[實用新型]基于可控等值比法的煙草燃燒CO釋放量分析裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420182759.1
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN203759194U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 周順;王孝峰;何慶;張亞平;徐迎波
• 申請（專利權）人: 安徽中煙工業(yè)有限責任公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;胡東升

技術領域：

本實用新型涉及一種基于可控等值比法的煙草燃燒CO釋放量分析裝置，屬于煙草燃燒產(chǎn)物檢測分析技術領域。

背景技術：

煙草燃燒CO釋放量能夠直接反映煙草的燃燒特性和煙氣毒性，與其卷煙主流煙氣中CO形成密切相關，是影響卷煙質(zhì)量穩(wěn)定和衡量煙草綜合品質(zhì)的重要指標。CO釋放特性與材料所處燃燒環(huán)境密切相關，對于煙草來說，其燃燒CO釋放量的測量只有在接近卷煙燃燒環(huán)境的條件下才更具有價值和實際意義?，F(xiàn)階段，大量實驗和數(shù)值模擬結果已經(jīng)證實，卷煙燃燒錐內(nèi)部處于貧氧富氫的燃燒狀態(tài)。卷煙陰燃時的加熱速率在5-20℃/s，而卷煙抽吸過程中的加熱速率則最高可達500℃/s，平均加熱速率也有30℃/s。

常規(guī)分析方法如熱重紅外聯(lián)用和熱重質(zhì)譜聯(lián)用等手段，在進行煙草CO釋放量分析上存在著明顯缺陷。首先，其僅能對CO生成量進行定性分析和半定量，無法做到精確定量；其次，其實驗所用樣品量過小，通常為毫克級的樣品，一方面造成實驗結果受樣品均勻性影響較大，重復性差，測量誤差大，另一方面其實驗過程主要反映煙草的熱解行為，與實際燃燒有較大差異；最后，熱重分析裝置受到其加熱單元的功能限制，無法實現(xiàn)對樣品的快速加熱（普通加熱爐最大加熱速率僅為3℃/s），導致樣品升溫速率與卷煙陰燃和吸燃加熱環(huán)境相差甚遠。

ISO19700標準“可控等值比法測定火災燃燒流出物有害成分”中提出了等值比（）的概念，具體指燃料的產(chǎn)生速率（v_燃料）與空氣的供給速率（v_空氣）的比值，如下式所示，

當時，分別代表材料在空氣充足，化學當量比時和貧氧條件下的穩(wěn)態(tài)燃燒。其中，的物理含義是指燃料中的各元素充分燃燒時空氣供應量。因此，通過控制等值比以及溫度就能模擬卷煙貧氧燃燒環(huán)境。同時，標準ISO19700中提出的穩(wěn)態(tài)燃燒管式爐可實現(xiàn)對宏量煙草的快速加熱，該升溫速率也接近卷煙陰燃和吸燃時的加熱環(huán)境。

綜上可以看出，基于可控等值比法的穩(wěn)態(tài)燃燒管式爐可準確模擬卷煙燃吸時的燃燒環(huán)境，對特定燃燒環(huán)境下產(chǎn)生的CO進行采集并加以定量分析匯總，便可以對煙草在模擬卷煙燃燒環(huán)境下的CO釋放量進行準確測量。然而現(xiàn)階段，該技術在國內(nèi)外煙草行業(yè)尚未見相關研究報道。開發(fā)出基于可控等值比法的煙草燃燒CO釋放量在線分析方法和裝置，將豐富并完善煙草和煙草制品質(zhì)量安全綜合評價體系，為煙葉原料質(zhì)量評價和保障、卷煙設計開發(fā)和品質(zhì)提升提供重要技術支撐，對于“減害降焦”等重大專項關鍵技術突破具有積極的推動作用。

發(fā)明內(nèi)容：

為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種基于可控等值比法的煙草燃燒CO釋放量分析裝置，所要解決的技術問題是實現(xiàn)對卷煙燃燒環(huán)境的準確模擬和在此環(huán)境下煙草燃燒CO釋放量的精確測量。

本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：

本實用新型基于可控等值比法的煙草燃燒CO釋放量分析裝置，其包括：

環(huán)形加熱爐及環(huán)形加熱爐控制器，石英管設于所述環(huán)形加熱爐內(nèi)的一端為加熱端，另一端為非加熱端，在所述非加熱端設有密封件，石英舟設于所述石英管內(nèi)并由外部的步進電機推動能夠在石英管內(nèi)勻速移動，在所述密封件上設有兩個通孔用于供氣管路通路和步進電機傳動通路，所述供氣管路上設有一級進氣流量計；

所述環(huán)形加熱爐的出氣端連接稀釋箱，所述稀釋箱上連接有泄壓閥及二級進氣管路，在所述二級進氣管路上設有二級進氣流量計；

非散射紅外儀通過管路與所述稀釋箱連通，并在連通管路上設有過濾器，所述非散射紅外儀后部連通有真空泵及CO濃度記錄儀。

基于可控等值比法的煙草燃燒CO釋放量分析方法，其包括如下步驟：

步驟1：計算理論耗氧量；

煙草樣品經(jīng)元素分析，得到C，H，O，S和N的百分含量，設定這五種元素組成的化合物通式為C_xH_yO_zS_pN_q，則在空氣中恰好充分燃燒的化學式如式（1），