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活性炭着火点测定的自动化测量系统 活性炭着火点测定的自动化测量系统 第４２卷第２期 ２０１１年３月太原理工大学学报 ＪＯＵＲＮＡＩ．０ＦＴＡｌＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（）ＦＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ＶｏＩ．４２Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２０１１ 文章编号：１００７—９４３２（２０１１）０２一０１３０—０３ 活性炭着火点测定的自动化测量系统 （太原理工大学测控技术研究所，太原０３００２４） 要：为了提高测定活性炭着火点的人工实验效率和减少实验测定的误差和干扰，设计开发 了活性炭着火点测定的自动化测量系统。阐述了该系统的测量原理和组成结构，并对系统中各个 组成部分的功能和特性做了详实的说明。该系统简化了实验步骤，提高了实验可靠性，为活性炭着火点测定实验提供了自动化解决手段。 关键词：活性炭；着火点；自动化；测量中图分类号：ＴＰ２１６．１ 文献标识码：Ａ 煤质活性炭是以煤为原料，经过炭化、活化等工序处理而得到的具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的炭质吸附剂［Ｉ】。由于其具有比表面积大、吸附能力强、使用方便、化学稳定性好、可以再生等特点，煤质活性炭被广泛应用于食品、医药、石油炼制、高分子物生产、无机试剂制备、有机合成、气体净化等方面。但是煤质活性炭中的炭层或放射性杂质在吸附过程会产生的热量，如果这种热量过大的，煤质活性炭在使用中可能着火［２］。因此，活性炭的着火特性是煤质活性炭质量的重要指标之一。而活性炭着火特性通过其着火点的温度表现出来的。在我国，活性炭着火点 但是根据文献［４］和在实际的活性炭着火点测定中，着火点的界定是通过活性炭着火前后的温度变化曲线处取切线，两条切线的交点所对应的温度即为着火点温度，如图１所示。 的测定都是相关检测机构的专业实验人员通过实验记录，计算出来的。这种方式要求极高的专业实验水平和繁杂的实验准备，具有检验时间长，人为干扰强并具有一定危险性等缺点。在此背景下，笔者参照我国国家标准 圈ｌ时闻疆度关系曲线 在本系统设计中，使用了三个热电偶，分别采集活性炭下方的受热空气和活性炭样品中上下部份的温度情况。当活性炭上下部温度超过受热空气温度时，记录温度值￡。，预示活性炭即将开始燃烧。当活性炭下部温度超过８００℃后，以其为计算曲线，取￡。值前后切线，切线的交点就是活性炭样品的着火点 《煤质颗粒活性炭试验方法：着火点的测定∥，设计开发 了活性炭着火点自动化测量装置，简化了实验复杂性，减少了人为干扰，提高了实验的可靠性。１ 根据《煤质颗粒活性炭试验方法：着火点的测定》 为了实现活性炭着火点的自动化测定，本系统 的测定方法提要，将活性炭样品放置于空气流中，并按照一定升温速率加热空气流，直至活性炭着火。在加热过程中，记录活性炭层中的温度和进入活性炭的空气温度。当活性炭层温度突然上升，超过进入活性炭的空气温度时，活性炭开始燃烧。此刻。两个温度变化的交点可以看作是活性炭的着火点。 必须实时采集热电偶温度参数，自动调节加热速度，当达到着火点温度时，停止加热并自动开启氮气灭火。因此，本系统主要由实验子系统、采集控制子系统和计算机组成，如图２所示。 收稿日期：２０１０—１１．０６ 基金项目：山西省青年科技研究基金资助项目（２０ｌ００２１０１８） 作者简介：程■（１９８０一），男。陕西汉中人，博士生。主要从事检测技术与自动化装置，（Ｔｅｌ）１５９３１５５５３７ ＆＃＃日Ⅱ＆§＾＾ｄ≈∞自自ｍ■ｔ｝‰ 口２镕ｔ女★＾＾自∞＊■■ｇ‰ｉｔ目 ２．１实验子系统 实验子系统主要完成加热活性炭、通凡空气或氯气等功能。当加热活性炭样品时ｔ通人窀气。当活性炭开始燃烧时．通＾氯气阻止燃烧。实验干系统包括石英灼管，加热套，热电偶，流量计、俯子、干燥器和活性炭吸附器等实验器件＋如图３所示。 目ａ女ｔｆ§‰目 为丁消赊其他因素对宴驻的影响．空气须通过干燥器和活性炭吸附器净化，使空气在２ｓ５ｃ下的相对湿度要小于５％。石英灼管内还应填＾直径等 于或小于４ｍｍ的石英球，促使空气流受热均匀。 活性炭样品放八石琏灼管的中郭，样品上覆盖石英球，防止炭流态化。受热空气按照一定流髓通过筛子（直径为７６ ｍｍ筛眼足寸为１５０“ｍ）加热样 品。热电偶分别蒯最受热空气、样品下部和上部的 空气和氯气通路上各安装丁一个电磁阀．以便自动切换空气和氯气的供给。加热套可以杖通过继电器控制开启和关田。为Ｔ保证实验的可靠性．必 须在开始加热话性炭样品之前．使空气以３０ｍ／… 的崖度吹