一种热重-光谱检测系统及使用方法技术方案

本发明专利技术涉及热重光谱检测技术领域，公开了一种热重

【技术实现步骤摘要】
一种热重
‑
光谱检测系统及使用方法


[0001]本专利技术涉及热重光谱检测
，特别是涉及一种热重
‑
光谱检测系统及使用方法。

技术介绍

[0002]在我国煤炭资源由于储量丰富且价格低廉，其一直并继续成为主要能源之一，煤炭主要是通过燃烧提供能源，将来煤炭仍将在能源消费中扮演重要角色。
[0003]目前煤炭的燃烧特性并未直接检测，而是直接通过工业分析元素分析获得煤炭的煤质参数，再根据经验公式，进行计算预测的，准确度不高。主要原因在于煤炭的燃烧特性与其化学结构密切相关，往往通过元素分析参数进行煤炭燃烧特性研究具有一定的片面性。
[0004]现阶段，为了对煤炭燃烧特性进行研究，可对工业燃煤燃烧情况进行数学建模，这往往需要在燃烧机理和模型的知识的基础上进行，进而需要对单颗粒煤的燃烧行为进行实验研究。
[0005]单颗粒煤的燃烧行为主要取决于反应动力学、特征燃烧现象(着火、脱挥发分、膨胀、氧化和燃尽等)的摄影观察，以及燃烧温度和辐射参数的演变。通过对单颗粒煤的燃烧行为进行研究，能够探索燃烧机制并建立燃烧模型，从而有效用于指导工业生产中煤炭燃烧技术的改进与优化设计。
[0006]因此，为了进一步了解煤炭燃烧特性，需设计一种基于单颗燃烧行为进行摄影观察，进而了解其燃烧温度和辐射参数演变的装置。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种热重
‑
光谱检测系统及使用方法，以对单颗粒煤的燃烧行为进行研究。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术一方面提供一种热重
‑
光谱检测系统，包括热重分析模块和成像模块；
[0009]所述热重分析模块包括称重单元和燃烧单元，所述称重单元连接有吊具的一端，所述吊具的另一端连接有吊篮，所述吊篮用于盛放样品，所述吊篮正下方对应设置有所述燃烧单元；
[0010]所述成像模块用于拍摄所述样品的燃烧图像。
[0011]进一步的，所述称重单元下方设置有保温层，所述保温层设置有通孔，所述吊具的另一端贯穿所述通孔连接有所述吊篮。
[0012]进一步的，所述称重单元能够连续测量所述样品的重量，所述成像模块能够连续拍摄所述样品的燃烧图像。
[0013]进一步的，每幅所述燃烧图像包含多幅光谱辐射图像，多幅所述光谱辐射图像的对应多种辐射波长。
[0014]进一步的，所述燃烧单元包括燃烧器和燃料气体储气瓶，所述燃烧器通过管道与所述燃料气体储气瓶连通，所述管道上设置有二通阀门和压力调节阀。
[0015]进一步的，所述燃料气体储气瓶为甲烷储气瓶。
[0016]进一步的，所述称重单元为热重天平，所述燃烧单元为平焰燃烧器，所述吊具为吊杆或吊绳，所述成像模块为高光谱成像装置。
[0017]本专利技术公开了以下技术效果：
[0018]本专利技术将热重分析与高光谱成像相结合，以研究单颗粒煤的燃烧行为。通过使用本专利技术的系统，可以同步获得单颗粒煤在整个燃烧过程中的质量变化以及颗粒的燃烧图像。从所得到的质量变化中，我们可以对单颗粒煤的反应动力学进行分析；而从图像系统拍摄得到的燃烧图片，不仅可以观察单颗粒煤的典型燃烧现象、火焰形状、颗粒燃烧状态，还可以进一步得到燃烧过程中单颗粒煤的燃烧温度和辐射特性参数演变。
[0019]本专利技术另一方面提供了一种基于上述热重
‑
光谱检测系统的使用方法，包括以下步骤：
[0020]开启所述称重单元并清零；
[0021]制作所述样品并将所述样品放置在所述吊篮上表面；
[0022]触发所述称重单元、成像模块，所述称重单元实施监测所述样品重量变化并记录，所述成像模块拍摄记录所述样品的燃烧图像；
[0023]点燃所述燃烧单元内燃烧气体带动所述样品燃烧；
[0024]数据收集，收集所述样品质量变化记录及所述样品的燃烧图像；
[0025]数据分析。
[0026]进一步的，所述称重单元的记录频率和所述成像模块的拍摄频率均为1s
‑1。
[0027]进一步的，所述样品为两个单颗粒煤，所述单颗粒煤的直径为8mm
‑
10mm。
[0028]所述热重
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光谱检测系统的使用方法与上述热重
‑
光谱检测系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术一种热重
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光谱检测系统结构示意图；
[0031]图2为本专利技术燃烧单元的结构示意图；
[0032]图3为单颗粒煤的失重曲线和同步燃烧图像；
[0033]图4为单颗粒煤在20个典型燃烧时刻下的燃烧图片；
[0034]图5为单颗粒煤在辐射强度为852nm下的辐射强度图像；
[0035]附图标记：1、称重单元；2、燃烧单元；3、吊具；4、吊篮；5、成像模块；6、保温层；7、样品；8、燃烧器；9、燃料气体储气瓶；10、管道；11、二通阀门；12、压力调节阀。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0038]参照图1，本专利技术提供一种热重
‑
光谱检测系统，由热重分析模块和成像模块5组成。
[0039]热重分析模块包括称重单元1和燃烧单元2，称重单元采用热重天平，热重天平放在支撑架上，用以实现自动且连续采集样品7燃烧过程中的重量，热重天平的下方安装有10cm的保温层6，保温层6上设置有中心通孔，设置保温层6可以防止燃烧过程中产生的热扰动影响热重天平的测量，热重天平的下端设置有吊具3，天平的称重端与吊具3的一端连接，吊具3的另一端穿过保温层6上的中心通孔连接着吊篮4，吊篮4设置在燃烧单元2正上方10cm高度处，样品7被放置在吊篮4中，由燃烧单元2点燃。
[0040]成像模块5为高光谱成像装置,放置在距离燃烧器8水平方向35cm处，高光谱成像装置与样品7在同一水平高度上，用于同步记录样品7的燃烧情况。
[0041]本专利技术热重
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光谱检测系统一方面可以通过热重分析系统记录样品7在燃烧过程中的质量变化，另一方面热重
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光谱检测系统的图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热重
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光谱检测系统，其特征在于，包括热重分析模块和成像模块(5)；所述热重分析模块包括称重单元(1)和燃烧单元(2)，所述称重单元(1)连接有吊具(3)的一端，所述吊具(3)的另一端连接有吊篮(4)，所述吊篮(4)用于盛放样品(7)，所述吊篮(4)正下方对应设置有所述燃烧单元(2)；所述成像模块(5)用于拍摄所述样品(7)的燃烧图像。2.根据权利要求1所述的热重
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光谱检测系统，其特征在于，所述称重单元(1)下方设置有保温层(6)，所述保温层(6)设置有通孔，所述吊具(3)的另一端贯穿所述通孔连接有所述吊篮(4)。3.根据权利要求1所述的热重
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光谱检测系统，其特征在于，所述称重单元(1)能够连续测量所述样品(7)的重量，所述成像模块(5)能够连续拍摄所述样品(7)的燃烧图像。4.根据权利要求3所述的热重
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光谱检测系统，其特征在于，每幅所述燃烧图像包含多幅光谱辐射图像，多幅所述光谱辐射图像的对应多种辐射波长。5.根据权利要求1所述的热重
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光谱检测系统，其特征在于，所述燃烧单元(2)包括燃烧器(8)和燃料气体储气瓶(9)，所述燃烧器(8)通过管道(10)与所述燃料气体储气瓶(9)连通，所述管道(10)上设置有二通阀门(11)和压力调节阀(12)。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：司梦婷，程强，罗自学，袁林，李密，陈伟，
申请(专利权)人：司梦婷，
类型：发明
国别省市：