CN204202962U - 一种新型在线ocec分析仪检测激光和高温反应炉一体装置 - Google Patents

Abstract

一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，由壳体、解析炉、氧化炉、激光发射端、接收端组成，其特征在于，解析炉和氧化炉由石英玻璃烧制而成，形状满足反应、控制、气路流通、光路有效照射等要求，能保证长时间耐高温使用，密封接头由聚四氟乙烯材料加工而成，能有效避免高温变形问题，壳体由铝合金加工而成，分上下两个部分，激光发射端由铝合金加工而成，通过准确的定位与壳体相连，保证光路的同轴性和稳定性。其优点是：结构简单可靠紧凑，温度控制准确、有效避免外界杂散光对检测关信号的干扰、光路不易产生偏差，方便拆卸、维护方便、密封性好、隔热性好。适用于在线采集大气细颗粒物进行化学成分分析。

Description

一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置

技术领域

本实用新型属于检测激光和高温反应炉一体装置，特别涉及一种应用于大气细颗粒物化学成分在线监测的核心分析反应装置。

背景技术

含碳组分在气溶胶中含量很高，尤其是在对人类健康影响较大的细颗粒部分比例更大，通常包括有机碳(OC)和元素碳(EC)两部分。OC、EC不仅影响人类健康、造成区域和城市烟霾影响能见度、破坏地球辐射平衡影响全球气候，而且可以帮助得知大气中二次污染的状况。随着我国经济的快速增长和城市化进程的不断加快，诸多经济发达地区面临着巨大的环境挑战，气溶胶已成为影响我国城市空气质量的首要污染物。为了揭示气溶胶中碳质组分(OCEC)对城市大气污染的影响与形成机制，保护城市居民的健康，迫切需要开发一套适合在我国推广和应用的在线监测气溶胶碳质组分(OCEC)的仪器装置。虽然国内外一直在致力于研究碳质气溶胶，但是由于分析OCEC的方法有很多，而且OC、EC(包括BC)定义的模糊，没有上统一的标准等诸多原因，使得方法与方法之间，仪器与仪器之间的分析结果存在着很大的差异，这为环境数据的分析，以及地域之间的比较研究带来很多的不便。膜采样+离线分析非技术限制太大，需要进行复杂的样品前和后处理，很难进一步得到碳质气溶胶的具体变化，因此在线的分析仪器就显得尤其重要。目前，基于中国目前的大气状况，研发出一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，作为大气细颗粒物化学成分在线监测仪器的核心模块，用来大气样品的分析检测以及相关的化学反应和转化，并解决在此过程中可能出现的问题，它需要考虑气路的走向、化学反应的条件、系统的密封性能、隔热性、检测激光器的合理放置等因素，同时还需要兼顾安装维护性、使用的安全性等一系列问题。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，大气样品的分析检测以及相关的化学反应和转化都在该装置中发生，其中解析炉、氧化炉、激光器、接收器四大部分设计为一个整体，作为大气细颗粒物化学成分分析的核心模块装置，能有效地解析氧化待测大气，同时保证光路的稳定性，以此来进行准确的检测。

本实用新型提出的技术方案是，一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，由壳体、解析炉、氧化炉、激光发射端、激光接收端组成；

壳体为8mm厚铝板加工而成，分上下两个部分，壳体内壁填有隔热材料，壳体有效支撑解析炉、氧化炉、激光发射端、激光接收端、冷却风扇；

解析炉位于壳体内所有化学反应和转化的第一阶段，解析炉呈变径三通管状，加热丝缠绕在解析炉上，外部电源通过陶瓷接头连线给加热丝供电，解析炉中间部位填有滤膜，通过衬管压住滤膜，热电偶通过解析炉上垂直的侧管探入炉体内，解析炉一侧设有风扇，风扇根据热电偶反馈实时冷却解析炉，解析炉与衬管和接收器通过密封接头连接、激光光源从解析炉的左侧照射到右侧，三个接收器接收不同的信号；

氧化炉位于壳体内所有化学反应和转化的后端，氧化炉为一只石英玻璃反应管，氧化炉内设有氧化物质，加热丝缠绕在氧化炉上，氧化炉壁设有热电偶，通过热电偶实时反馈控制氧化炉的加热温度，外部电源通过陶瓷接头连线给加热丝供电，解析炉与氧化炉的连接由密封接头、气管组成；

检测激光部分激光发射端和激光接收端位于解析炉的最右端，与壳体连接，它由接收器A、接收器B、接收器C、激光发射端夹具、激光光源组成。

所述的解析炉和氧化炉，由石英玻璃烧制而成，形状满足反应、控制、气路流通、光路有效照射等要求，能保证长时间耐高温使用。

所述的隔热材料，由具有耐高温性能的高密度石棉板加工而成，保证耐高温性和隔热性。

所述的密封接头，由聚四氟乙烯材料加工而成，能有效避免高温变形问题，同时能与石英玻璃很好地粘接。

所述的激光发射端夹具，由铝合金加工而成，通过准确的定位与壳体相连，保证光路的同轴性和稳定性。

本实用新型提出的一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置的优点是，结构简单可靠紧凑，温度控制准确、有效避免外界杂散光对检测关信号的干扰、光路不易产生偏差，方便拆卸、维护方便、密封性好、隔热性好。适用于在线采集大气细颗粒物进行化学成分分析。

附图说明

图1是本实用新型一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置的构造示意图

图中，1-壳体、2-隔热材料、3-氧化炉、4-密封接头A、5-衬管、6-接收器A、7-密封接头B、8-密封接头C、9-解析炉、10-陶瓷接头、11-密封接头D、12-热电偶、13-风扇支架、14-冷却风扇、15-加热丝、16-密封接头E、17-接收器B、18-接收器C、19-激光发射端夹具、20-激光光源、21-气管、22-密封接头F、23-中间隔热层、24-热电偶、25-陶瓷接头、26-加热丝、27-滤膜

具体实施方式

如图1所示，这种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，由壳体、解析炉、氧化炉、激光发射端、接收端等主要部分组成，壳体为铝合金加工而成，分上下两个部分，壳体1中内壁填充有隔热材料2，可以有效支撑解析炉9和氧化炉3；

解析炉位于炉体内所有化学反应和转化的第一阶段，解析炉9呈三通管状，加热丝15缠绕在解析炉上，外部电源通过陶瓷接头10连线给加热丝供电，在解析炉的中间部位设有滤膜27，它由衬管5和密封接头C 8组成的压紧装置将其压紧，热电偶12通过密封接头D 11与解析炉连接实时反馈温度，解析炉一侧设置风扇14，风扇根据热电偶反馈实时改变解析炉所需要的温度，解析炉右端设有密封接头E 16，通过气管21与氧化炉3连接，解析炉左端有接收器A 6，它们之间靠密封接头B 7连接在一起。

氧化炉位于所有化学反应和转化的第二阶段，氧化炉3为一只石英玻璃管，氧化炉内装有氧化物质，加热丝26均匀缠绕在氧化炉上，氧化反应管壁设有热电偶24，通过该热电偶控制氧化炉的加热温度，外部电源通过陶瓷接头25连接给加热丝供电。

检测激光部分位于解析炉的最右端，与壳体1连接，它由接收器A 6、接收器B 17、接收器C 18、激光发射端夹具19、激光光源20组成。

所述的解析炉和氧化炉，由石英玻璃烧制而成，形状满足反应、控制、气路流通、光路有效照射等要求，能保证长时间耐高温使用。

所述的隔热材料，由具有耐高温性能的高密度石棉板加工而成，保证耐高温性和隔热性。

所述的密封接头，由聚四氟乙烯材料加工而成，能有效避免高温变形问题。

所述的激光发射端，由铝合金加工而成，通过准确的定位与壳体相连，保证光路的同轴性和稳定性。

本实用新型的使用方法是：大气细颗粒物先通过载气和氧气组成的进气管路进入解析炉，大气细颗粒物经过解析炉9进入，滤膜27对检测载气进行过滤拦截，加热丝15高温加热，风扇14根据热电偶12反馈的温度进行自动控温，隔热材料2对解析炉起隔热保温作用，检测光源对石英滤膜的变化进行实时检测，被解析出的物质被载气带到氧化炉，进入氧化炉3，加热丝26对氧化炉进行加热，被氧化成所需的气体后进行检测。

Claims (4)

1.一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，由壳体、解析炉、氧化炉、激光发射端、接收端组成，其特征在于，壳体为铝合金加工而成，分上下两个部分，壳体中内壁填充有隔热材料，可以有效支撑解析炉和氧化炉；

解析炉位于炉体内所有化学反应和转化的第一阶段，解析炉呈三通管状，加热丝缠绕在解析炉上，外部电源通过陶瓷接头连线给加热丝供电，在解析炉的中间部位设有滤膜，它由衬管和密封接头C组成的压紧装置将其压紧，热电偶通过密封接头D与解析炉连接实时反馈温度，解析炉一侧设置风扇，风扇根据热电偶反馈实时改变解析炉所需要的温度，解析炉右端设有密封接头E，通过气管与氧化炉连接，解析炉左端有接收器A，它们之间靠密封接头B连接在一起；

氧化炉位于所有化学反应和转化的第二阶段，氧化炉为一只石英玻璃管，氧化炉内装有氧化物质，加热丝均匀缠绕在氧化炉上，氧化反应管壁设有热电偶，通过该热电偶控制氧化炉的加热温度，外部电源通过陶瓷接头连接给加热丝供电；

检测激光部分的激光发射端和激光接收端位于解析炉的最右端，与壳体连接，它由接收器A、接收器B、接收器C、激光发射端夹具、激光光源组成。

2.如权利要求1所述的一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，其特征在于，解析炉和氧化炉由石英玻璃烧制而成，形状满足反应、控制、气路流通、光路有效照射等要求，能保证长时间耐高温使用。

3.如权利要求1所述的一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，其特征在于，密封接头由聚四氟乙烯材料加工而成，能有效避免高温变形问题。

4.如权利要求1所述的一种新型在线OCEC分析仪检测激光和高温反应炉一体装置，其特征在于，激光发射端由铝合金加工而成，通过准确的定位与壳体相连，保证光路的同轴性和稳定性。