煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置制造方法及图纸

一种煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置，包括燃烧炉、测量室、紫外光源、光谱仪、流量计、燃烧炉内插有热电偶，热电偶与第一温控装置相连；燃烧炉入口处放置进样机构，并与第一电磁泵及空气净化装置连接，燃烧炉出口通过管路与测量室相连，测量室外部缠绕加热带和隔热棉，并与第二温控装置连接；测量室出口通过管路依次与废气处理装置、干燥管、流量计、第二电磁泵相连接；测量室包括测量管，管壁上设有进气口及出气口，测量管两端分别设有准直透镜和聚焦透镜，并分别由第一镜盖、第一光纤连接座及第二镜盖、第二光纤连接座将准直镜和聚焦镜固紧在测量管两端，紫外光源通过第一光纤与第一光纤连接座连接，光谱仪通过第二光纤与第二光纤连接座连接。本装置可广泛地应用于煤、油等可燃物质含硫量分析。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于分析仪器的
，具体涉及一种煤等可燃物质中含硫量的紫外吸收光谱测量装置。
技术介绍
快速准确地测定煤中硫含量，对煤质分类和定价、各环保部门降低二氧化硫对环境的污染以及指导企业选煤都将提供重要的技术依据。目前国内外应用于煤质硫含量快速分析的方法主要有高温燃烧库仑法和红外吸收法。库仑法过程是经高精度天平称量的样品在催化剂作用下，在1150℃高温中充分燃烧分解，硫的主要产物二氧化硫随载气一起进入电解池中进行检测，二氧化硫被碘化钾、溴化钾溶液吸收，以电解碘化钾、溴化钾溶液所产生的碘、溴进行滴定。根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。该方法单样分析时间仅需6min，能够稳、准、快地完成煤中全硫的测定，适应于管理的需要。目前国内库仑滴定法使用的较多，价格相对便宜且适合推广。不足之处在于电解池、电极、空气净化系统需定期维护，电解溶液需经常更换，对高硫煤测量准确性较差。红外吸收法的测定原理是煤样送进炉内后，在富氧条件下燃烧，样品中的硫主要转化为二氧化硫(SO2)。燃烧烟气经干燥、滤除粉尘等预处理后，用特定波长的红外光照射处理后的气体，被探测器接收，根据Lambert-Beer定律，由吸光度和事先知道的吸收截面计算SO2气体的瞬时浓度，从而计算累积的总硫量。红外吸收光谱法测量煤中全硫分是一种先进的分析方法，已列入ASTM标准，测量精确，但需要定期维护预处理系统，更换相应的化学试剂，否则残留的干扰成分会影响测量结果。此外，仪器设备昂贵，以美国SC2432DR型测硫仪为例，平均价格在4万美元左右，且维修/维护费用高，难以在国内的煤炭和电力行业普及应用。
技术实现思路
本技术针对库伦法和红外吸收法测硫分析方法及仪器存在的不足，提出一种煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置，减少了定期维护、调校的工作量，降低了设备及维护成本，测量结果准确、快速、范围宽，并易于被非专业人员掌握。本技术采用如下技术方案：一种煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置，其特征在于，包括燃烧炉、测量室、紫外光源、光谱仪、空气净化装置、流量计、计算机，燃烧炉内部插有热电偶，热电偶与第一温控装置相连；燃烧炉入口处放置进样机构，同时与第一电磁泵及空气净化装置连接，燃烧炉出口通过管路与测量室相连，测量室的外部缠绕加热带和隔热棉，并与第二温控装置连接；测量室出口通过管路依次与废气处理装置、干燥管、流量计、第二电磁泵相连接；所述的测量室包括测量管，在测量管的管壁上设有进气口及出气口，在测量管的两端分别设有准直透镜和聚焦透镜，并分别由第一镜盖、第一光纤连接座及第二镜盖、第二光纤连接座将准直透镜和聚焦镜固紧在测量管的两端，用于形成入射平行光束-->的紫外光源通过第一光纤与测量管的一端的第一光纤连接座连接，用于接收通过烟气的透射紫外光的光谱仪通过第二光纤与测量管另一端的第二光纤连接座连接。有益效果：与现有技术相比，本技术提出的煤质含硫量紫外吸收光谱测量方法及装置具有如下的特色及优点：1)系统灵敏度高，提高了SO2气体浓度的检测下限，在光程0.2m下能达到几个ppm量级，有效地提高了煤质硫含量的检测下限；2)本技术测量装置模块化设计，由煤样管式炉燃烧系统、紫外吸收光谱系统和基于计算机的数据采集和控制系统组成，结构简单，成本低，自动化程度高，可靠性高；3)单样测量时间完全取决于煤样的燃烧时间，煤质中硫释放速度快，分析时间短，＜4min，如果采用纯氧燃烧，分析时间将进一步缩短；4)易于掌握使用，便于维护，可广泛地应用于煤、油等可燃物质含硫量分析。附图说明图1为本技术的煤质硫含量紫外吸收光谱测量装置的示意图，其中1-紫外光源2-第一光纤，2’-第二光纤3-测量室4-第二温控制系统，4’-第一温控制系统5-光谱仪6-燃烧炉7-热电偶8-进样机构9-第一电磁泵，9’-第二电磁泵10-空气净化装置11-流量计12-干燥管13-废气净化装置14-计算机15-箱体图2为本技术测量方法流程图；图3为本技术测量方法中气体吸收截面处理的流程图；图4为本技术的煤质含硫量测量的紫外吸收光谱测量室的示意图，其中16-第一光纤连接座16’-第二光纤连接座17-准直透镜18-第一镜盖18’-第二镜盖19-测量管20-聚焦透镜21-进气口22-出气口具体实施方式参照图1所示，用于煤质含硫量的紫外吸收光谱测量装置主要包括燃烧炉6、测量室3、紫外光源1、光谱仪5、空气净化装置13、流量计11和计算机14，燃烧炉内部插有热电偶7，热电偶与第一温控装置4’相连，通过硅碳管加热以使燃烧炉6处于设定高温；燃烧炉入口处放置进样机构8，同时与第一电磁泵9及空气净化装置10连接，燃烧炉出口通过管路与测量室3相连，测量室3的外部缠绕加热带和隔热棉，并与第二温控装置4连接，保证测量室处于设定温度；测量室出口通过管路依次与废气处理装置13、干燥管12、流量计11、第二电磁泵9’相连接。所述的空气净化装置10由两根分别装有氢氧化钠和变色硅胶的玻璃管串连组成，用于去除空气中的水分和酸性气体等杂质。由计算机14与测量室相连的光谱仪5和第二温度控制装置4，燃烧炉的第一温控装置4’和进样机构8及流量计11组成吸收光谱接收、烟气流量测量采集及SO2浓度与煤质硫含量等数据处理及测量装置的整体协调控制。所述的燃烧炉6、测量室3、空气净化装置10、废气处理装置13、流量计11等均包覆于箱体15中。所述的测量室包括测量管19，在测量管19的管壁上设有进气口22及出气口21，在测量管的两端分别设有准直透镜17和聚焦透镜20，并分别由第一镜盖18、第一光纤连接座16及第二镜盖18’、第二光纤连接座16’将准值透镜17和聚焦镜20固紧在测量管19的-->两端，用于形成入射平行光束的紫外光源1通过第一光纤2与测量管一端的第一光纤连接座16连接，用于接收通过烟气的透射紫外光的光谱仪5通过第二光纤2’与测量管另一端的第二光纤连接座16’连接，具体结构如图4所示。本技术测量方法具体实施步骤为：1、将煤样送入燃烧炉进行燃烧，并将煤燃烧产生的烟气通入测量室，使用紫外平行光束照射测量室中的烟气，再接收并采集通过烟气的透射紫外光，入射平行光束的光谱强度为I0(λ)，经过光程长度为L的测量室后的光谱强度为I(λ)，其中λ为入射光的波长。2、计算吸收光谱强度I(λ)与入射光谱强度I0(λ)之比的对数值即吸收度D(λ)=ln(I0(λ)I(λ)).]]>3、对吸收度D(λ)进行基于经验模态分解EMD的自适应滤波和降噪处理，则获得差分吸收光度D′(λ)，具体算法如下：1)对噪声污染的吸收度D(λ)进行经验模态分解EMD，得到k个本征模态函数IMF分量Di(λ)和趋势项r(λ)，i＝1，2，....k。本征模态函数IMF必须满足以下2个条件：(a)整个数据段内，极值点的个数和零点的个数必须相等或至多差1；(b)在任何时间点上，由局部极大值点形成的包络线和由局部极小值点形成的包络线的平均值为零。分解的具体过程：先根据吸收度D(λ)的极大值点和极小值点，通过3次样条拟合，获得吸收度D(λ)的上包络曲线v1(t)和下包络曲线v2(t)，并求出其上包络及下包络的平均值曲线Mean1(λ)Me本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置，其特征在于，包括燃烧炉(6)、测量室(3)、紫外光源(1)、光谱仪(5)、空气净化装置(10)、流量计(11)、计算机(14)，燃烧炉内部插有热电偶(7)，热电偶与第一温控装置(4’)相连；燃烧炉入口处放置进样机构(8)，同时与第一电磁泵(9)及空气净化装置(10)连接，燃烧炉出口通过管路与测量室(3)相连，测量室的外部缠绕加热带和隔热棉，并与第二温控装置(4)连接；测量室出口通过管路依次与废气处理装置(13)、干燥管(12)、流量计(11)、第二电磁泵(9’)相连接；所述的测量室包括测量管(19)，在测量管(19)的管壁上设有进气口(22)及出气口(21)，在测量管(19)的两端分别设有准值透镜(17)和聚焦透镜(20)，并分别由第一镜盖(18)、第一光纤连接座(16)及第二镜盖(18’)、第二光纤连接座(16’)将准值透镜(17)和聚焦镜(20)固紧在测量管(19)的两端，用于形成入射平行光束的紫外光源(1)通过第一光纤(2)与测量管(19)的一端的第一光纤连接座(16)连接，用于接收通过烟气的透射紫外光的光谱仪(5)通过第二光纤(2’)与测量管(19)另一端的第二光纤连接座(16’)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置，其特征在于，包括燃烧炉(6)、测量室(3)、紫外光源(1)、光谱仪(5)、空气净化装置(10)、流量计(11)、计算机(14)，燃烧炉内部插有热电偶(7)，热电偶与第一温控装置(4’)相连；燃烧炉入口处放置进样机构(8)，同时与第一电磁泵(9)及空气净化装置(10)连接，燃烧炉出口通过管路与测量室(3)相连，测量室的外部缠绕加热带和隔热棉，并与第二温控装置(4)连接；测量室出口通过管路依次与废气处理装置(13)、干燥管(12)、流量计(11)、第二电磁泵(9’)相连接；所述的测量室包括测量管(19)，在测量管(19)的管壁上设有进气口(22)及出...

【专利技术属性】
技术研发人员：许传龙，宋飞虎，王式民，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32