一种燃烧烟气分析实验监测装置的制作方法

本发明涉及一种燃烧烟气分析实验监测装置。

背景技术：

煤田火区、矿井火灾都是煤矿区的重要灾害。煤田火区是指煤炭地层在地表下满足燃烧条件后，产生自燃，或经其它渠道燃烧所形成的大规模地下燃烧发火，最终形成煤田火区。煤田火区不仅会导致地下煤炭资源严重损失、引发地质灾害，而且最重要的危害是它在燃烧过程中产生大量的烟气通过地层裂隙释放到空气中，对空气造成持久、严重的污染。矿井火灾是指发生在煤矿井下或是井口附近威胁到井下安全生产的火灾。矿井一旦发生火灾，会产生大量的烟气，而这些烟气往往是导致井下人员伤亡的罪魁祸首。综上所述，不论是煤田火区还是矿井火灾，它们产生的烟气危害极大，所以针对以上问题，需要设计一种模拟煤田火区和矿井火灾的烟气分析实验装置，对其产生的烟的成分和气体成分浓度进行监测；并且对实验数据进行实时的监测、分析、记录是必需的。

现有技术模拟煤田火区和矿井火灾的烟气分析实验装置，实验时排出的大量的有害、有毒烟气会直接排放到大气中，不利于环保，并且对实验人员的身体有害。

另外，现有技术模拟煤田火区和矿井火灾的烟气分析实验装置，实验完成后，需要等待燃烧自然熄灭，这样需要专人在试验装置旁值守，浪费时间，并且比较不安全。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种燃烧烟气分析实验监测装置，可针对不同条件燃烧产生的烟气成分、浓度实时监测记录，并且比较环保、安全。

本发明采取的技术方案为：一种燃烧烟气分析实验监测装置，包括进气装置、实验箱、出气及烟气监测装置、附属装置；进气装置包括依次通过管道连接的气瓶、入口气体质量流量计、入口流量调节阀；实验箱包括箱体，箱体一侧的底部设置有进气口；箱体另一侧的顶部设置有出气口；出气及烟气监测装置包括依次通过管道连接的出口流量调节阀、出口气体质量流量计、烟尘浓度分析仪、针管阀门、抽气针管；附属装置包括计算机、气相色谱分析仪；计算机与气相色谱分析仪通过网络线路相连；入口流量调节阀的出口端与进气口通过管道相连；出气口通过管道与出口流量调节阀的入口端相连；烟尘浓度分析仪通过网络线路与计算机相连。

进一步的，出气及烟气监测装置还包括烟尘过滤器；烟尘过滤器的入口端与烟尘浓度分析仪的出口端通过管道连接；烟尘过滤器的出口端与针管阀门的入口端连接。

进一步的，出气及烟气监测装置还包括三通管、吸收池阀门、尾气吸收池；三通管的入口端与烟尘过滤器的出口端连接；三通管有两个出口端，三通管的一个出口端与针管阀门的入口端通过管道连接，针管阀门与抽气针管通过管道连接；三通管的另一个出口端与吸收池阀门的入口端通过管道连接，吸收池阀门与尾气吸收池通过管道连接。

进一步的，进气装置还包括减压阀、稳压阀、稳流阀、压力表、气阻；减压阀、稳压阀、稳流阀、压力表、气阻通过管道依次连接；减压阀的入口端与气瓶连接，气阻的出口端与入口气体质量流量计的入口端通过管道连接。

进一步的，气瓶为不同气体气瓶，且不同气体气瓶均设置有阀门，不同气体气瓶的阀门的出口端并联后与入口气体质量流量计的入口端连接。

更加具体的，箱体由外层Q235-B钢板和内层316L钢板制成，外层尺寸为2200mm×2200mm×1800mm，内层尺寸为2000mm×2000mm×1600mm，两层钢板之间由槽钢连接及支撑，并充填耐高温纤维棉保温，箱体为密闭结构；箱体的前面板设置有三个观察窗，观察窗的尺寸为200mm×400mm，且由透明的耐高温玻璃制成。

本发明可以选用不同种类的气体并可以调节该种气体的流量、压力，从而可以模拟不同条件下的燃烧(煤田火区、矿井火灾等)，具有较高的实验通用性。

本发明可以通过计算机对检测的数据进行实时的监测、分析、记录，从而实现连续性监测、记录。

本发明可以通过烟尘浓度分析仪以及气相色谱分析仪，监测出烟气中烟尘的浓度以及燃烧气体中各成分的浓度，对比得出烟气的变化规律，具有较强的功能性。

本发明中，剩余的气体通过尾气吸收池被吸收，从而防止污染空气，比较安全。

本发明中，实验完成后通入惰性气体可保证燃烧完全熄灭，不需要专人值守，并且比较安全。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的三通管35的示意图。

进气装置1

气瓶11

减压阀12

稳压阀13

稳流阀14

压力表15

气阻16

入口气体质量流量计17

入口流量调节阀18

实验箱2

进气口21

箱体22

观察窗23

出气口24

出气及烟气监测装置3

出口流量调节阀31

出口气体质量流量计32

烟尘浓度分析仪33

烟尘过滤器34

三通管35

针管阀门36

抽气针管37

吸收池阀门38

尾气吸收池39

附属装置4

计算机41

气相色谱分析仪42

具体实施方式

下面结合图1、图2对本发明进行说明。

实施例一

一种燃烧烟气分析实验监测装置，包括进气装置1、实验箱2、出气及烟气监测装置3、附属装置4。

进气装置1包括依次通过管道连接的气瓶11、入口气体质量流量计17、入口流量调节阀18。

实验箱2包括箱体22，箱体22一侧的底部设置有进气口21；箱体22另一侧的顶部设置有出气口24。

出气及烟气监测装置3包括依次通过管道连接的出口流量调节阀31、出口气体质量流量计32、烟尘浓度分析仪33、针管阀门36、抽气针管37。

附属装置4包括计算机41、气相色谱分析仪42；计算机41与气相色谱分析仪42通过网络线路相连。

入口流量调节阀18的出口端与进气口21通过管道相连；出气口24通过管道与出口流量调节阀31的入口端相连；烟尘浓度分析仪33通过网络线路与计算机41相连。

开始进行实验时，根据所需的实验条件选择不同的气瓶11，气瓶11内的气体依次经过入口气体质量流量计17、入口流量调节阀18进入到箱体22内，通过调节入口气体质量流量计17以及入口流量调节阀18的配合可以控制进入箱体22的气体为所需的流量。箱体22内设置有根据实验需要预先放置的火灾模拟模型(比如煤田火区模拟模型，矿井火灾模拟模型等)。气体进入箱体22内后燃烧；燃烧后产生的烟气从出气口24流出，依次通过出口流量调节阀31、出口气体质量流量计32、烟尘浓度分析仪33、烟尘过滤器34、针管阀门36后进入抽气针管37，抽气针管37可从针管阀门36后的管道拔出。

通过对比入口气体质量流量计17与出口气体质量流量计32之间的差别，可得出箱体22中气体体积的变化。

通过烟尘浓度分析仪33可对烟气中的烟尘浓度进行检测。

将抽气针管37中的气体注入气相色谱分析仪42，通过气相色谱分析仪42对气体成分(O₂、N₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆、C₂H₂)的浓度进行检测。

烟尘浓度分析仪33和气相色谱分析仪42将检测的数据通过网络线路传输至计算机41，计算机41可对烟尘浓度分析仪33和气相色谱分析仪42的测量数据进行实时监测、记录，从而可分析得出不同条件下(比如煤田火区、矿井火灾登)燃烧的烟气各数据的变化规律。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于出气及烟气监测装置3。

本实施例的出气及烟气监测装置3还包括烟尘过滤器34。烟尘过滤器34的入口端与烟尘浓度分析仪33的出口端通过管道连接；烟尘过滤器34的出口端与针管阀门36的入口端连接。烟尘过滤器34可以将烟气中的烟尘滤除，防止烟气中的烟尘对气相色谱分析仪42产生不良影响。

实施例三

本实施例与实施例二的不同之处在于出气及烟气监测装置3。

本实施例的出气及烟气监测装置3还包括三通管35、吸收池阀门38、尾气吸收池39。

本实施例中，三通管35的入口端与烟尘过滤器34的出口端连接；三通管35有两个出口端，三通管35的一个出口端与针管阀门36的入口端通过管道连接，针管阀门36与抽气针管37通过管道连接；三通管35的另一个出口端与吸收池阀门38的入口端通过管道连接，吸收池阀门38与尾气吸收池39通过管道连接。关闭吸收池阀门38并打开针管阀门36，气体可以进入抽气针管37；抽完气体后打开吸收池阀门38并关闭针管阀门36，剩余的气体通往尾气吸收池39被吸收，比较环保、安全。

实施例四

本实施例与实施例一的不同之处在于进气装置1。

本实施例中，进气装置1还包括减压阀12、稳压阀13、稳流阀14、压力表15、气阻16。减压阀12、稳压阀13、稳流阀14、压力表15、气阻16通过管道依次连接；减压阀12的入口端与气瓶11连接，气阻16的出口端与入口气体质量流量计17的入口端通过管道连接。气体从气瓶11流出后，依次经过减压阀12、稳压阀13、稳流阀14、压力表15、气阻16、入口气体质量流量计17、入口流量调节阀18进入到箱体22内；之后的流程与实施例一相同，此处不再赘述。本实施例中，进入箱体22的气体，气压更加稳定并且可以调节，使实验条件更加可控。

实施例五

本实施例与实施例一的不同之处在于进气装置1。

本实施例中，气瓶11为不同气体气瓶(不同气体气瓶包含一种以上惰性气体气瓶，一种以上的试验所需气体气瓶比如氮气气瓶，比如氧气气瓶、干空气气瓶等)，且不同气体气瓶均设置有阀门，不同气体气瓶的阀门的出口端并联后与入口气体质量流量计17的入口端连接。关闭惰性气体气瓶的阀门并打开试验所需气体气瓶的阀门，之后的实验流程与实施例一相同，此处不再赘述。这样可以根据不同实验条件的需要而选择不同气体气瓶，本发明的通用性较高。

实验完毕后，打开惰性气体气瓶的阀门并关闭试验所需气体气瓶的阀门，将惰性气体通入箱体22，进行灭火，比较安全。

更具体的，实施例一至实施例五中，箱体22由外层Q235-B钢板和内层316L钢板制成，外层尺寸为2200mm×2200mm×1800mm(长×宽×高)，内层尺寸为2000mm×2000mm×1600mm(长×宽×高)，两层钢板之间由槽钢连接及支撑，并充填耐高温(1000℃)纤维棉保温，箱体22为密闭结构。箱体22的前面板设置有三个观察窗23，观察窗23的尺寸为200mm×400mm，且由透明的耐高温玻璃制成，通过观察窗23可以观察到箱体22内部的情况。箱体为价格低廉的标准件制作而成，箱体价格低廉。

本发明可以选用不同种类的气体并可以调节该种气体的流量、压力，从而可以模拟不同条件下的燃烧(比如煤田火区、矿井火灾)，具有较高的实验通用性。

本发明可以通过计算机对检测的数据进行实时的监测、分析、记录，从而实现连续性监测、记录。

本发明可以通过烟尘浓度分析仪以及气相色谱分析仪，监测出烟气中烟尘的浓度以及燃烧气体中各成分的浓度，对比得出烟气的变化规律，具有较强的功能性。

本发明中，剩余的气体通过尾气吸收池被吸收，从而防止污染空气，比较安全。

本发明中，实验完成后通入惰性气体可保证燃烧完全熄灭，不需要专人值守，并且比较安全。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。