[发明专利]一种观察生物质燃烧烟气老化过程的装置与方法

说明书

一种观察生物质燃烧烟气老化过程的装置及方法，用于碳烟研究领域，所述观察生物质燃烧烟气老化过程的装置是由供气单元、烟气产生单元、老化反应箱组成；湿度发生器氮气罐与湿度发生器气体入口连接组成供气单元，湿度发生器（2）连接烟气产生单元，烟气产生单元连接老化反应箱，老化反应箱连接尾气处理瓶；所述的烟气产生单元包括玻璃罩、塔香形生物质燃料和烟气浓缩器，玻璃罩内设置烟气浓缩器。本发明利用塔香烟气倒流原理对生物质燃料燃烧后的烟气颗粒成分进行观察与收集，同时可以控制碳烟稀释比，对于研究不同生物质燃料的碳排放因子、化学组成、生物效应以及模拟其老化进程具有重大意义。

技术领域

本发明属于碳烟研究领域，尤其涉及一种观察生物质燃烧烟气老化过程的装置与方法。

背景技术

目前针对生物质燃烧产生烟气的研究主要依赖于室外采样，对实验室持续燃烧获取黑碳的研究报道较少。现有技术如火焰模拟燃烧获得碳烟颗粒需要较高的成本或复杂的处理技术，降低了对碳烟单颗粒的研究效率，且模拟燃烧获取的颗粒易团聚，限制了在碳烟颗粒物取样方面的应用。

发明内容

本发明提供简便易行的生物质碳烟制备装置及对碳烟颗粒进行去焦油取样的方法，获得相对纯净的碳烟颗粒，从而对其进行单独的分析研究。

本发明的技术方案是：

一种观察生物质燃烧烟气老化过程的装置，包括供气单元、烟气产生单元和老化反应箱。供气单元连接烟气产生单元，烟气产生单元连接老化反应箱。

供气单元由氮气罐与湿度发生器连接而成；氮气罐与湿度发生器气体入口连接组成供气单元，湿度发生器出口管与烟气产生单元连接，烟气产生单元包括塔香形生物质燃料、烟气浓缩器、玻璃罩；碳烟颗粒与外部配气反应老化，老化后的颗粒经收集后剩余烟气经尾气处理瓶处理。

所述湿度发生器使用苏州阿洛斯SHG-AT01型环境湿度发生器，用于实现气体湿度控制或水含量控制，湿度范围5%~95%RH；氮气流量、温度、湿度均可数显设置和显示，温度显示精度±1℃，湿度显示精度±2%RH。

所述玻璃罩为长度是200 mm，宽度是200 mm，高度是300mm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。

所述的塔香形生物质燃料是由秸秆、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3mm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。

所述烟气浓缩器为上部粗下部细且上部设有顶盖下部敞口的中空筒，顶盖设有进气孔、轴孔，空心中轴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，固定座上面设置中空的支撑柱，支撑柱上设置塔香形生物质燃料，支撑柱、固定座、中轴同心；支撑柱穿过固定座与中轴相接形成孔道；沿支撑柱外周一周设置用于承接灰烬的集灰槽，烟气浓缩器的侧面安装有微型涡轮机。

微型涡轮机可加速烟气浓缩，同时扰动烟气减少微粒聚集。

所述老化反应箱下方设有采样孔，可用于样品采集，上方的两个配气孔可用于人为导入外部气体在老化反应箱中模拟碳烟颗粒静态老化过程。

所述尾气处理瓶内的溶液为乙醇或者异丙醇水溶液（体积浓度w80％）；瓶内气液交界面处设有滤网，未溶解的碳烟被滤网阻拦收集在滤膜上，所述滤膜孔径为0.5～2μm。

本发明装置结构简单，使用方便，制作成本低，适用性广泛，安全级别更高，实现了对碳烟颗粒取样，获得相对纯净的碳烟颗粒，从而对其进行单独的分析研究。

附图说明

图1是本发明的整体连接示意图。