[實用新型]一種生物質燃燒產生并捕集黑碳的裝置

有效

• 申請號: 201821818212.0
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN209423287U
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 耿紅;李金磊;付玉玲;張世杰;董川
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;B01D46/54;B01D5/00;B01D46/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

一種生物質燃燒產生并捕集黑碳的裝置，屬于實驗室實驗設備，它包括由濕度發生器、黑碳產生單元、凈化單元、捕集反應箱和引風機。濕度發生器出口管與黑碳產生單元連接，黑碳產生單元包括塔香形生物質燃料、黑碳濃縮器、玻璃罩，凈化單元包括碳煙輸送管、冷凝管、凈化器，碳煙輸送管將玻璃罩出口煙氣加熱至300℃左右送至冷凝器冷凝控制，經過凈化器凈化后進入捕集反應箱，黑碳暫時儲存，與外部配氣反應老化，老化后的黑碳顆粒經收集后剩余煙氣經尾氣處理瓶處理。本實用新型實現了對碳煙顆粒進行去焦油取樣，獲得相對純凈的碳煙顆粒，實驗成本低。

技術領域

本實用新型屬于黑碳研究領域，尤其涉及一種觀察生物質燃燒產生并捕集黑碳的裝置。

背景技術

黑碳是生物質等含碳物質不完全燃燒產生的一種黑色碳質顆粒，粒徑在0. 01μm-1μm之間，是大氣細顆粒物的重要組成部分。碳煙顆粒既是城市霧霾天氣的罪魁之一，又容易吸附有毒有害物質入肺，從而引發呼吸系統、心血管以及其它疾病的發生，對人體健康帶來不利影響。

目前針對黑碳的研究主要依賴于室外采樣，對實驗室持續燃燒獲取黑碳的研究報道較少。現有技術如火焰模擬燃燒獲得碳煙顆粒需要較高的成本或復雜的處理技術，降低了對黑碳單顆粒的研究效率，且模擬燃燒獲取的顆粒易團聚，尤其是生物質燃燒產生的碳煙通常和焦炭顆粒及通過氣化-冷凝形成的無機灰顆粒相互混雜，并致使顆粒表面被焦油等成分覆蓋，限制了在碳煙顆粒物取樣方面的應用。

發明內容

本實用新型提供簡便易行并通過生物質燃燒產生黑碳并對其捕集的裝置。

本實用新型的技術方案是：

一種生物質燃燒產生并捕集黑碳的裝置，包括由濕度發生器、黑碳產生單元、凈化單元、捕集反應箱、尾氣處理瓶和引風機。濕度發生器出口管與黑碳產生單元連接，黑碳產生單元包括塔香形生物質燃料、黑碳濃縮器、玻璃罩，黑碳濃縮器設置在玻璃罩內，凈化單元包括碳煙輸送管、冷凝管、凈化器，碳煙輸送管將玻璃罩出口煙氣加熱至300℃左右送至冷凝器冷凝控制，經過凈化器凈化后進入捕集反應箱，黑碳暫時儲存，與外部配氣反應老化，老化后的黑碳顆粒經收集后剩余煙氣經尾氣處理瓶處理。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，濕度發生器使用蘇州阿洛斯SHG-AT01型環境濕度發生器，用于實現氣體濕度控制或水含量控制，濕度范圍5%~95%RH；空氣流量、溫度、濕度均可數顯設置和顯示，溫度顯示精度±1℃，濕度顯示精度±2%RH。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，所述玻璃罩（3）為長度是300 mm，寬度是300 mm，高度是400mm的透明密封箱體，箱體頂端設有軸孔，箱體一側設有煙氣入口，箱體另一側設有煙氣出口。

所述的塔香形生物質燃料（4）是由秸稈、鋸末經過粉碎、混合、擠壓、烘干工藝，制成的可直接燃燒的生物質成型燃料，塔香形生物質燃料（4）呈上部小下部大的中空圓臺形，圓臺的上底面直徑是4mm，下底面直徑是26mm，高度是60mm；圓臺上底面上面設有直徑為4mm的實心半球體，圓臺軸心設置圓椎形盲孔，位于圓臺下底面的盲孔的直徑是8mm，盲孔的深度是55mm。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，所述黑碳濃縮器為上部粗下部細且上部設有頂蓋下部敞口的中空筒，頂蓋設有煙氣輸入口、軸孔，空心中軸設置在軸孔上并位于頂蓋下面；頂蓋上面且軸孔位置處設置圓環形固定座，固定座上面設置中空的支撐柱，支撐柱上設置塔香形生物質燃料，支撐柱、固定座、中軸同心；支撐柱穿過固定座與中軸相接形成孔道；沿支撐柱外周一周設置用于承接灰燼的集灰槽，煙氣濃縮器的側面安裝有微型渦輪機。微型渦輪機用于加速煙氣濃縮，同時擾動煙氣減少微粒聚集。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，碳煙輸送管為耐高溫不銹鋼金屬管，管外繞有加熱金屬絲，加熱絲外面包裹有保溫套，采用溫度控制儀可將其加熱至300～350℃。所述其他裝置之間的連接管為普通硅膠。