一种用于光谱分析的高温高压气固两相动态吸收池装置的制作方法

1.本发明属于激光光谱探测技术领域，具体涉及一种用于光谱分析的高温高压气固两相动态吸收池装置。


背景技术：

2.在工业上，比如钢、铁、有色金属、英泥、陶瓷和玻璃等工程原料的生产过程，炼焦生产、化肥生产、石油炼制等加工过程中都伴随有燃烧现象。人们居住场所的采暖、日常的食物制作，在多数情况下优先热源仍是燃料的燃烧。但化石燃料燃烧也是产生污染的主要方面，部分燃烧过程中会产生硫氧化物、二氧化氮，一氧化氮，臭氧，一氧化碳等多种有害气体，造成生态环境恶化，危害人类健康。在此大环境下提升燃烧效率，降低温室气体排放的相关研究近年来愈发受到重视。火焰温度、燃烧气体产物浓度、碳烟浓度和尺寸对火焰的燃烧有显著影响，并且这些参数可以准确地表征火焰燃烧状态，所以对上述几项参数的探测成为现阶段燃烧诊断的主要探测目标。
3.近年来，由于激光技术、光谱技术和电子信息技术的快速发展，以光学测量为基础的气体诊断技术得到了快速发展，其中可调谐半导体激光吸收光谱技术是一种灵敏度和准确性优良的痕量气体检测技术，此项技术经过近年来的快速发展在气体诊断领域已经具有良好的成熟度和稳定性，并且还拥有响应速度快、动态范围大、选择性强、成本低廉、仪器结构简单紧凑等优点，已被广泛应用于痕量气体检测和温室气体通量检测等方面。为排除高温高压火焰中流场稳定性、一致性以及高温热辐射等各种因素对光学探测的影响，需要模拟一个仅存在探测对象的高温高压的环境，要将光谱探测技术应用于高温高压的环境下的气体和碳烟分析具有一定难度，其主要难点在于保持高温高压气体环境的密封性以及高压密封下如何混合气体与颗粒物，因而，现有的分析装置无法实现气体光谱与颗粒物消光信号的同时分析，限制了气体光谱与颗粒物消光信号的研究进程。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于光谱分析的高温高压气固两相动态吸收池装置，该装置能够提供高温高压的混合颗粒物的气体环境，能用于模拟燃烧状态下混杂碳烟颗粒的火焰环境，有利于对气体光谱和颗粒物消光参数的同时探测。
5.本发明提供一种用于光谱分析的高温高压气固两相动态吸收池装置，包括加热炉、气体池、第一水冷管、第二水冷管、第一玻璃柱、第二玻璃柱、出气管路一、气固样品管路、固体储料装置和送料机构；
6.所述加热炉由第一半炉体和第二半炉体组成，第一半炉体和第二半炉体相扣合的连接，并且均于相对一面的中部开设有向内部凹陷的炉膛槽，均于扣合面的左右两端开设有左连通槽和右连通槽；两个炉膛槽内均布置有加热电阻丝；相扣合的状态下的两个炉膛槽形成加热炉的加热腔，相扣合的状态下的两个左连通槽形成左连通孔，相扣合的状态下的两个右连通槽形成右连通孔；
7.所述第一半炉体中炉膛槽的上端和下端分别延伸到其上端面和下端面，第二半炉体中炉膛槽的上端和下端分别延伸到其上端面和下端面；相扣合的状态下的两个炉膛槽的上端形成上连通孔，相扣合的状态下的两个炉膛槽的下端形成下连通孔；
8.所述气体池的内部具有反应腔体，其上端均为锥体结构，其上端中心和下端中心分别固定连接有与反应腔体相连通的竖直的气固样品进入管路和固体样品排出管路，其左端和右端分别固定连接有与反应腔体相连通的第一窗口管路和第二窗口管路；所述气体池安装在加热腔中，且其上端和下端分别通过上连通孔和下连通孔与加热炉的外部连通，第一窗口管路和第二窗口管路分别通过左连通孔和右连通孔穿出到加热炉的外部；所述出气管路一固定连接在气体池的上端，且其内腔与反应腔体连通；
9.所述第一水冷管和第二水冷管分别设置在加热炉外部的左侧和右侧，且分别呈螺旋状的贴合缠绕于第一窗口管路左端的外部和第二窗口管路右端的外部；
10.所述第一玻璃柱和第二玻璃柱分别插装于第一窗口管路和第二窗口管路的内部，第一玻璃柱和第一窗口管路之间通过真空硅橡胶密封连接，且第一玻璃柱形成连通到反应腔体的左轴向直通光路；第二玻璃柱和第二窗口管路之间通过真空硅橡胶密封连接，且第二玻璃柱形成连通到反应腔体的右轴向直通光路；
11.所述气固样品管路水平的设置在加热炉的上方，其左端与变径直通卡套接头的大径端固定连接，其右端通过直角卡套接头与气固样品进入管路的上端贯通的连接；
12.所述固体储料装置竖直的设置在气固样品管路的上方，其内部具有圆柱形的储料腔，其上端装配有储料腔盖，其下端的出料口通过竖直设置的样品管支路与气固样品管路的中部贯通的连接；所述储料腔盖的中心开设有通孔；所述样品管支路的中部串接有球形阀门；
13.所述送料机构设置在储料腔中，送料机构由送料顶针、顶头、第二密封环和第一密封环组成，所述送料顶针的上端通过通孔穿出到储料腔盖的上方；所述顶头纵向可滑动的设置在储料腔中，并安装在送料顶针的下端；所述第二密封环和第一密封环上下相间隔的固定套装在送料顶针下部的外侧，且外环面均与储料腔的内表面滑动密封的配合。
14.进一步，为了使窗口管路两端的密封效果更好，同时，还能保证光路的直通性，还包括第一内侧法兰、第二内侧法兰、第一通光管路和第二通光管路；
15.第一内侧法兰固定连接在第一窗口管路左端的外部，其结合面的中心开设有第一凹槽，并于第一凹槽中装配有第一密封圈，第一密封圈的内环面与第一玻璃柱左端的外圆面密封连接；第二内侧法兰固定连接在第二窗口管路右端的外部，其结合面的中心开设有第二凹槽，并于第二凹槽装配有第二密封圈，第二密封圈的内环面与第二玻璃柱右端的外圆面密封连接；
16.第一通光管路右端的外部固定连接有第一外侧法兰，第一外侧法兰结合面的中心开设有环形凹槽一，其内圆面开设有环形凹槽二，并分别于环形凹槽一和环形凹槽二中装配有密封圈一和密封圈二；第一通光管路同轴心的设置在第一窗口管路的左侧，且第一外侧法兰和第一内侧法兰固定连接、密封圈一与第一密封圈贴合的连接、密封圈二与延伸到第一外侧法兰内部的第一玻璃柱左端的外圆面密封连接；
17.第二通光管路左端的外部固定连接有第二外侧法兰，第二外侧法兰结合面的中心开设有环形凹槽三，其内圆面开设有环形凹槽四，并分别于环形凹槽三和环形凹槽四中装
配有密封圈三和密封圈四；第二通光管路同轴心的设置在第二窗口管路的右侧，且第二外侧法兰和第二内侧法兰固定连接、密封圈三与第二密封圈贴合的连接、密封圈四与延伸到第二外侧法兰内部的第二玻璃柱右端的外圆面密封连接。
18.进一步，还包括第三内侧法兰、出气管路二、第四内侧法兰和第四盲板法兰，第三内侧法兰固定连接在出气管路一的上端外部，其结合面的中心开设有第三凹槽，并于第三凹槽装配有第三密封圈；所述出气管路二的一端外部固定套装有第三外侧法兰，其另一端连接直通阀门；第三外侧法兰与第三内侧法兰固定连接，且第三密封圈与第三外侧法兰的结合面密封连接；第四内侧法兰固定套装在固体样品排出管路下端的外部，其结合面的中心开设有第四凹槽，并于第四凹槽中装配有第四密封圈；所述第四盲板法兰的结合面开设有环形凹槽五，并于环形凹槽五中装配有密封圈五；第四盲板法兰与第四内侧法兰固定连接，且第四盲板法兰的结合面、密封圈五均与第四密封圈密封连接。通过在出气管路一的端部固定连接第三内侧法兰，能便于其与带有第三外侧法兰的出气管路二进行稳定可靠的连接，从而能便于出气管路一与外部管路的便捷可靠连接；通过第四内侧法兰和第四盲板法兰的配合，可以在相互固定连接对固体样品排出管路进行有效的封闭，同时，还可以在相互分离使固体样品排出管路与外部连通。
19.进一步，为了方便两个半炉体的稳定可靠连接，同时，也为了方便两个半炉体的分离，第一半炉体和第二半炉体通过套装在外部的不锈钢卡箍固定连接在一起。
20.进一步，为了能方便的实现对气体吸收管路的抽气和供气作业，所述变径直通卡套接头通过管路与三通阀门的一个接口连接，三通阀门的另外两个接口通过管路分别连接真空泵和高压气瓶，且变径直通卡套接头和三通阀门之间的管路上串接有数显压力表和流量控制阀，数显压力表用于实时气固样品管路内部的压力变化，流量控制阀用于控制通过气固样品管路内部的流量。
21.进一步，为了使颗粒物扩散更均匀以及裸露于加热炉外部的部分热量损失最小，所述气体池的下端均为锥体结构。
22.进一步，为了使炉体的导热系数较低，且能在长期加热过程中不会发生开裂的情况，同时，还能起到节能的效果，第一半炉体和第二半炉体均由耐高温纤维材料制成，通过采用高温纤维材料能有效保证隔热保温效果；为了拥有良好的耐高温、抗氧化性以及导热效果，所述固体储料装置、气固样品管路、气体池均采用型不锈钢材质制成；为了使水冷管具有良好的延展和拉伸性能，从而能更好的制作成贴合气体吸收管路的螺纹管路，所述第一水冷管和第二水冷管均采用紫铜管加工制作而成；为了能承受更高的大气压强，同时，能保证温度的一致性，并具有良好的近红外透光性能，所述第一玻璃柱和第二玻璃柱均采用jgs3光学石英玻璃制成。
23.进一步，为了有效减少光传输过程的干涉效应，所述第一玻璃柱和第二玻璃柱的两端面与竖直方向均成1.5
°
的倾斜角。
24.进一步，为了方便控制送料顶针的送料动作，所述送料顶针的上端径向贯穿的开设有尾孔，并于尾孔中穿设有金属棒；为了方便控制加热炉的温度控制过程，所述加热电阻丝与外部控温系统连接；为了能对窗口管路两端的密封部分进行有效的降温，以防止端部温度过高而导致密封处损坏的情况发生，并保证气体吸收管路两端的高密封性，所述第一水冷管的一端与冷水供应源连接，其另一端与冷却水回收箱连接，第二水冷管的一端与冷
水供应源连接，其另一端与冷却水回收箱连接。
25.进一步，为了有效监测反应过程中不同位置的温度变化情况，所述气体池的表面设置有温度传感器一，所述第一窗口管路上于第一水冷管的内侧设置有温度传感器二，所述第二窗口管路上于第二水冷管的内侧设置有温度传感器三，温度传感器一、二和三分别用于采集气体池、第一窗口管路端部和第二窗口管路端部的温度信号。
26.本发明中，通过在气体池上方水平的设置气固样品管路，并使气固样品管路的左端与变径直通卡套接头的大径端连接，使气固样品管路的的右端通过直角卡套接头与气固样品进入管路的上端贯通的连接，可以便于通过气固样品管路向气体池内供入气体、固体或气固混合体，以便于实现含有固体的样品在气体池内的反应过程；通过在气体池的上端连接出气管路一，能便于将反应过程中或反应结束后的气体外排。通过在气体池的下端连接固体样品排出管路，能便于将反应结束后的固体样品排出到外部。通过在气固样品管路的上方设置竖直的固体储料装置，能便于将固体反应物料加入到气固样品管路中，进而可以在气固样品管路中通入具有一定流速的气体反应物料时，利用流动的气体反应物料将固体反应物料均匀的带入到气体池中，同时，还能使反应物在经过气固样品管路的过程中实现相互之间的混匀，从而可便于实现气体反应物料和固体反应物料之间的充分混匀。通过变径直通卡套接头的设置可以对充入的反应气体进行加压，从而可以更有效的带动固体反应颗粒供入到反应池的反应腔体中；通过直角卡套接头的设置，不仅能方便实现气固样品管路与气固样品进入管路之间的连接和分离，而且还能对气流进行有效的缓冲，从而能防止供入的气流扰动反应腔体内部空间中的样品，有效的确保了实验过程的可靠进行，也能有利于获得更精确的实验结果；另外，使气池的上端为锥体结构，可以使由气固样品进入管路进入的混合物料均匀的散落在反应腔体中，同时，还能配合直角卡套接头对充入的气流进行进一步的缓冲，从而可以进一步保证反应腔体环境的稳定性，以进一步确保实验过程的可靠进行，也能有利于获得更精确的实验结果；通过固体储料装置和气固样品管路的相互配合，使气体池不仅能进行气体反应物料的反应，还可以进行气固混合物料的反应，从而可以有利于实现气体光谱与颗粒物消光信号的同时分析，有效了增加了该装置的通用性。通过连接在气体池左右两端的第一窗口管路和第二窗口管路中分别插装第一玻璃柱和第二玻璃柱，并通过真空硅胶填充于窗口管路与玻璃柱之间，能有效延长密封部分的长度，进而能有效的增加了气体池的密封效果，能在气体池加热过程中避免因高温的影响而使密封部分损坏，同时，玻璃柱的设置还能保证具有优秀的光谱透过率。通过在第一窗口管路和第二窗口管路的端部分别绕设有第一水冷管和第二水冷管，可以利用水冷实现对端部密封部位的持续降温，从而能使端部的密封部位的温度不会升至太高，以避免端部密封部位密封件因高温而发生损坏的情况出现，这样，有效保证了在高温过程中气体池内部的气密性，从而可以确保拥有高温高压的实验环境。该装置具备优秀的光谱透过率、耐高温特性、抗氧化性以及耐酸碱腐蚀性能，还具备良好的导热效果，能用于模拟燃烧状态下混杂碳烟颗粒的火焰环境，有利于对气体光谱和颗粒物消光参数的同时探测。
附图说明
27.图1是本发明的结构示意图；
28.图2是本发明中第一半炉体或第二半炉体的结构示意图；
29.图3是本发明中气体池的结构示意图；
30.图4是本发明中第一内侧法兰的结构示意图；
31.图5是本发明中第一外侧法兰的结构示意图；
32.图6是本发明中第二内侧法兰的结构示意图；
33.图7是本发明中第二外侧法兰的结构示意图；
34.图8是本发明中第三内侧法兰的结构示意图；
35.图9是本发明中第三外侧法兰的结构示意图；
36.图10是本发明中第四内侧法兰的结构示意图；
37.图11是本发明中第四盲板法兰的结构示意图；
38.图12是本发明中送料机构的结构示意图。
39.图中：1、变径直通卡套接头，2、球形阀门，3、直角卡套接头，4、气固样品管路，5、固体储料装置，6、储料腔盖，7、送料顶针，8、第三内侧法兰，9、第三外侧法兰，10、第二水冷管，11、第二外侧法兰，12、第二内侧法兰，13、第二半炉体，14、第四内侧法兰，15、第四盲板法兰，16、气体池，17、第一水冷管，18、第一内侧法兰，19、第一外侧法兰，20、第一半炉体，21、第一玻璃柱，22、第二玻璃柱，23、第一凹槽，24、环形凹槽一，25、环形凹槽二，26、第二凹槽，27、环形凹槽三，28、环形凹槽四，29、第一通光管路，30、第二通光管路，31、出气管路二，32、第三凹槽，33、环形凹槽五，34、第四凹槽，35、顶头，36、第一密封环，37、第二密封环，38、尾孔，39、左连通槽，40、右连通槽，41、炉膛槽，42、气固样品进入管路，43、固体样品排出管路，44、储料腔，45、样品管支路，46、第一窗口管路，47、第二窗口管路，48、出气管路一。
具体实施方式
40.下面结合附图对本发明作进一步说明。
41.如图1至图12所示，一种用于光谱分析的高温高压气固两相动态吸收池装置，包括加热炉、气体池16、第一水冷管17、第二水冷管10、第一玻璃柱21、第二玻璃柱22、出气管路一48、气固样品管路4、固体储料装置5和送料机构；
42.所述加热炉由第一半炉体20和第二半炉体13组成，第一半炉体20和第二半炉体13相扣合的连接，并且均于相对一面的中部开设有向内部凹陷的炉膛槽41，均于扣合面的左右两端开设有左连通槽39和右连通槽40；两个炉膛槽41内均布置有加热电阻丝；相扣合的状态下的两个炉膛槽41形成加热炉的加热腔，相扣合的状态下的两个左连通槽39形成左连通孔，相扣合的状态下的两个右连通槽40形成右连通孔；
43.所述第一半炉体20中炉膛槽41的上端和下端分别延伸到其上端面和下端面，第二半炉体13中炉膛槽41的上端和下端分别延伸到其上端面和下端面；相扣合的状态下的两个炉膛槽41的上端形成上连通孔，相扣合的状态下的两个炉膛槽41的下端形成下连通孔；
44.所述气体池16的内部具有反应腔体，其上端均为锥体结构，其上端中心和下端中心分别固定连接有与反应腔体相连通的竖直的气固样品进入管路42和固体样品排出管路43，其左端和右端分别固定连接有与反应腔体相连通的第一窗口管路46和第二窗口管路47，第一窗口管路46和第二窗口管路47左右相对的设置，且同轴心的设置；所述气体池16安装在加热腔中，且其上端和下端分别通过上连通孔和下连通孔与加热炉的外部连通，第一窗口管路46和第二窗口管路47分别通过左连通孔和右连通孔穿出到加热炉的外部；所述出
气管路一48固定连接在气体池16的上端，且其内腔与反应腔体连通；
45.为了能对气体池两端的密封部分进行有效的降温，防止端部温度过高而导致密封处损坏的情况发生，以保证气体吸收管路两端的高密封性，所述第一水冷管17和第二水冷管10分别设置在加热炉外部的左侧和右侧，且分别呈螺旋状的贴合缠绕于第一窗口管路46左端的外部和第二窗口管路47右端的外部；
46.所述第一玻璃柱21和第二玻璃柱22分别插装于第一窗口管路46和第二窗口管路47的内部，第一玻璃柱21和第一窗口管路46之间通过真空硅橡胶密封连接，且第一玻璃柱21形成连通到反应腔体的左轴向直通光路；作为一种优选，第一玻璃柱21的右端与第一窗口管路46的右端相平齐，第一玻璃柱21的左端延伸到第一窗口管路46左端的左侧，且真空硅橡胶布满第一玻璃柱21和第一窗口管路46之间的空间；第二玻璃柱22和第二窗口管路47之间通过真空硅橡胶密封连接，且第二玻璃柱22形成连通到反应腔体的右轴向直通光路，作为一种优选，第二玻璃柱22的左端与第二窗口管路47的左端相平齐，第二玻璃柱22的右端延伸到第二窗口管路47右端的右侧，且真空硅橡胶布满第二玻璃柱22和第二窗口管路47之间的空间；左轴向直通光路和右轴向直通光路同轴心的设置；
47.所述气固样品管路4水平的设置在加热炉的上方，其左端与变径直通卡套接头1的大径端固定连接，其右端通过直角卡套接头3与气固样品进入管路42的上端贯通的连接；
48.所述固体储料装置5竖直的设置在气固样品管路4的上方，其内部具有圆柱形的储料腔44，其上端装配有储料腔盖6，其下端的出料口通过竖直设置的样品管支路45与气固样品管路4的中部贯通的连接；所述储料腔盖6的中心开设有通孔；所述样品管支路45的中部串接有球形阀门2，作为一种优选，球形阀门2为不锈钢卡套球形阀门；作为进一步优选，所述固体储料装置5设置在靠近气固样品管路4左端的部分，这样使气体和固体在气固样品管路4中具有较长的混合时间，能在混合均匀后再进入到反应池6的反应腔体中。
49.所述送料机构设置在储料腔44中，送料机构由送料顶针7、顶头35、第二密封环37和第一密封环36组成，所述送料顶针7的上端通过通孔穿出到储料腔盖6的上方，并于上端径向贯穿的开设有尾孔38；所述顶头35纵向可滑动的设置在储料腔44中，并安装在送料顶针7的下端；所述第二密封环37和第一密封环36上下相间隔的固定套装在送料顶针7下部的外侧，且外环面均与储料腔44的内表面滑动密封的配合。
50.为了使窗口管路两端的密封效果更好，同时，还能保证光路的直通性，还包括第一内侧法兰18、第二内侧法兰12、第一通光管路29和第二通光管路30；
51.第一内侧法兰18固定连接在第一窗口管路46左端的外部，其结合面的中心开设有第一凹槽23，并于第一凹槽23中装配有第一密封圈，第一密封圈的内环面与第一玻璃柱21左端的外圆面密封连接；第二内侧法兰12固定连接在第二窗口管路47右端的外部，其结合面的中心开设有第二凹槽26，并于第二凹槽26装配有第二密封圈，第二密封圈的内环面与第二玻璃柱22右端的外圆面密封连接；作为一种优选，密封圈采用氟橡胶密封圈，氟橡胶密封圈与高温硅橡胶最高可承受温度为500k，配合水冷系统可保证光学窗口部分的密封结构不会在高温中损坏，有效的保持了气体池16的气密性。
52.第一通光管路29右端的外部固定连接有第一外侧法兰19，第一外侧法兰19结合面的中心开设有环形凹槽一24，其内圆面开设有环形凹槽二25，并分别于环形凹槽一24和环形凹槽二25中装配有密封圈一和密封圈二；第一通光管路29同轴心的设置在第一窗口管路
46的左侧，且第一外侧法兰19和第一内侧法兰18固定连接、密封圈一与第一密封圈贴合的连接、密封圈二与延伸到第一外侧法兰19内部的第一玻璃柱21左端的外圆面密封连接；通过使密封圈二与第一玻璃柱的左端密封连接，可以配合真空硅橡胶实现双重的密封效果。
53.第二通光管路30左端的外部固定连接有第二外侧法兰11，第二外侧法兰11结合面的中心开设有环形凹槽三27，其内圆面开设有环形凹槽四28，并分别于环形凹槽三27和环形凹槽四28中装配有密封圈三和密封圈四；第二通光管路30同轴心的设置在第二窗口管路47的右侧，且第二外侧法兰11和第二内侧法兰12固定连接、密封圈三与第二密封圈贴合的连接、密封圈四与延伸到第二外侧法兰11内部的第二玻璃柱22右端的外圆面密封连接。通过使密封圈四与第二玻璃柱的右端密封连接，可以配合真空硅橡胶实现双重的密封效果。作为一种优选，密封圈采用氟橡胶密封圈，氟橡胶密封圈与高温硅橡胶最高可承受温度为500k，配合水冷系统可保证光学窗口部分的密封结构不会在高温中损坏，有效的保持了气体池16的气密性。
54.作为一种优选，第一通光管29、第二通光管30为圆柱形不锈钢管，主要作用于特定气体的探测，探测对象在空气中含量较高时，会因外部光路暴露在空气中影响探测的准确性，进行光谱探测时在管中持续通入氮气，可以去除气体池16外部光路中的空气，消除空气中的成分对探测结果的影响。
55.作为一种优选，还包括第三内侧法兰8、出气管路二31、第四内侧法兰14和第四盲板法兰15，第三内侧法兰8固定连接在出气管路一48的上端外部，其结合面的中心开设有第三凹槽32，并于第三凹槽32装配有第三密封圈；所述出气管路二31的一端外部固定套装有第三外侧法兰9，其另一端连接直通阀门，作为一种优选，出气管路二31为不锈钢毛细管，其中部设置有不锈钢卡套针阀，以方便控制气体流量和通断；第三外侧法兰9与第三内侧法兰8固定连接，且第三密封圈与第三外侧法兰9的结合面密封连接；第四内侧法兰14固定套装在固体样品排出管路43下端的外部，其结合面的中心开设有第四凹槽34，并于第四凹槽34中装配有第四密封圈；所述第四盲板法兰15的结合面开设有环形凹槽五33，并于环形凹槽五33中装配有密封圈五；第四盲板法兰15与第四内侧法兰14固定连接，且第四盲板法兰15的结合面、密封圈五均与第四密封圈密封连接。通过在出气管路一的端部固定连接第三内侧法兰，能便于其与带有第三外侧法兰的出气管路二进行稳定可靠的连接，从而能便于出气管路一与外部管路的便捷可靠连接；通过第四内侧法兰和第四盲板法兰的配合，可以在相互固定连接对固体样品排出管路进行有效的封闭，同时，还可以在相互分离使固体样品排出管路与外部连通。
56.为了方便两个半炉体的稳定可靠连接，同时，也为了方便两个半炉体的分离，第一半炉体20和第二半炉体13通过套装在外部的不锈钢卡箍固定连接在一起。作为一种优选，变径直通卡套接头1为不锈钢变径直通卡套接头，直角卡套接头3为不锈钢直角卡套接头。
57.为了能方便的实现对气体吸收管路的抽气和供气作业，所述变径直通卡套接头1通过管路与三通阀门的一个接口连接，三通阀门的另外两个接口通过管路分别连接真空泵和高压气瓶，且变径直通卡套接头1和三通阀门之间的管路上串接有数显压力表和流量控制阀，数显压力表用于实时气固样品管路4内部的压力变化，流量控制阀用于控制通过气固样品管路4内部的流量。其中，真空泵可以将整个气体池抽至真空，保证加入气体样品的准确性。高压气瓶装有待测气体以及稀释气体，帮助不同浓度的气体样品配比。流量控制系统
控制气各瓶气流度，帮助混合指定浓度的气体样品以及控制固态颗粒物的浓度。数显压力表用于探测气体池内16压强，其量程为-0.1atm-10atm。
58.为了使颗粒物扩散更均匀以及裸露于加热炉外部的部分热量损失最小，所述气体池16的下端均为锥体结构。
59.为了使炉体的导热系数较低，且能在长期加热过程中不会发生开裂的情况，同时，还能起到节能的效果，第一半炉体20和第二半炉体13均由耐高温纤维材料制成，通过采用高温纤维材料能有效保证隔热保温效果；为了拥有良好的耐高温、抗氧化性以及导热效果，所述固体储料装置5、气固样品管路4、气体池16均采用316型不锈钢材质制成，由于被测气体样本可能携带高腐蚀性成分，其对仪器部件的污染及腐蚀是导致设备故障最主要的原因，所以接触气体部分均采用耐腐蚀材料，能避免腐蚀性成分对设备的损害；为了使水冷管具有良好的延展和拉伸性能，从而能更好的制作成贴合气体吸收管路的螺纹管路，所述第一水冷管17和第二水冷管10均采用紫铜管加工制作而成；为了能承受更高的大气压强，同时，能保证温度的一致性，并具有良好的透光性能，所述第一玻璃柱21和第二玻璃柱22均采用jgs3光学石英玻璃制成。
60.为了有效减少光传输过程的干涉效应，所述第一玻璃柱21和第二玻璃柱22的两端面与竖直方向均成1.5
°
的倾斜角。
61.为了方便控制送料顶针的送料动作，所述尾孔38中穿设有金属棒；为了方便控制加热炉的温度控制过程，从而便于控制炉膛内的内部温度，所述加热电阻丝与外部控温系统连接，作为一种优选，加热电阻丝的外端从第一半炉体20和第二半炉体13侧边探出，并由绝缘瓷柱包裹，以避免高温烫伤以及触电等情况发生。电阻丝端头通过陶瓷接线端子与电压控制器连接，通过电压控制器控制加热炉的功率，从而起到温度调节的作用；为了能对窗口管路两端的密封部分进行有效的降温，以防止端部温度过高而导致密封处损坏的情况发生，并保证气体吸收管路两端的高密封性，所述第一水冷管17的一端与冷水供应源连接，其另一端与冷却水回收箱连接，第二水冷管10的一端与冷水供应源连接，其另一端与冷却水回收箱连接。作为一种优选，在冷却过程中控制水流量高于1l/min，以保证冷却效果
62.为了有效监测反应过程中不同位置的温度变化情况，所述气体池16的表面设置有温度传感器一，所述第一窗口管路46上于第一水冷管17的内侧设置有温度传感器二，所述第二窗口管路47上于第二水冷管10的内侧设置有温度传感器三，温度传感器一、二和三分别用于采集气体池16、第一窗口管路46端部和第二窗口管路47端部的温度信号。
63.作为一种优选，温度传感器采用耐高温的k型热电偶，选用高温陶瓷纤维测温线，来防止高温损坏热电偶线外皮导致的温度准确性下降。通过设置多个热电偶可以检测炉体光路方向两侧与中间的温度一致性，并且本装置可以通过增加设置热电偶的数量提升光路方向温度的空间分辨率。
64.本发明中，通过在气体池上方水平的设置气固样品管路，并使气固样品管路的左端与变径直通卡套接头的大径端连接，使气固样品管路的的右端通过直角卡套接头与气固样品进入管路的上端贯通的连接，可以便于通过气固样品管路向气体池内供入气体、固体或气固混合体，以便于实现含有固体的样品在气体池内的反应过程；通过在气体池的上端连接出气管路一，能便于将反应过程中或反应结束后的气体外排。通过在气体池的下端连接固体样品排出管路，能便于将反应结束后的固体样品排出到外部。通过在气固样品管路
的上方设置竖直的固体储料装置，能便于将固体反应物料加入到气固样品管路中，进而可以在气固样品管路中通入具有一定流速的气体反应物料时，利用流动的气体反应物料将固体反应物料均匀的带入到气体池中，同时，还能使反应物在经过气固样品管路的过程中实现相互之间的混匀，从而可便于实现气体反应物料和固体反应物料之间的充分混匀。通过变径直通卡套接头的设置可以对充入的反应气体进行加压，从而可以更有效的带动固体反应颗粒供入到反应池的反应腔体中；通过直角卡套接头的设置，不仅能方便实现气固样品管路与气固样品进入管路之间的连接和分离，而且还能对气流进行有效的缓冲，从而能防止供入的气流扰动反应腔体内部空间中的样品，有效的确保了实验过程的可靠进行，也能有利于获得更精确的实验结果；另外，使气池的上端为锥体结构，可以使由气固样品进入管路进入的混合物料均匀的散落在反应腔体中，同时，还能配合直角卡套接头对充入的气流进行进一步的缓冲，从而可以进一步保证反应腔体环境的稳定性，以进一步确保实验过程的可靠进行，也能有利于获得更精确的实验结果；通过固体储料装置和气固样品管路的相互配合，使气体池不仅能进行气体反应物料的反应，还可以进行气固混合物料的反应，从而可以有利于实现气体光谱与颗粒物消光信号的同时分析，有效了增加了该装置的通用性。通过连接在气体池左右两端的第一窗口管路和第二窗口管路中分别插装第一玻璃柱和第二玻璃柱，并通过真空硅胶填充于窗口管路与玻璃柱之间，能有效延长密封部分的长度，进而能有效的增加了气体池的密封效果，能在气体池加热过程中避免因高温的影响而使密封部分损坏，同时，玻璃柱的设置还能保证具有优秀的光谱透过率。通过在第一窗口管路和第二窗口管路的端部分别绕设有第一水冷管和第二水冷管，可以利用水冷实现对端部密封部位的持续降温，从而能使端部的密封部位的温度不会升至太高，以避免端部密封部位密封件因高温而发生损坏的情况出现，这样，有效保证了在高温过程中气体池内部的气密性，从而可以确保拥有高温高压的实验环境。该装置具备优秀的光谱透过率、耐高温特性、抗氧化性以及耐酸碱腐蚀性能，还具备良好的导热效果，能用于模拟燃烧状态下混杂碳烟颗粒的火焰环境，有利于对气体光谱和颗粒物消光参数的同时探测。
65.作为一个优选实施例：
66.所述变径直通卡套接头1为直径26mm转6mm，球形阀门2两侧接口直径为19mm，直角卡套接头3两端接口直径为19mm。
67.所述气固样品管路4外径26mm内径22mm长度为700mm，样品管支路45外径19mm内径17mm长度60mm。
68.所述固体储料装置5上部外径26mm内径22mm长度为100mm，下部外径19mm内径17mm长度40mm。储料腔盖6外径26mm高20mm。送料顶针7总长度150mm，送料顶针第一密封环36、送料顶针第二密封环37直径19mm中间间隔5mm，送料顶针头35为柱台型，顶端半径12mm，低端半径19mm，高15mm，与送料顶针第一密封环36间隔5mm。
69.所述气固样品入口42、固体样品出口43、出气口管48内径22mm外径26mm长度分别为30mm、20mm、30mm，第一窗口管46、第二窗口管47外径56mm内径52mm长85mm，第一通光管29第二通光管30外径54mm内径45mm长50mm。
70.所述第一玻璃柱21和第二玻璃柱22由jgs3材质制成，10mm长度下在近红外光谱透过率大于90％，其直径50mm长度85mm，两侧圆面抛光并有1.5
°
弧度防止光干涉效应，侧柱面磨砂防止杂散光反射。
71.所述气体池16总高度220mm内径116外径120mm，上部分锥体高50mm，下部锥体高20mm。
72.所述第一水冷管17和第二水冷管10选用紫铜管，拥有良好的延展性的导热性，螺旋管缠绕于第一窗口管46和第二窗口管47外侧，并与外部水箱水泵串接，共同组成水冷系统。此系统可以保证光学窗口两侧用于粘第一玻璃柱21和第二玻璃柱22的高温硅橡胶不会因温度过高融化，并且保护密封圈在合适的温度。本装置使用的密封圈均为氟橡胶密封圈，耐温性能高于500k。
73.对以上实施范例的多次检验，该装置在300k-1100k温度范围内工作性能良好，在500k温度下炉体中心与两侧最大平均温度偏差为12.1k，在800k温度下炉体中心与两侧最大平均温度偏差为21.4k，在1100k温度下炉体中心与两侧最大平均温度偏差为36.9k，在允许的偏差范围内。在300k温度下，本装置真空度可达15pa。在真空条件下，500k温度时的气体平均泄漏率为5pa/min，800k温度时的气体平均泄漏率为5pa/min，1100k温度时的气体平均泄漏率为7pa/min。在最大使用压力9atm下，，500k温度时的气体平均泄漏率为20pa/min，800k温度时的气体平均泄漏率为24pa/min，1100k温度时的气体平均泄漏率为37pa/min。本装置最高使用温度可达1300k，长期使用温度1100k。
74.工作原理：
75.使用前应将加热炉内部清洁，并将玻璃柱两端镜面使用酒精进行擦拭。
76.首先开启水冷系统，调节水泵压强，确保第一水冷管17、第二水冷管10中水流量大于1l/min。将质量流量计开启预热，15分钟达到最佳使用状态，关闭流量计两侧气体阀门保证无气体流动后对流量计进行调零操作，保证流量计示数的准确性。开启数显压力表。设置并打开温度传感器和温度显示仪。打开大功率调压器，并设定输入电压。待炉内温度达到待测温度后即可开始气体检测。
77.常压下的气体检测：初始时，关闭整个系统中所有阀门，关闭出气管路二31接通的阀门使气体池16内封闭，打开真空泵并开启真空泵与池内连接阀门，将气体池16内抽至真空，观察数显压力表度数，待真空度低于30pa时首先关闭真空泵与池内连接阀门，关闭阀门后方可关闭真空泵。此时气体池内是真空状态。打开高压气瓶将气体压入气瓶减压阀内，控制出口压强低于4atm，防止流量计通气两侧压差过大导致漏气。根据目标气体浓度，调节稀释气体和待测气体的流量计流量比例，根据目标的颗粒物浓度调节流量计流速，颗粒物下落速度固定，气体流速越快颗粒物浓度越低，调节完毕后打开流量计以及流量计后阀门，将气体冲入气体池中。观察显压力表度数，气体池中气压高于一个大气压时，打开法兰气体管路31接通的阀门使气体池与外界连通，这样可以防止外界空气倒灌，获得纯净且流动的目标气体环境。此时气体池内是一个大气压的固定浓度和流速的目标气体。压力表和流量计示数稳定后，即可打开球形阀门2，手动对送料顶针7施压令物料缓慢落入气固样品管路4，流动的目标气体将颗粒物均匀带入气体池中，获得混合颗粒物的高温气体环境。
78.高压下的气体检测：初始时，关闭整个系统中所有阀门，关闭法兰气体管路31接通的阀门使气体池内封闭，打开真空泵并开启真空泵与池内连接阀门，将气体池内抽至真空，观察数显压力表度数，待真空度低于30pa时首先关闭真空泵与池内连接阀门，关闭阀门后方可关闭真空泵。此时气体池内是真空状态。打开高压气瓶将气体压入气瓶减压阀内，控制出口压强低于4atm，防止流量计通气两侧压差过大导致漏气。根据目标气体浓度，调节稀释
气体和待测气体的流量计流量比例，根据目标的颗粒物浓度调节流量计流速，颗粒物下落速度固定，气体流速越快颗粒物浓度越低，调节完毕后打开流量计以及流量计后阀门，将气体冲入气体池中。观察显压力表度数，气体池中气压高于一个大气压时，打开法兰气体管路31接通的阀门使气体池与外界连通，并且调节阀门开口大小，使气体池内气压持续上升，气压上升过程中需调整气瓶减压阀出口压强，让流量计入气端压强高于出气端，待上升至目标压强后调节出气口阀门至压强稳定。此时气体池内是目标气压的固定浓度和流速的目标气体。压力表和流量计示数稳定后，即可打开球形阀门2，手动对送料顶针7施压令物料缓慢落入气固样品管路4，流动的目标气体将颗粒物均匀带入气体池中，获得混合颗粒物的高温高压气体环境。