[發明專利]一種納秒激光快速熱解分析裝置

在審

• 申請號: 202110267530.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112816598A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 丁浩然;祁志福;駱周揚;厲宸希;申震;羅海華;孫士恩;韓龍
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/72
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發明涉及一種納秒激光快速熱解分析裝置，包括：激光器、半透半反鏡組、反應管、微調樣品池、恒溫管路、氣相色譜質譜聯用分析儀和數據采集處理系統；激光器通過光路連接半透半反鏡組，半透半反鏡組置于反應管內部并與反應管連接；反應管中還設有微調樣品池，反應管腔體密封，保證氣密性；反應管通過內部的微調樣品池與恒溫管路一端相連，恒溫管路另一端接入氣相色譜質譜聯用分析儀。本發明的有益效果是：與現有設備相比，本發明具有加熱速率高、采樣速度快、在可選區和指定深度的樣品熱解分析速度快、避免裝置本身干擾反應等優點；(例如傳統金屬網反應器中金屬網材料對熱解反應的干擾)，同時具備設備緊湊、靈活方便、適用性強等特點。

技術領域

本發明屬于能源化工裝置領域，尤其涉及一種納秒激光快速熱解分析裝置。

背景技術

近年來隨著經濟發展，我國能源需求也在逐步增加，目前我國能源消費的主體依然是煤炭，但是隨著能源結構的不斷改進，生物質能源增速明顯。大量的煤炭和生物質能源消耗引出了一個問題，如何提升燃料的利用效率并降低污染物排放。

由于煤炭本身的化學組成復雜性，煤炭內的組分分布仍然處于研究之中。而且煤炭在燃燒過程中的化學反應機理也是能夠直接影響燃燒效率的一大因素，因此對煤炭熱解燃燒過程的機理研究具有很重要的現實意義。

近年來生物質能源的發展也引出了許多新的需求。生物質熱解可以獲得生物油，但是直接熱解產生的生物油存在穩定性差，熱值低的缺點。但由于生物質的種類多樣、結構復雜，目前對于熱解機理的研究尚不深入。如果能夠掌握生物質熱解的機理，則能夠控制熱解過程，獲得更高品質的生物油，降低后期加工的成本。

對于煤炭及生物質的熱解過程研究，主要有以下幾種實驗設備：

1、管式爐反應器

管式爐反應器相對結構簡單，操作方便，但是樣品加熱過程具有明顯的滯后性，熱解產物在爐膛內停留時間長，二次反應會嚴重的影響產物組成。

2、沉降爐反應器

沉降爐中樣品自上方自由落體經過爐膛并發生熱解過程，操作簡單可以批量制樣，但是反應溫度和升溫速率可調范圍較窄，而且生成的熱解產物不易收集。

3、熱重分析儀

熱重分析儀可以非常精確的控制樣品的加熱溫度，但是其升溫速率比較低，容易導致二次反應，影響熱解產物的分析。

4、金屬網反應器

金屬網反應器具有相對上述幾種裝置較快的升溫速率，而且能夠進行瞬態反應分析，但是其使用的金屬網可能會在高溫下接觸熱解產物時參與反應，影響測量結果，而且操作過程相對繁瑣，容易對實驗結果造成嚴重干擾。

目前針對煤炭和生物質的熱解分析裝置均存在著升溫速率不夠高、容易發生二次反應的缺點，同時這些裝置對于樣品內部不同區域的熱解特性無法分別進行分析，這對于深入了解煤炭/生物質熱解特性帶來了很大的困難。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種納秒激光快速熱解分析裝置。

這種納秒激光快速熱解分析裝置，包括：激光器、半透半反鏡組、反應管、微調樣品池、恒溫管路、氣相色譜質譜聯用分析儀和數據采集處理系統；激光器通過光路連接半透半反鏡組，半透半反鏡組置于反應管內部并與反應管連接；反應管中還設有微調樣品池，反應管腔體密封，保證氣密性；反應管通過內部的微調樣品池與恒溫管路一端相連，恒溫管路另一端接入氣相色譜質譜聯用分析儀；氣相色譜質譜聯用分析儀電連接數據采集處理系統，數據采集處理系統還電連接半透半反鏡組；反應管內設有進氣控制系統。

作為優選，半透半反鏡組為管路狀，半透半反鏡組內部設有半透半反鏡。

作為優選，半透半反鏡組的管路側方引出另一光路，該光路設有攝像頭，半透半反鏡組內部還設有標尺。