座与氧化焰分离引导件可将预混燃烧气体的燃烧反应内焰与氧化焰(外焰)进行分离的原理，可参考本领域斯密塞尔(Smithells)火焰分离器原理，燃烧时燃料与氧化剂并非化学计量比，而是富燃料(燃料过量)燃烧，此时燃烧火焰内焰是由气体燃料和一次氧化剂燃烧产生的预混火焰，而氧化焰(外焰)则是由内焰不完全燃烧产物和外界空气进一步燃烧形成的扩散火焰。因此分离器可以利用火焰烟囱效应将内焰与外焰进行空间分离，但需注意的是，公知中的火焰分离器不存在样品燃烧室和氧化焰分离引导通孔结构。
在其中一种技术方案中，为确保内焰发生座上的内焰更有效热解样品，所述样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为5～300mm。
在其中一种技术方案中，为确保内焰发生座上的内焰更有效热解样品，所述样品燃烧室的腔体正对于内焰发生座，且在沿预混燃烧气体导流方向上该腔体的结构中心线与内焰发生座的结构中心线重合。
在其中一种技术方案中，为确保内焰发生座上的内焰更有效热解样品，所述样品燃烧室的腔体为圆柱形状，其当量直径为5～100mm，高度为3～100mm。
在本发明中，所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该均等设置的方式可以是以样品燃烧室为中心，相邻氧化焰分离引导通孔的距离相同且夹角相等的设置方式，该夹角是以相邻氧化焰分离引导通孔的结构中心点分别与样品燃烧室的结构中心点连接的线段所构成的夹角。
在其中一种技术方案中，基于成本，所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该均等设置为围绕样品燃烧室的氧化焰分离引导通孔构成圆环状的形式，且氧化焰分离引导通孔的结构中心点连接可构成一个圆。
在本发明中，所述预混燃烧气体导流管、内焰发生座、氧化焰分离引导件、样品燃烧室可以是一体成型，也可以是分体设计；所述预混燃烧气体导流管、内焰发生座可以是一体成型，也可以是分体设计；所述氧化焰分离引导件、样品燃烧室可以是一体成型，也可以是分体设计。
在其中一种技术方案中，为了更方便对样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节，进而控制样品燃烧室的热解温度，所述内焰发生座可以是预混燃烧气体导流内管，该预混燃烧气体导流内管与预混燃烧气体导流管之间构成内外套管结构，通过内管端头的管壁构成环状凸起结构。注意的是，该内外套管结构应防止外界气体通过内外套管间隙进入到预混燃烧气体导流管内。
在其中一种优选的技术方案中，为了提高本装置的抑烟效果，使燃烧过程中火焰在600-800nm处的辐射量(由烟尘颗粒黑体辐射导致)降低达到20％以上：
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少6个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为40-200mm、通孔直径或通孔当量直径为5-50mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的1/5～3/5使得燃烧产物形成射流喷出。
在其中一种更为优选的技术方案中，为了进一步提高本装置的抑烟效果，使燃烧过程中火焰在600-800nm处的辐射量(由烟尘颗粒黑体辐射导致)降低达到50％以上：
所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，且所述内焰发生座为垂直于该处预混燃烧气体导流方向的环状凸起结构，该环状凸起结构顶端距离预混燃烧气体导流管内壁为0.5mm～2mm，以确保内焰基于该环状凸起结构端头处发生；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少8个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为50～160mm、通孔直径或通孔当量直径为8～40mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；在另一种技术方案中，也可将相邻两个氧化焰分离引导通孔之间最短距离设置为通孔当量直径的1～1.5倍；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的2/5-3/5使得燃烧产物形成射流喷出。
本发明的主要发明点在于，如说明书附图1所示，通过将原始火焰分离为内焰和氧化焰(外焰)，内焰保留原始火焰大部分能量，用于加热样品使其持续热解，外焰仅含有微量自由基，用于引燃热解产物(如说明书附图2所示)，在此基础上，因为氧化焰分离引导件的特殊构造，可以抑制烟尘的生成且将烟尘颗粒限制在特定燃烧区域，从而降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性。
其中，关于抑制烟尘/限制烟尘生成区域的原理，主要是因为氧化焰分离引导件的特殊构造中，均等设置的氧化焰分离引导通孔相邻之间存在一定间隙，因此燃烧时外焰锋面并非连续而是存在明显空缺(如说明书附图3所示)，该空缺处将允许外焰内外气体进行交换，尤其是允许外界空气从间隙流入至样品燃烧室上方。
当样品燃烧室内的样品开始热解时，样品燃烧室内气压增大，且由于燃烧产物喷嘴的存在(缩小样品燃烧室出口尺寸)将加速含热解产物气体的流速，由于文丘里效应，样品燃烧室上方较大的气体流速将导致压强的降低，外部空气将受压强影响被压入外焰内部，进而在样品池上方形成样品热解产物气体与空气的快速预混区域(如说明书附图4所示)，高效的预混将显著降低燃烧区的局部碳氧比并控制碳烟的生成位点原理光谱观测位点，进而实现烟尘的抑制与限制。
但是，需要强调的是，该抑制烟尘/限制烟尘生成区域的产生，主要是依靠氧化焰分离引导件的特殊结构，本发明的发明人在研发探索过程中发现，针对氧化焰分离引导件中氧化焰分离引导通孔的设置方式，在非均等状况下，以及氧化焰分离引导通孔的数量、长度和当量直径都会极大影响到烟尘的抑制与限制效果；而本专利中创新的将样品燃烧室设置于氧化焰(外焰)下方，仅利用内焰对样品进行热解，一方面有利于防止外界空气的干扰因素，还有利于控制温度；此外样品燃烧室的燃烧产物的流速与氧化焰分离引导件特殊结构也形成了一定的配合，从而更大程度地达到烟尘的抑制与限制效果。
值得说明的是，本领域人员应知晓，依据本发明的特征实质与原理下所作的结构放大与缩小、结构改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。基于火焰分离及样品热解、中间燃烧产物进一步燃烧的分析目的，其内、外焰的大小控制不应过大，即预混燃烧气体的单位时间通入量及预混燃烧气体导流管的内径不应过大，但基于预混燃烧气体的选择不同，其预混燃烧气体导流管的内径可进行适当调整，但通常不宜大于630mm。为了更好地说明本发明，并提供一种可供参考的技术方案，当采用本生燃烧器提供流量控制在5m3/h的空气、煤气预混燃烧气体时，预混燃烧气体导流管的内径优选为20～50mm。
在其中一种技术方案中，为了方便对样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节，从而方便控制样品燃烧室内样品的热解温度，所述预混燃烧气体导流管为内外套管结构，内管可于外管内滑动，所述内焰发生座由内管于外管内的端头处构成(即环状凸起结构指代内管管壁)，通过对内管位置的调整从而对样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节。
基于上述所公开的燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，其主要通过内焰对样品进行热解，在实际使用过程中发明人发现可经由样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节，从而控制样品燃烧室内样品的热解温度。
基于此，为了更好地说明该技术效果，并提供一种可供参考的技术方案：
当所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置8个氧化焰分离引导通孔，且该氧化焰分离引导通孔的长度为50～160mm、通孔直径或通孔当量直径为8～40mm，于预混燃烧气体导流管内通入流量控制在45～55L/h的空气、煤气预混燃烧气体，所述预混燃烧气体导流管的内径为40～60mm，为了样品燃烧室的热解温度达到500～550℃：样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为20-100mm；为了样品燃烧室的热解温度达到600～650℃：样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为20-80mm；为了样品燃烧室的热解温度达到700～750℃：样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为20-50mm。
基于上述一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置在分离火焰的同时可降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性的技术效果，本发明还提供了一种采用该燃烧装置的分析装置：
另一方面，本发明还提供了一种燃烧过程在线分析装置，是由燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置与具有导光结构的光谱仪构成。
因本发明所提供的燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置具有良好的抑烟效果，因此具有导光结构的光谱仪可直接设置于外烟侧面进行应用，实现在线实时分析，这在本技术领域中尚属首次。
在本文中，所述具有导光结构的光谱仪，为本技术领域常规仪器，例如光纤光谱仪。
基于上述一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置在分离火焰的同时可降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性的技术效果，本发明还提供了一种采用该燃烧装置的联合分析装置：
另一方面，本发明还提供了一种燃烧过程实时在线联合分析系统，其组成主要包括燃烧模块、具有导光结构的光谱仪、燃烧气相产物采集模块、量热模块及烟气输送管道系统，
其中，所述燃烧模块主要是由燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置、预混燃烧气体提供装置构成；所述预混燃烧气体提供装置提供预混燃烧气体至燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置内；
所述燃烧气相产物采集模块主要是由采样管、伴热管、过滤件和液冷部件构成；所述采样管和过滤件耐受温度为室温～1500℃的火焰温度，所述伴热管可耐受室温～600℃的烟气，所述液冷部件可将采集的燃烧气相产物降温至-50～100℃；所述过滤件将烟气中的燃烧颗粒物进行过滤去除；
所述量热模块由氧气分析组件、二氧化碳气体分析组件和一氧化碳气体分析组件构成，各组件是基于可调谐激光吸收光谱原理进行气体分析，实时输出氧气浓度XO2，二氧化碳浓度XCO2和一氧化碳浓度XCO三个参数，各组件的响应时间(t90)小于10秒，重复性±0.1％，监测氧气的浓度范围为0～50％，监测二氧化碳的浓度范围为0～20％，监测一氧化碳的浓度范围为0～2％；
所述烟气输送管道系统主要是由引风罩、烟气输送管道、风机、流量计及排烟管道构成，所述引风罩设置于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置上方，且引风罩的进风端朝向于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，所述引风罩的出端与烟气输送管道的进端连通，所述烟气输送管道的出端与风机的进风端连通，所述风机的出风端与排烟管道的进端连通，所述流量计设置于烟气输送管道或排烟管道；所述流量计实时输出烟气质量流量ms；
所述燃烧气相产物采集模块设置于烟气输送管道上，且采集进样端与烟气输送管道内部连通，采集出样端与量热模块的进样端连通。
通常地，所述预混燃烧气体提供装置旨在提供预混燃烧气体至燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置内，所述预混燃烧气体为本技术领域中所公知常识的可进行预混燃烧的选择，例如选择包括煤气、天然气、甲烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氢气等至少一种与空气、氧气等进行混合。通常地，预混燃烧气体提供装置应具备调节流量的功能以确保燃烧反应的发生，例如通过本生燃烧器。
通常地，燃烧气相采集物模块旨在采集传输燃烧气相产物，对燃烧烟气中的大尺寸颗粒物或其他杂质气体进行过滤，并防止所采集的燃烧气相组分冷凝残留于采集管中；注意的是，在符合本发明所限定的燃烧气相采集物模块规格限定条件下，本领域技术人员可参考现有技术中热重类联用分析仪的燃烧气相采集物模块等相同结构，也可直接使用/替换为现有(市售)热重类联用分析仪中起到相同作用的燃烧气相采集物模块。
需要说明的是，所述燃烧气相采集物模块可为多个，且所述燃烧气相采集物模块为多个时，可通过于烟气输送管道上不同位置处进行设置，且可设置于不同角度上。
在一种优选的技术方案中，使得燃烧气相产物采集模块的采集进样端设置于烟气输送管道内同一采集截面上，以保障多个燃烧气相采集物模块是对同一采集截面的燃烧气相产物进行采集。
进一步地，量热模块中所述基于可调谐激光吸收光谱的气体分析组件，其原理是根据Beer-Lambert定律测得气体浓度。
其中，所述氧气分析组件、二氧化碳气体分析组件和一氧化碳气体分析组件，分别主要由激光控制器、激光二极管、激光光强检测元件、样品池构成，通过激光控制器和激光二极管，形成激光束，在激光光强检测元件上进行谱线强度探测；通过将需分析的燃烧气相组分通入样品池，在样品池中，激光产生的特征谱线的强度会发生变化，进而实时获得气体的浓度。
通过以上元件的连接联用，再结合本发明给出的气体测试原理和对应公式，该组件可以实时原位(此处的原位指可以在烟气输送管道中测定被测气体浓度)监测燃烧过程中的被测气体浓度，获取烟气中真实的氧气、二氧化碳及一氧化碳浓度。通过阐明该组件的原理与构造，该组件具有高气体分辨率、优异的抗背景干扰性能，且无需气体采集和前处理过程，可直接用于复杂工况(高温高湿烟气环境)下气体浓度的原位监控，获取烟气输送管道采集截面的实时气体浓度。
本发明提供的量热模块较现有的锥形量热仪的量热装置具有明显优势。传统量热模块主要通过顺磁原理分仪测定氧气浓度，并通过红外光谱分析测定二氧化碳和一氧化碳浓度。这种测定气体浓度的方式存在以下问题：①极复杂的前处理过程，需进行除水除烟，才能进入氧分仪进行测试；②复杂的前处理过程造成气体分析数据延迟，存在燃烧热释放数据延迟问题；③顺磁氧分析和红外分析响应时间(t90)不同，不同气体数据并不真正同步；④顺磁氧分仪的使用稳定性较差，使用前需要经常进行校准。而本发明通过基于可调谐激光吸收光谱的气体分析组件，从而解决了上述现有技术所存在的缺陷及问题。
通常地，为了方便放置及进行合理的空间布局，所述燃烧模块与引风罩的空间布局可参考现有技术中锥形量热仪的空间结构，引风罩内的风道为竖直设置，其出风端设置于该风道顶端侧面，与烟气输送管道的进端连通；所述烟气输送管道横向设置，所述排烟管道竖直设置。
为了获得更精确的烟气流速数据，并减少对燃烧气相产物采集模块影响，所述流量计优选设置于烟气输送管道，且设置于燃烧气相产物采集模块与排风机之间的位置处。注意的是，这里的流量计位置设置，也可理解为根据流量计的具体选择型号，其流速检测头的位置设置，而仪器本体的位置设置不作限制。
其中，为了使得燃烧烟气在通过所述烟气输送管道内时能够进行更为准确的采集，可选择对燃烧烟气气流进行稳流处理，所述烟气输送管道内可参照现有技术设置能够进行稳流处理的组件，例如稳流板。
进一步地，为了配合进行稳流处理，并使得烟气输送管道的采集截面处烟气处于稳定状态，提供一种优选的技术方案：
所述烟气输送管道的内径为10～40cm，长度为0.5～2.0m，长久耐温不低于500℃；所述风机的流量为0～200L/s；所述燃烧气相产物采集模块设置于烟气输送管道距进端三分之一至五分之四处。
根据以上组件的配置，本发明可以实时获得燃烧过程中的热释放速率和总热释放。本发明将样品燃烧前烟道的氧气、二氧化碳、一氧化碳和水汽浓度的浓度记为和/>在燃烧前，环境中没有一氧化碳，即/>值为0，水汽浓度/>可以根据湿度仪获得；将样品刚被点燃的时刻记为0s时刻，则燃烧t s之后的氧气、二氧化碳和一氧化碳的浓度分别记为XO2、XCO2和XCO；/>为耗氧因子，由燃烧前后的气体浓度计算得到；流量计测得的实时质量流量记为ms；t时刻的热释放速率记为HRR，起始时刻到t时刻的总热释放量记为THR，则HRR和THR可由以下公式计算得到：
进一步地，在满足了上述量热模块针对燃烧气相产物的分析基础上，本发明所述聚合物燃烧过程实时在线联合分析系统可结合其他功能模块以实现多种功能的同时在线分析，科学地揭示燃烧样品的燃烧行为和阻燃机理，进而准确指导聚合物的阻燃化设计。
进一步地，所述聚合物燃烧过程实时在线联合分析系统，还包括前端采集模块、前端功能模块、后端采集模块、后端功能模块；
所述前端采集模块主要是由采集管及采集伴热管构成，所述采集管设置于锥形加热组件和点火器之间或燃烧盒和点火器之间，对燃烧烟气进行采集；该前端采集模块的采集管耐受温度为室温～1500℃的火焰温度，采集伴热管可耐受室温～600℃的烟气；由于采集管的耐受温度高于常规火焰温度，因此前端采集模块可直接从燃烧样品的火焰中取样(在此阶段，燃烧反应的中间体还未富集形成烟颗粒)，因此与后端采样相比，能采集到更多的燃烧气相产物信息；
所述前端功能模块的进样端与前端采集模块的采集出样端连通。
为了更好地说明本发明，并提供一种优选的技术方案：
所述采集管，其一端为圆环管，管中可选择装配不同规格的滤芯，且设置有进气孔；另一端与采集伴热管连通。
采集伴热管由硅烷化处理的金属细导管、电热丝、PLC温度控制元件、保温材料、绝缘材料构成。硅烷化处理的金属细导管作为燃烧气相产物的传输管线，其外层包裹电热丝加热(最高耐温1200℃；长期工作温度可达400℃)，并通过PLC温度控制元件进行较精确的控温，在电热丝外层附上保温材料和绝缘材料，保证伴热硅钢管的温度为室温～350℃，从而达到防止气相组分的冷凝残留的目的。
进一步地，所述前端采集模块的采集出样端为单口或分叉口构造，以对应单个或多个前端功能模块。
其中，所述前端功能模块选择包括傅立叶红外模块、质量分析模块、有机化合物释放监测模块、红外型气体分析仪、气相色谱-质谱联用模块、电子自旋共振模块、紫外分析模块其中一种或多种；注意的是，由于本发明提供的前端采样模块能够将颗粒物进行过滤并获得无颗粒物存在的气体组分，因此，所述前端功能模块可通常理解为针对无颗粒物存在的气体组分进行分析、检测及监测，因此，符合上述分析、检测及监测标准的现有技术功能模块皆可作为本发明所述前端功能模块的备选。
为了更好地说明本发明，并提供一种优选的技术方案：
所述前端功能模块选择包括但不限于傅立叶红外模块、质量分析模块、有机化合物释放监测模块、红外型气体分析仪、气相色谱-质谱联用模块、电子自旋共振模块、紫外分析模块中任意一种或多种，且分别与不同的前端采集模块连通。
其中，所述傅立叶红外模块，可根据分子振动光谱原理，获得多种燃烧气相产物的红外光谱信息，进而推断出燃烧气相产物中特殊官能团和基团的存在，并获得燃烧气相产物的部分化学结构信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述质量分析模块，其利用电离源将燃烧气相产物进行电离，并通过质量分析器将生成的离子按质荷比m/z的大小分开，进而解析得到燃烧气相产物的精细化学结构；所述质谱分析模块所用的离子源选择包括但不限于电子轰击电离源、化学电离源、真空紫外光电离源、质子传递转移电离源等各类软电离或硬电离源中任意一种，所述质量分析器选择包括但不限于四级杆质量分析器、飞行时间质量分析器、离子阱质量分析器、双重四级杆质量分析器中任意一种；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述有机化合物释放监测模块，根据氢火焰离子化原理，可以将燃烧气相产物中的有机化合物进行电离，形成离子流，并实时监测燃烧气相产物中有机化合物的浓度；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述红外型气体分析模块，其根据不同气体组分对红外光的特征吸收曲线和比尔朗伯定律，确定燃烧气相产物中气体的组分和浓度；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述气相色谱-质谱联用模块，其根据气体产物的化学结构差异，使用色谱柱进行分离，并基于质谱分析原理，对分离物进行结构鉴定；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述电子自旋共振模块，其根据电子自旋共振原理，可测定物质中未成对电子的磁共振吸收，因此可确定燃烧气相产物中活性自由基的浓度；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述紫外分析模块，其基于紫外吸收光谱技术和化学计量学算法，可获得多种燃烧气相产物的成分和浓度信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述后端采集模块，旨在对燃烧过程中的燃烧颗粒物进行采集或燃烧气相产物进行采集。注意的是，在符合本发明所限定的后端采集模块主旨指导下，本领域技术人员可参考现有技术中分析联用仪(如热重分析-气相色谱-质谱联用仪)的采集模块等相同结构，也可直接使用/替换为现有(市售)分析联用仪中起到相同作用的采集模块。
进一步地，所述后端采集模块，在针对燃烧过程中的燃烧气相产物进行采集时，其具体结构可选择与燃烧气相产物采集模块一致；而在针对燃烧过程中的燃烧颗粒物进行采集时，其具体结构可参考与不包含过滤件的燃烧气相产物采集模块。
需要说明的是，所述后端采集模块与燃烧气相产物采集模块，可通过于烟气输送管道上不同位置处进行设置，且可设置于不同角度上。
其中一种优选地技术方案中，需使得后端采集模块与燃烧气相产物采集模块的采集进样端设置于烟气输送管道内同一采集截面上，以保障后端采集模块与燃烧气相产物采集模块是对同一采集截面的燃烧气相产物进行采集。
后端功能模块选择包括但不限于烟尘采样器、烟气分析仪、烟尘直读仪、粒径分析仪、粒子图像测速仪其中任意一种或多种；注意的是，所述后端功能模块可通常理解为针对烟气中的颗粒物特征及气体特征进行分析、检测及监测，因此，符合上述分析、检测及监测标准的现有技术功能模块皆可作为本发明所述后端功能模块的备选。
其中，所述烟尘采样器，其可将燃烧产物的燃烧颗粒物进行收集，收集后的颗粒物可通过化学和物理分析手段，确定颗粒物的化学结构、粒径分布等信息；其具体结构可参照本领域现有技术。
其中，所述烟气分析仪，其可将燃烧产生的燃烧颗粒物和燃烧气相产物进行采集，获得颗粒物的粒径和气体成分；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述粒径分析仪，其可实时获取燃烧颗粒物的粒径分布信息和尺寸信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，烟尘直读仪，其利用β射线吸收称重原理，并结合等速跟踪法或恒流采样法等方法，对燃烧颗粒物浓度进行自动采样和分析；其具体结构可参照本领域现有技术。
其中，粒子图像测速仪，其根据非接触式激光光学的方法，获取追踪烟道中流场运动信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
通常地，所述后端功能模块可选择与量热模块一致的方式与对应的后端采集模块进行连通。
为了更好地说明本发明，并给出一个优选的技术方案：
一种聚合物燃烧过程实时在线联合分析系统，其组成主要包括燃烧模块、前端采集模块、前端功能模块、燃烧气相产物采集模块、后端采集模块、量热模块、后端功能模块及烟气输送管道系统；
所述前端采集模块包括傅立叶红外模块、质量分析模块、有机化合物释放监测模块；
所述后端功能模块包括烟尘采样器、烟气分析仪和粒径分析仪。
需要说明的是，上述前端功能模块、后端功能模块及量热模块，根据其具体选择或所参考的现有技术，其应当具备提供负压的单独抽气泵组件，若其具体选择或所参考的现有技术中并不包含单独抽气泵组件，则在其结构基础上加装抽气泵，且所述抽气泵优选流量在0～20L/s可调式抽气泵。
附图说明
图1为利用本发明所述燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置对火焰进行分离的效果对比展示数码照片。
图2为火焰分离前后光谱测试结果图。分析可知，内焰保留原始火焰大部分能量，氧化焰(外焰)仅含有微量自由基。
图3为实施例1中燃烧装置对火焰进行分离后氧化焰不连续锋面数码照片及仿真模拟验证结果图。
图4为实施例1中燃烧装置在样品热解前后数码照片对比。
图5为利用实施例1中燃烧装置研究聚合物样品燃烧过程的数码照片和测试结果。
图6为实施例1，实施例2，实施例3和对比例在600-800nm(烟尘颗粒黑体辐射发光区)处光谱测试结果。
图7为本发明燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置其中一种实施方式的剖面结构示意图。图中，预混燃烧气体导流管为内外套管结构，且可组合和拆分。
图8为本发明一种燃烧过程在线分析装置其中一种实施方式的结构示意图。
图9为本发明一种燃烧过程实时在线联合分析系统其中一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。本领域技术人员可以借鉴本发明内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明内。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本发明所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。虽然相信本领域普通技术人员充分了解以下术语，但仍陈述以下定义以有助于说明本发明所公开的主题。
在一方面，本发明提供了一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，主要是由预混燃烧气体导流管、内焰发生座、氧化焰分离引导件、样品燃烧室构成；
所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，且所述内焰发生座为垂直于该处预混燃烧气体导流方向的环状凸起结构，该环状凸起结构顶端距离预混燃烧气体导流管内壁至少0.1mm以确保内焰基于该环状凸起结构端头处发生；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为5～500mm、通孔直径或通孔当量直径为2～200mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的1/10～4/5，以使得燃烧产物形成射流喷出。
在本发明中，所述预混燃烧气体导流管通常与提供预混燃烧气体装置相连通，并对预混燃烧气体进行导流，通常来说，其可以是单通管结构，也可以是多通管结构，但需保障其一端能够通入预混燃烧气体，其一端为预混燃烧气体导流出口端；当所述预混燃烧气体导流管为多通管结构时，也可在其两个或两个以上端口处分别通入不同的可燃烧气体、氧气等，在预混燃烧气体导流管内完成燃烧气体的预混。
注意的是，虽然在本发明中所述预混燃烧气体导流管可以是单通管结构，也可以是多通管结构，且在为多通管结构时，其预混燃烧气体的导流方向可能同时存在多个方向的情况，但基于预混燃烧气体在产生火焰端处的自然规律和公知常识，本领域技术人员应知晓在靠近预混燃烧气体产生火焰端处的导流设计应尽量遵循直线设计以确保燃烧反应的充分。
在其中一种实施方式中，所述预混燃烧气体导流管为单通管结构，其中预混燃烧气体的导流为单一直线朝向，所述氧化焰分离引导通孔的朝向与预混燃烧气体的导流朝向一致。
在本发明中，所述预混燃烧气体为本技术领域中所公知常识的可进行预混燃烧的选择，例如选择包括煤气、天然气、甲烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氢气等至少一种与空气、氧气等进行混合。通常地，提供该预混燃烧气体的装置应具备调节流量的功能以确保燃烧反应的发生，例如通过本生燃烧器。
在本发明中，通过内焰发生座与氧化焰分离引导件可将预混燃烧气体的燃烧反应内焰与氧化焰(外焰)进行分离的原理，可参考本领域斯密塞尔(Smithells)火焰分离器原理，燃烧时燃料与氧化剂并非化学计量比，而是富燃料(燃料过量)燃烧，此时燃烧火焰内焰是由气体燃料和一次氧化剂燃烧产生的预混火焰，而氧化焰(外焰)则是由内焰不完全燃烧产物和外界空气进一步燃烧形成的扩散火焰。因此分离器可以利用火焰烟囱效应将内焰与外焰进行空间分离，但需注意的是，公知中的火焰分离器不存在样品燃烧室和氧化焰分离引导通孔结构。
在其中一种实施方式中，为确保内焰发生座上的内焰更有效热解样品，所述样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为5～300mm。
在其中一种实施方式中，为确保内焰发生座上的内焰更有效热解样品，所述样品燃烧室的腔体正对于内焰发生座，且在沿燃烧气体导流方向上该腔体的结构中心线与内焰发生座的结构中心线重合。
在其中一种实施方式中，为确保内焰发生座上的内焰更有效热解样品，所述样品燃烧室的腔体为圆柱形状，其当量直径为5～100mm，高度为3～100mm。
在本发明中，所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该均等设置的方式可以是以样品燃烧室为中心，相邻氧化焰分离引导通孔的距离相同且夹角相等的设置方式，该夹角是以相邻氧化焰分离引导通孔的结构中心点分别与样品燃烧室的结构中心点连接的线段所构成的夹角。
在其中一种实施方式中，基于成本，所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该均等设置为围绕样品燃烧室的氧化焰分离引导通孔构成圆环状的形式，且氧化焰分离引导通孔的结构中心点连接可构成一个圆。
在本发明中，所述预混燃烧气体导流管、内焰发生座、氧化焰分离引导件、样品燃烧室可以是一体成型，也可以是分体设计；所述预混燃烧气体导流管、内焰发生座可以是一体成型，也可以是分体设计；所述氧化焰分离引导件、样品燃烧室可以是一体成型，也可以是分体设计。
在其中一种实施方式中，为了更方便对样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节，进而控制样品燃烧室的热解温度，所述内焰发生座可以是预混燃烧气体导流内管，该预混燃烧气体导流内管与预混燃烧气体导流管之间构成内外套管结构，通过内管端头的管壁构成环状凸起结构。注意的是，该内外套管结构应防止外界气体通过内外套管间隙进入到预混燃烧气体导流管内。
在其中一种优选的实施方式中，为了提高本装置的抑烟效果，使燃烧过程中火焰在600-800nm处的辐射量(由烟尘颗粒黑体辐射导致)降低达到20％以上：
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少6个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为40-200mm、通孔直径或通孔当量直径为5-50mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的1/5～3/5使得燃烧产物形成射流喷出。
在其中一种更为优选的实施方式中，为了进一步提高本装置的抑烟效果，使燃烧过程中火焰在600-800nm处的辐射量(由烟尘颗粒黑体辐射导致)降低达到50％以上：
所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，且所述内焰发生座为垂直于该处预混燃烧气体导流方向的环状凸起结构，该环状凸起结构顶端距离预混燃烧气体导流管内壁为0.5mm～2mm，以确保内焰基于该环状凸起结构端头处发生；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少8个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为50～160mm、通孔直径或通孔当量直径为8～40mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；在另一种技术方案中，也可将相邻两个氧化焰分离引导通孔之间最短距离设置为通孔当量直径的1～1.5倍；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的2/5-3/5使得燃烧产物形成射流喷出。
本发明的主要发明点在于，如说明书附图1所示，通过将原始火焰分离为内焰和氧化焰(外焰)，内焰保留原始火焰大部分能量，用于加热样品使其持续热解，外焰仅含有微量自由基，用于引燃热解产物(如说明书附图2所示)，在此基础上，因为氧化焰分离引导件的特殊构造，可以抑制烟尘的生成且将烟尘颗粒限制在特定燃烧区域，从而降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性。
其中，关于抑制烟尘/限制烟尘生成区域的原理，主要是因为氧化焰分离引导件的特殊构造中，均等设置的氧化焰分离引导通孔相邻之间存在一定间隙，因此燃烧时外焰锋面并非连续而是存在明显空缺(如说明书附图3所示)，该空缺处将允许外焰内外气体进行交换，尤其是允许外界空气从间隙流入至样品燃烧室上方。
当样品燃烧室内的样品开始热解时，样品燃烧室内气压增大，且由于燃烧产物喷嘴的存在(缩小样品燃烧室出口尺寸)将加速含热解产物气体的流速，由于文丘里效应，样品燃烧室上方较大的气体流速将导致压强的降低，外部空气将受压强影响被压入外焰内部，进而在样品池上方形成样品热解产物气体与空气的快速预混区域(如说明书附图4所示)，高效的预混将显著降低燃烧区的局部碳氧比并控制碳烟的生成位点原理光谱观测位点，进而实现烟尘的抑制与限制。
但是，需要强调的是，该抑制烟尘/限制烟尘生成区域的产生，主要是依靠氧化焰分离引导件的特殊结构，本发明的发明人在研发探索过程中发现，针对氧化焰分离引导件中氧化焰分离引导通孔的设置方式，在非均等状况下，以及氧化焰分离引导通孔的数量、长度和当量直径都会极大影响到烟尘的抑制与限制效果；而本专利中创新的将样品燃烧室设置于氧化焰(外焰)下方，仅利用内焰对样品进行热解，一方面有利于防止外界空气的干扰因素，还有利于控制温度；此外样品燃烧室的燃烧产物的流速与氧化焰分离引导件特殊结构也形成了一定的配合，从而更大程度地达到烟尘的抑制与限制效果。
值得说明的是，本领域人员应知晓，依据本发明的特征实质与原理下所作的结构放大与缩小、结构改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。基于火焰分离及样品热解、中间燃烧产物进一步燃烧的分析目的，其内、外焰的大小控制不应过大，即预混燃烧气体的单位时间通入量及预混燃烧气体导流管的内径不应过大，但基于预混燃烧气体的选择不同，其预混燃烧气体导流管的内径可进行适当调整，但通常不宜大于630mm。为了更好地说明本发明，并提供一种可供参考的技术方案，当采用本生燃烧器提供流量控制在5m3/h的空气、煤气预混燃烧气体时，预混燃烧气体导流管的内径优选为20～50mm。
在其中一种实施方式中，为了方便对样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节，从而方便控制样品燃烧室内样品的热解温度，所述预混燃烧气体导流管为内外套管结构，内管可于外管内滑动，所述内焰发生座由内管于外管内的端头处构成(即环状凸起结构指代内管管壁)，通过对内管位置的调整从而对样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节。
基于上述所公开的燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，其主要通过内焰对样品进行热解，在实际使用过程中发明人发现可经由样品燃烧室与内焰发生座之间的距离进行调节，从而控制样品燃烧室内样品的热解温度。
基于此，为了更好地说明该技术效果，并提供一种可供参考的实施方式：
当所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置8个氧化焰分离引导通孔，且该氧化焰分离引导通孔的长度为50～160mm、通孔直径或通孔当量直径为8～40mm，于预混燃烧气体导流管内通入流量控制在45～55L/h的空气、煤气预混燃烧气体，所述预混燃烧气体导流管的内径为40～60mm，为了样品燃烧室的热解温度达到500～550℃：样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为20-100mm；为了样品燃烧室的热解温度达到600～650℃：样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为20-80mm；为了样品燃烧室的热解温度达到700～750℃：样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为20-50mm。
以下将参考实施例对本申请进行进一步的详细解释。然而，本领域技术人员应理解，这些实施例仅为了说明的目的提供，而不是意图限制本申请。
实施例
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限定本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本申请不应解释为受限于所述的具体实施例。
实施例1
如附图7～9所示，本实施例一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，主要是由预混燃烧气体导流管、内焰发生座3、氧化焰分离引导件、样品燃烧室4构成，
所述预混燃烧气体导流管为内外套管结构，内管1-B可于外管1-A内滑动，所述内焰发生座3由内管于外管内的端头处构成，外管的直径为250mm，内管壁厚为2mm；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室4为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座3以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置8个氧化焰分离引导通孔2，该氧化焰分离引导通孔2与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔2的长度为60mm、通孔直径为10mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；所述样品燃烧室4的腔体为圆柱形状，其直径为15mm，高度为30mm，样品燃烧室4与内焰发生座3之间的距离为40mm；
所述样品燃烧室4在朝向于内焰发生座3的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴5，该燃烧产物喷嘴5的直径或当量直径为样品燃烧室4的腔体结构直径或当量直径的2/5，以使得燃烧产物形成射流喷出。
基于实施例1，为了更好的说明本发明的抑烟效果，在下述实施例及对比例中将通过对比实验，以燃烧过程中火焰在600-800nm(烟尘颗粒黑体辐射发光区)处的相对辐射强度(相对辐射强度＝当前案例辐射强度/对比例辐射强度*100％)作为技术指标进行对比(具体数据如说明书附图6所示)：
基于上述一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置在分离火焰的同时可降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性的技术效果，本发明还提供了一种采用该燃烧装置的分析装置：
另一方面，本发明还提供了一种燃烧过程在线分析装置，是由燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6与具有导光结构的光谱仪8构成。
因本发明所提供的燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置具有良好的抑烟效果，因此具有导光结构的光谱仪可直接设置于外烟侧面进行应用，实现在线实时分析，这在本技术领域中尚属首次。
所述具有导光结构的光谱仪8为光纤光谱仪，其光纤探头设置于外焰侧边。所述燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6还与预混燃烧气体提供装置7连接，所述预混燃烧气体提供装置提供预混燃烧气体至燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置内。
基于上述一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置在分离火焰的同时可降低样品燃烧生烟对光谱诊断法的干扰，提高光谱诊断在样品燃烧监测中的适用性的技术效果，本发明还提供了一种采用该燃烧装置的联合分析装置：
另一方面，本发明还提供了一种燃烧过程实时在线联合分析系统，其组成主要包括燃烧模块、燃烧气相产物采集模块、量热模块及烟气输送管道系统，
其中，所述燃烧模块主要是由燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6、预混燃烧气体提供装置7构成；所述预混燃烧气体提供装置7提供预混燃烧气体至燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6内；
所述燃烧气相产物采集模块9主要是由采样管、伴热管、过滤件和液冷部件构成；所述采样管和过滤件耐受温度为室温～1500℃的火焰温度，所述伴热管可耐受室温～600℃的烟气，所述液冷部件可将采集的燃烧气相产物降温至-50～100℃；所述过滤件将烟气中的燃烧颗粒物进行过滤去除；
所述量热模块10由氧气分析组件、二氧化碳气体分析组件和一氧化碳气体分析组件构成，各组件是基于可调谐激光吸收光谱原理进行气体分析，实时输出氧气浓度XO2，二氧化碳浓度XCO2和一氧化碳浓度XCO三个参数，各组件的响应时间(t90)小于10秒，重复性±0.1％，监测氧气的浓度范围为0～50％，监测二氧化碳的浓度范围为0～20％，监测一氧化碳的浓度范围为0～2％；
所述烟气输送管道系统主要是由引风罩11、烟气输送管道12、风机13、流量计14及排烟管道15构成，所述引风罩11设置于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6上方，且引风罩11的进风端朝向于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6，所述引风罩11的出端与烟气输送管道12的进端连通，所述烟气输送管道12的出端与风机13的进风端连通，所述风机13的出风端与排烟管道15的进端连通，所述流量计14设置于烟气输送管道12；所述流量计14实时输出烟气质量流量ms；
所述燃烧气相产物采集模块9设置于烟气输送管道12上，且采集进样端与烟气输送管道12内部连通，采集出样端与量热模块10的进样端连通。
所述预混燃烧气体提供装置7旨在提供预混燃烧气体至燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置内，所述预混燃烧气体为本技术领域中所公知常识的可进行预混燃烧的选择，例如选择包括煤气、天然气、甲烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氢气等至少一种与空气、氧气等进行混合。通常地，预混燃烧气体提供装置应具备调节流量的功能以确保燃烧反应的发生，例如通过本生燃烧器。
燃烧气相采集物模块9旨在采集传输燃烧气相产物，对燃烧烟气中的大尺寸颗粒物或其他杂质气体进行过滤，并防止所采集的燃烧气相组分冷凝残留于采集管中；注意的是，在符合本发明所限定的燃烧气相采集物模块规格限定条件下，本领域技术人员可参考现有技术中热重类联用分析仪的燃烧气相采集物模块等相同结构，也可直接使用/替换为现有(市售)热重类联用分析仪中起到相同作用的燃烧气相采集物模块。
需要说明的是，所述燃烧气相采集物模块9可为多个，且所述燃烧气相采集物模块为多个时，可通过于烟气输送管道上不同位置处进行设置，且可设置于不同角度上。
在一种优选的实施方式中，使得燃烧气相产物采集模块9的采集进样端设置于烟气输送管道12内同一采集截面上，以保障多个燃烧气相采集物模块是对同一采集截面的燃烧气相产物进行采集。
进一步地，量热模块10中所述基于可调谐激光吸收光谱的气体分析组件，其原理是根据Beer-Lambert定律测得气体浓度。
其中，所述氧气分析组件、二氧化碳气体分析组件和一氧化碳气体分析组件，分别主要由激光控制器、激光二极管、激光光强检测元件、样品池构成，通过激光控制器和激光二极管，形成激光束，在激光光强检测元件上进行谱线强度探测；通过将需分析的燃烧气相组分通入样品池，在样品池中，激光产生的特征谱线的强度会发生变化，进而实时获得气体的浓度。
通过以上元件的连接联用，再结合本发明给出的气体测试原理和对应公式，该组件可以实时原位(此处的原位指可以在烟气输送管道中测定被测气体浓度)监测燃烧过程中的被测气体浓度，获取烟气中真实的氧气、二氧化碳及一氧化碳浓度。通过阐明该组件的原理与构造，该组件具有高气体分辨率、优异的抗背景干扰性能，且无需气体采集和前处理过程，可直接用于复杂工况(高温高湿烟气环境)下气体浓度的原位监控，获取烟气输送管道采集截面的实时气体浓度。
本发明提供的量热模块较现有的锥形量热仪的量热装置具有明显优势。传统量热模块主要通过顺磁原理分仪测定氧气浓度，并通过红外光谱分析测定二氧化碳和一氧化碳浓度。这种测定气体浓度的方式存在以下问题：①极复杂的前处理过程，需进行除水除烟，才能进入氧分仪进行测试；②复杂的前处理过程造成气体分析数据延迟，存在燃烧热释放数据延迟问题；③顺磁氧分析和红外分析响应时间(t90)不同，不同气体数据并不真正同步；④顺磁氧分仪的使用稳定性较差，使用前需要经常进行校准。而本发明通过基于可调谐激光吸收光谱的气体分析组件，从而解决了上述现有技术所存在的缺陷及问题。
通常地，为了方便放置及进行合理的空间布局，所述燃烧模块与引风罩11的空间布局可参考现有技术中锥形量热仪的空间结构，引风罩11内的风道为竖直设置，其出风端设置于该风道顶端侧面，与烟气输送管道12的进端连通；所述烟气输送管道12横向设置，所述排烟管道15竖直设置。
为了获得更精确的烟气流速数据，并减少对燃烧气相产物采集模块影响，所述流量计14优选设置于烟气输送管道，且设置于燃烧气相产物采集模块9与排风机13之间的位置处。注意的是，这里的流量计位置设置，也可理解为根据流量计的具体选择型号，其流速检测头的位置设置，而仪器本体的位置设置不作限制。
其中，为了使得燃烧烟气在通过所述烟气输送管道内时能够进行更为准确的采集，可选择对燃烧烟气气流进行稳流处理，所述烟气输送管道内可参照现有技术设置能够进行稳流处理的组件，例如稳流板16。
进一步地，为了配合进行稳流处理，并使得烟气输送管道的采集截面处烟气处于稳定状态，提供一种优选的实施方式：
所述烟气输送管道12的内径为10～40cm，长度为0.5～2.0m，长久耐温不低于500℃；所述风机13的流量为0～200L/s；所述燃烧气相产物采集模块9设置于烟气输送管道12距进端三分之一至五分之四处。
根据以上组件的配置，本发明可以实时获得燃烧过程中的热释放速率和总热释放。本发明将样品燃烧前烟道的氧气、二氧化碳、一氧化碳和水汽浓度的浓度记为和/>在燃烧前，环境中没有一氧化碳，即/>值为0，水汽浓度/>可以根据湿度仪获得；将样品刚被点燃的时刻记为0s时刻，则燃烧t s之后的氧气、二氧化碳和一氧化碳的浓度分别记为XO2、XCO2和XCO；/>为耗氧因子，由燃烧前后的气体浓度计算得到；流量计测得的实时质量流量记为ms；t时刻的热释放速率记为HRR，起始时刻到t时刻的总热释放量记为THR，则HRR和THR可由以下公式计算得到：
进一步地，在满足了上述量热模块针对燃烧气相产物的分析基础上，本发明所述聚合物燃烧过程实时在线联合分析系统可结合其他功能模块以实现多种功能的同时在线分析，科学地揭示燃烧样品的燃烧行为和阻燃机理，进而准确指导聚合物的阻燃化设计。
进一步地，所述聚合物燃烧过程实时在线联合分析系统，还包括前端采集模块17、前端功能模块18、后端采集模块19、后端功能模块20；
所述前端采集模块17主要是由采集管及采集伴热管构成，所述采集管设置于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置6与引风罩11之间，对燃烧烟气进行采集；该前端采集模块17的采集管耐受温度为室温～1500℃的火焰温度，采集伴热管可耐受室温～600℃的烟气；由于采集管的耐受温度高于常规火焰温度，因此前端采集模块可直接从燃烧样品的火焰中取样(在此阶段，燃烧反应的中间体还未富集形成烟颗粒)，因此与后端采样相比，能采集到更多的燃烧气相产物信息；
所述前端功能模块18的进样端与前端采集模块17的采集出样端连通。
所述采集管与采集伴热管为市售获得，或是参照本技术领域常规结构制备得到。
其中，所述前端功能模块18选择包括傅立叶红外模块、质量分析模块、有机化合物释放监测模块、红外型气体分析仪、气相色谱-质谱联用模块、电子自旋共振模块、紫外分析模块其中一种或多种；注意的是，由于本发明提供的前端采样模块能够将颗粒物进行过滤并获得无颗粒物存在的气体组分，因此，所述前端功能模块可通常理解为针对无颗粒物存在的气体组分进行分析、检测及监测，因此，符合上述分析、检测及监测标准的现有技术功能模块皆可作为本发明所述前端功能模块的备选。
为了更好地说明本发明，并提供一种优选的实施方式：
所述前端功能模块18选择包括但不限于傅立叶红外模块、质量分析模块、有机化合物释放监测模块、红外型气体分析仪、气相色谱-质谱联用模块、电子自旋共振模块、紫外分析模块中任意一种或多种，且分别与不同的前端采集模块连通。
其中，所述傅立叶红外模块，可根据分子振动光谱原理，获得多种燃烧气相产物的红外光谱信息，进而推断出燃烧气相产物中特殊官能团和基团的存在，并获得燃烧气相产物的部分化学结构信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述质量分析模块，其利用电离源将燃烧气相产物进行电离，并通过质量分析器将生成的离子按质荷比m/z的大小分开，进而解析得到燃烧气相产物的精细化学结构；所述质谱分析模块所用的离子源选择包括但不限于电子轰击电离源、化学电离源、真空紫外光电离源、质子传递转移电离源等各类软电离或硬电离源中任意一种，所述质量分析器选择包括但不限于四级杆质量分析器、飞行时间质量分析器、离子阱质量分析器、双重四级杆质量分析器中任意一种；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述有机化合物释放监测模块，根据氢火焰离子化原理，可以将燃烧气相产物中的有机化合物进行电离，形成离子流，并实时监测燃烧气相产物中有机化合物的浓度；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述红外型气体分析模块，其根据不同气体组分对红外光的特征吸收曲线和比尔朗伯定律，确定燃烧气相产物中气体的组分和浓度；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述气相色谱-质谱联用模块，其根据气体产物的化学结构差异，使用色谱柱进行分离，并基于质谱分析原理，对分离物进行结构鉴定；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述电子自旋共振模块，其根据电子自旋共振原理，可测定物质中未成对电子的磁共振吸收，因此可确定燃烧气相产物中活性自由基的浓度；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述紫外分析模块，其基于紫外吸收光谱技术和化学计量学算法，可获得多种燃烧气相产物的成分和浓度信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述后端采集模块19，旨在对燃烧过程中的燃烧颗粒物进行采集或燃烧气相产物进行采集。注意的是，在符合本发明所限定的后端采集模块主旨指导下，本领域技术人员可参考现有技术中分析联用仪(如热重分析-气相色谱-质谱联用仪)的采集模块等相同结构，也可直接使用/替换为现有(市售)分析联用仪中起到相同作用的采集模块。
进一步地，所述后端采集模块19，在针对燃烧过程中的燃烧气相产物进行采集时，其具体结构可选择与燃烧气相产物采集模块9一致；而在针对燃烧过程中的燃烧颗粒物进行采集时，其具体结构可参考与不包含过滤件的燃烧气相产物采集模块。
需要说明的是，所述后端采集模块19与燃烧气相产物采集模块9，可通过于烟气输送管道12上不同位置处进行设置，且可设置于不同角度上。
其中一种优选的实施方式中，需使得后端采集模块19与燃烧气相产物采集模块9的采集进样端设置于烟气输送管道12内同一采集截面上，以保障后端采集模块与燃烧气相产物采集模块是对同一采集截面的燃烧气相产物进行采集。
后端功能模块20选择包括但不限于烟尘采样器、烟气分析仪、烟尘直读仪、粒径分析仪、粒子图像测速仪其中任意一种或多种；注意的是，所述后端功能模块可通常理解为针对烟气中的颗粒物特征及气体特征进行分析、检测及监测，因此，符合上述分析、检测及监测标准的现有技术功能模块皆可作为本发明所述后端功能模块的备选。
其中，所述烟尘采样器，其可将燃烧产物的燃烧颗粒物进行收集，收集后的颗粒物可通过化学和物理分析手段，确定颗粒物的化学结构、粒径分布等信息；其具体结构可参照本领域现有技术。
其中，所述烟气分析仪，其可将燃烧产生的燃烧颗粒物和燃烧气相产物进行采集，获得颗粒物的粒径和气体成分；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，所述粒径分析仪，其可实时获取燃烧颗粒物的粒径分布信息和尺寸信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
其中，烟尘直读仪，其利用β射线吸收称重原理，并结合等速跟踪法或恒流采样法等方法，对燃烧颗粒物浓度进行自动采样和分析；其具体结构可参照本领域现有技术。
其中，粒子图像测速仪，其根据非接触式激光光学的方法，获取追踪烟道中流场运动信息；其具体结构可参考本领域现有技术。
通常地，所述后端功能模块可选择与量热模块一致的方式与对应的后端采集模块进行连通。
需要说明的是，上述前端功能模块、后端功能模块及量热模块，根据其具体选择或所参考的现有技术，其应当具备提供负压的单独抽气泵组件，若其具体选择或所参考的现有技术中并不包含单独抽气泵组件，则在其结构基础上加装抽气泵，且所述抽气泵优选流量在0～20L/s可调式抽气泵。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代,组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，其特征在于是由预混燃烧气体导流管、内焰发生座、氧化焰分离引导件、样品燃烧室构成；
所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，且所述内焰发生座为垂直于该处预混燃烧气体导流方向的环状凸起结构，该环状凸起结构顶端距离预混燃烧气体导流管内壁至少0.1mm以确保内焰基于该环状凸起结构端头处发生；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为5～500mm、通孔直径或通孔当量直径为2～200mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的1/10～4/5，以使得燃烧产物形成射流喷出。
2.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述预混燃烧气体导流管为单通管结构，其中预混燃烧气体的导流为单一直线朝向，所述氧化焰分离引导通孔的朝向与预混燃烧气体的导流朝向一致。
3.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述样品燃烧室与内焰发生座之间的距离为5～300mm。
4.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述样品燃烧室的腔体为圆柱形状，其当量直径为5～100mm，高度为3～100mm。
5.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少4个氧化焰分离引导通孔，该均等设置为围绕样品燃烧室的氧化焰分离引导通孔构成圆环状的形式，且氧化焰分离引导通孔的结构中心点连接可构成一个圆。
6.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述内焰发生座为预混燃烧气体导流内管，该预混燃烧气体导流内管与预混燃烧气体导流管之间构成内外套管结构，通过内管端头的管壁构成环状凸起结构。
7.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少6个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为40-200mm、通孔直径或通孔当量直径为5-50mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的1/5～3/5使得燃烧产物形成射流喷出。
8.根据权利要求1所述火焰分离燃烧装置，其特征在于：所述内焰发生座设置于预混燃烧气体导流管内，且所述内焰发生座为垂直于该处预混燃烧气体导流方向的环状凸起结构，该环状凸起结构顶端距离预混燃烧气体导流管内壁为0.5mm～2mm，以确保内焰基于该环状凸起结构端头处发生；
所述氧化焰分离引导件设置于预混燃烧气体导流管的预混燃烧气体导流出口端上，所述样品燃烧室为设置于氧化焰分离引导件内部的腔体，且该腔体正对于内焰发生座以使得内焰可作用于样品燃烧室；所述氧化焰分离引导件以围绕样品燃烧室的方式均等设置至少8个氧化焰分离引导通孔，该氧化焰分离引导通孔与预混燃烧气体导流管连通，且该氧化焰分离引导通孔的长度为50～160mm、通孔直径或通孔当量直径为8～40mm以确保氧化焰基于该氧化焰分离引导通孔端头处发生；
所述样品燃烧室在朝向于内焰发生座的反方向上设置有与外界连通的燃烧产物出口，在该燃烧产物出口上设置有燃烧产物喷嘴，该燃烧产物喷嘴的直径或当量直径为样品燃烧室的腔体结构直径或当量直径的2/5-3/5使得燃烧产物形成射流喷出。
9.一种利用权利要求1所述燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置的燃烧过程在线分析装置，其特征在于是由燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置与具有导光结构的光谱仪构成。
10.一种利用权利要求1所述燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置的燃烧过程实时在线联合分析装置，其特征在于包括燃烧模块、具有导光结构的光谱仪、燃烧气相产物采集模块、量热模块及烟气输送管道系统，
其中，所述燃烧模块是由燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置、预混燃烧气体提供装置构成；所述预混燃烧气体提供装置提供预混燃烧气体至燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置内；
所述燃烧气相产物采集模块是由采样管、伴热管、过滤件和液冷部件构成；所述采样管和过滤件耐受温度为室温～1500℃的火焰温度，所述伴热管可耐受室温～600℃的烟气，所述液冷部件可将采集的燃烧气相产物降温至-50～100℃；所述过滤件将烟气中的燃烧颗粒物进行过滤去除；
所述量热模块由氧气分析组件、二氧化碳气体分析组件和一氧化碳气体分析组件构成，各组件是基于可调谐激光吸收光谱原理进行气体分析，实时输出氧气浓度XO2，二氧化碳浓度XCO2和一氧化碳浓度XCO三个参数，各组件的响应时间(t90)小于10秒，重复性±0.1％，监测氧气的浓度范围为0～50％，监测二氧化碳的浓度范围为0～20％，监测一氧化碳的浓度范围为0～2％；
所述烟气输送管道系统是由引风罩、烟气输送管道、风机、流量计及排烟管道构成，所述引风罩设置于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置上方，且引风罩的进风端朝向于燃烧量热及自由基原位监测用抑烟式火焰分离燃烧装置，所述引风罩的出端与烟气输送管道的进端连通，所述烟气输送管道的出端与风机的进风端连通，所述风机的出风端与排烟管道的进端连通，所述流量计设置于烟气输送管道或排烟管道；所述流量计实时输出烟气质量流量ms；
所述燃烧气相产物采集模块设置于烟气输送管道上，且采集进样端与烟气输送管道内部连通，采集出样端与量热模块的进样端连通。
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