[发明专利]生物质燃烧产生烟气的装置及观察烟气老化过程的方法

权利要求书

1.生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是由供气单元、烟气产生单元、净化单元、捕集反应箱（10）和尾气处理瓶（13）组成；供气单元连接烟气产生单元，烟气产生单元连接净化单元，净化单元连接捕集反应箱（10），捕集反应箱（10）连接尾气处理瓶（13）；所述供气单元由氮气罐（1）与湿度发生器（2）组成，氮气罐（1）与湿度发生器（2）连接；所述的烟气产生单元包括玻璃罩（3）、塔香形生物质燃料（4）和烟气浓缩器（5）；所述净化单元包括碳烟输送管（6）、冷凝器（7）、净化器（9）；烟气浓缩器（5）的出烟管连接碳烟输送管（6），碳烟输送管（6）连接冷凝器（7）的输入管，冷凝器（7）的输出管连接净化器（9）的输入管，净化器（9）的输出管连接捕集反应箱（10）的输入管，捕集反应箱（10）的输出管连接尾气处理瓶（14）；所述的塔香形生物质燃料（4）是由秸秆、锯末经过粉碎、混合、挤压、烘干工艺，制成的可直接燃烧的生物质成型燃料，塔香形生物质燃料（4）呈上部小下部大的中空圆台形，圆台的上底面直径是4mm，下底面直径是26mm，高度是60mm；圆台上底面上面设有直径为4mm的实心半球体，圆台轴心设置圆椎形盲孔，位于圆台下底面的盲孔的直径是8mm，盲孔的深度是55mm；碳烟输送管（6）设置温度控制仪。

2.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述湿度发生器（2）湿度范围是5%~95%RH。

3.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述玻璃罩（3）为长度是300 mm，宽度是300 mm，高度是400mm的透明密封箱体，箱体顶端设有轴孔，箱体一侧设有烟气入口，箱体另一侧设有烟气出口。

4.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述烟气浓缩器（5）为上部粗下部细且上部设有顶盖下部敞口的中空筒，顶盖设有烟气输入口（504）、轴孔，空心中轴（502）设置在轴孔上并位于顶盖下面；顶盖上面且轴孔位置处设置圆环形固定座（503），固定座（503）上面设置中空的支撑柱（501），支撑柱（501）上设置塔香形生物质燃料（4），支撑柱（501）、固定座（503）、中轴（502）同心；支撑柱（501）穿过固定座（503）与中轴（502）相接形成孔道；沿支撑柱（501）外周一周设置用于承接灰烬的集灰槽（506），烟气浓缩器的侧面安装有微型涡轮机（505）。

5.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述的碳烟输送管（6）为耐高温不锈钢金属管，碳烟输送管（6）缠绕有加热丝，加热丝外面包裹有保温套。

6.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述的冷凝器（7）由置于冰浴中的冷凝管（8）组成。

7.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述的净化器（9）内设置粉碎的木屑、洁净谷壳和金属过滤器。

8.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述的捕集反应箱（10）下方设有采样孔（11），上方设有两个配气孔（12）。

9.如权利要求1所述的生物质燃烧产生烟气的装置，其特征是所述的尾气处理瓶（13）内的溶液为乙醇或者异丙醇水溶液；瓶内气液交界面处设有滤膜（14）。

10.一种观察烟气老化过程的方法，其特征是包括下述步骤：

（1）开启权利要求1所述的温度控制仪，输入预设温度300℃，同时打开湿度发生器并预设湿度值RH0 为15%~80%；开启氮气罐，通过湿度发生器上的数字显示器观察流量，连续通入氮气3到5分钟以去除残存的气体；

（2）点燃塔香形生物质燃料，3~4分钟后见烟气由烟气浓缩器出口流出，开始微型涡轮机浓缩烟气同时吸入氮气，氮气对烟气进行稀释，避免碳烟颗粒的聚集，同时氮气作为保护气，防止碳烟颗粒与空气发生反应；烟气在气流推动下在烟气浓缩器出口处浓缩，然后继续向碳烟输送管流动，烟气中的焦油在加热至300℃的碳烟输送管中受热呈气态；

（3）将冰块砸碎制作成冰浴，冷凝管置于冰浴中，呈气态的焦油随后在冷凝管中发生冷凝由气态受冷变成液态，用焦油吸附剂捕获液态焦油，使较干净的烟气进入捕集反应箱；捕集反应箱下方的采样孔用于样品采集，上方设有配气孔用于人为导入外部气体在捕集反应箱中模拟碳烟静态老化过程；其中，焦油吸附剂用过后继续作为燃烧做原料使用，防止二次污染；

（4）取一支试管，将乙醇、去离子水按照4:1的比例制成80%的乙醇水溶液，转移到尾气处理瓶，对尾气进行吸收得到的悬混液，未溶解的碳烟被滤网阻拦收集在滤膜上，对滤膜通过超声波进行超声分散提取干燥后得到纯化的固态碳烟。