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原文传递一种测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统

专利名称：	一种测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统
摘要：	本发明涉及一种测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，包括依次相连接的模拟生物质露天燃烧的燃烧装置、模拟大气污染物排放到大气中的气溶胶烟雾箱、颗粒物密度演化装置；本发明的系统同时具备三个功能，准确、真实的模拟生物质露天燃烧排放大气污染物的过程；人为可控且可重复地模拟农作物秸秆露天燃烧所产生大气污染物在对流层乃至平流层各个高度的物理化学反应，同时排除实际环境中复杂的气象、地形等因素的影响；并且通过差分电迁移率分析仪、气溶胶质量谱仪与冷凝沉积增长颗粒物数量分析仪联用，然后对单分散粒径颗粒物密度分布曲线的高斯拟合求得100～400nm颗粒物的有效密度，准确反映颗粒物在不同环境下的密度演化过程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	复旦大学
发明人：	陈建民;孙剑峰;朱超;李庆;李凌
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201811624879.1
公开号：	CN109813637A
代理机构：	深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙)
代理人：	吴肖敏
分类号：	G01N15/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	200082 上海市杨浦区邯郸路220号
主权项：	1.一种测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，包括依次相连接的模拟生物质露天燃烧的燃烧装置、模拟大气污染物排放到大气中的气溶胶烟雾箱、颗粒物密度演化装置；所述的模拟生物质露天燃烧的燃烧装置至少包括：燃烧炉壳体，用于密封燃烧炉壳体的炉盖，以及与燃烧炉壳体内部连通的补气传输管，炉盖上连通有气体传输管；所述的模拟大气污染物排放到大气中的气溶胶烟雾箱至少包括：密闭的箱体，位于箱体内底部的搅拌器，用于对密闭的箱体抽真空的真空泵，贯穿箱体的大气污染物输入管，大气污染物输入管上设置有单向阀，对箱体内提供水分的加湿器，以及位于箱体内部的黑光灯，所述的箱体包括内壳体和外壳体，内壳体和外壳体之间的空腔被分割成制冷剂循环层和隔热保护层，贯穿内壳体和外壳体设置有气体测试口和补气口；颗粒物密度演化装置包括差分电迁移率分析仪(DMA)、气溶胶质量谱仪和冷凝沉积增长颗粒物数量分析仪，差分电迁移率分析仪的进样口与气溶胶烟雾箱的气体测试口通过导电橡胶管连接，差分电迁移率分析仪的出口与气溶胶质量谱仪连接，气溶胶质量谱仪与冷凝沉积增长颗粒物数量分析仪连接，燃烧装置炉盖上的气体传输管与气溶胶烟雾箱的大气污染物输入管连通。 2.根据权利要求1所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，所述的燃烧炉壳体为一端开口另一端密封的结构，炉盖设置在燃烧炉壳体开口端处，炉盖与燃烧炉壳体密封连接，炉盖的顶部设置有气体传输管，气体传输管与燃烧炉壳体内部连通，在燃烧炉壳体内横向设置有燃烧网，补气传输管设置在燃烧网的下方，补气传输管穿过燃烧炉壳体延伸至壳体外并与补气泵连接，在补气传输管的管路上设置有流量控制器和颗粒物过滤器，通过流量控制器使补气流速控制在4-10L/min，优选的，补气流速为6-9L/min，在燃烧网的上部设置有测试管，测试管延伸至壳体外并与烟气分析仪连接。 3.根据权利要求2所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，在燃烧炉壳体开口端与炉盖之间设置有密封圈，燃烧炉壳体开口端与炉盖通过密封夹固定连接，燃烧炉壳体为圆柱形壳体，炉盖为倒漏斗形，倒漏斗形的顶部漏斗嘴与气体传输管连接，炉盖开口端内径与燃烧炉壳体开口端内径相匹配，在燃烧网上部的壳体上设置有透明观察窗。 4.根据权利要求2所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，燃烧炉壳体高度为800-1200mm，内直径为700-800mm，炉盖的内侧壁涂覆有Teflon防粘涂层，炉盖的高度为100-200mm，炉盖底部开口端内径为700-800mm，气体传输管的内侧壁涂覆有Teflon防粘涂层，气体传输管的内直径为20-40mm。 5.根据权利要求2所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，燃烧网为圆形石棉燃烧网，燃烧网的周边设置有硬性固定架，硬性固定架的另一端固定在燃烧炉壳体的内侧壁上，在燃烧网的底部设置电打火装置，电打火装置与燃烧炉壳体侧壁外的打火开关电连接，电打火装置紧贴燃烧网底部，所述的烟气分析仪为德图testo350pro烟气分析仪，颗粒物过滤器为高效空气颗粒物(HEPA)过滤器，补气传输管的内侧壁涂覆有Teflon防粘涂层，补气传输管的内直径为10-30mm。 6.根据权利要求2所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，在燃烧炉壳体内底部设置有收集托盘，位于燃烧炉壳体内的补气传输管端部设置有喷嘴，喷嘴与燃烧网的中心相对,喷嘴与燃烧网之间的距离为10-15cm。 7.根据权利要求1所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，所述的箱体为圆柱形，圆柱形的两端分别为向外凸起的弧形，在箱体内上部设置有温度监测探头和湿度监测探头，温度监测探头与箱体外温度显示器电连接，湿度监测探头与箱体外湿度显示器电连接，黑光灯平行间隔设置在箱体内中部，每个黑光灯与箱体外的黑光灯开关电连接，在箱体内还设置有光感应器，光感应器与箱体外光强度测量仪电连接。 8.根据权利要求1所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，贯穿内壳体和外壳体在箱体中部侧壁上设置有清洁口，清洁口上设置有密封盖，密封盖通过密封法兰与清洁口连接，实现密封盖与清洁口的密封连接，补气口外接补气管，补气管与气体泵连接，补气管上设置有流量控制器和颗粒物过滤器，在箱体下部，贯穿内壳体和外壳体还设置有废气出口。 9.根据权利要求1所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统，其特征在于，制冷剂循环层与箱体外的循环管路连接，在循环管路上设置有循环泵，在箱体外底部设置有烟雾箱支撑架，搅拌器与箱体外的电机电连接，电机驱动搅拌器转动，烟雾箱的外壳体为不锈钢壳体，内壳体为不锈钢壳体，内壳体的内壁上涂覆有0.3mm的Teflon防粘涂层，烟雾箱的体积为4-8m3。 10.权利要求1所述的测试生物质燃烧排放颗粒物密度演化的模拟气溶胶系统的测试方法，包括步骤如下： 1)称量5-15g干净的生物质，烘干后置于燃烧装置的燃烧网上并铺开，打开补气泵，通过补气传输管向烧炉壳体输入无颗粒物的空气，打开烟气分析仪，观察谱图并记录CO、CO2的初始浓度，点燃生物质，在生物质燃烧过程中通过烟气分析仪实时给出CO与CO2的浓度值并计算燃烧效率，通过补气泵调节补气流速保证生物质的燃烧效率大于等于0.9； 2)通过真空泵对气溶胶烟雾箱的箱体抽真空，使气溶胶烟雾箱内压力达到8-12Pa，关闭真空泵，开启大气污染物输入管上的单向阀，燃烧装置上方的大气污染后通过倒吸的方式通过气体传输管进入真空的大气气溶胶烟雾箱，4-6min后关闭单向阀，根据模拟的大气污染物在对流层乃至平流层实际环境背景，调整烟雾箱内温度、湿度、光照强度，通过补气口补气调整箱体内压力，开启搅拌器搅拌，使内部混合均匀，待参数稳定后，开启气体测试口，通过颗粒物密度演化装置测量100～400nm颗粒物的有效密度。
所属类别：	发明专利