建筑材料表面燃燒特性分析系統(tǒng)

應(yīng)用于可燃材料表面燃燒特性分析。 2100433B

1. 主裝置 （1）試驗(yàn)遂道爐：長不低于7.6m，開口端橫截面0.45m x 0.3m，耐火磚，最高耐溫不低于2400℃； （2）熱電偶：K型熱，直徑3mm，3支，測(cè)量范圍：≤1300℃； （3）排風(fēng)端：口徑不小于400mm； （4）點(diǎn)火系統(tǒng)：高壓電子點(diǎn)火； （5）試樣壓板：耐至少1300℃高溫。 2. 燃?xì)饧叭細(xì)饬髁靠刂葡到y(tǒng) （1）燃?xì)饬髁坑?jì)：量程 2～20L/min，精度不低于2%； （2）壓力表：0-200kPa，分辨率不低于5kPa。 （3）燃?xì)庹{(diào)壓閥：0～10kg/min 連續(xù)可調(diào)。 3. 煙密度測(cè)試系統(tǒng) （1）光源：進(jìn)口石英鹵素?zé)簦?（2）標(biāo)稱光返量：2000～3000Lm； （3）接受器：光譜響應(yīng)與國際照明委員長（CIE）的測(cè)光儀相匹配。 4. 氧氣分析儀 （1）測(cè)量范圍：0～25% （2）分辨率：10-4 （3）重復(fù)性：±0.02% O2 （4）線性度偏差：±0.1% O2 5. 二氧化碳（CO2）測(cè)量儀器 （1）測(cè)量范圍：0～10% （2）重復(fù)性：＜±1% （3）線性偏差: ＜±1% （4）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出分辨率優(yōu)于10-4。

表面分析系統(tǒng)包括x射線光電子能譜（XPS）儀和紫外光電子能譜（UPS）儀，利用表面分析系統(tǒng)，可從原子層面上分析陰極材料的凈化效果，分析激活前后陰極表面原子的構(gòu)成和排列，進(jìn)而可較深入地研究陰極的激活機(jī)制和NEA特性的形成機(jī)制。下面簡單介紹激活評(píng)估實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的表面分析子系統(tǒng)：

x射線光電子能潛（XPS）儀采用的是Perkin Elmer公司生產(chǎn)的PHl5300 ESCA系統(tǒng)。

其主要性能指標(biāo)如下：

（1）峰值靈敏度可達(dá)10⁵計(jì)數(shù)/稱（半高寬為0.8 eV），峰值靈敏度>10⁶計(jì)數(shù)/稱（半高寬為1.0 eV）；

（2）表面分析審的極限真空度<1.5×10^-8Pa；

（3）變角XPS分析時(shí)掠射角的變化范圍為5°～90°；

（4）X射線源的功率是可調(diào)的。

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的XPS儀采用了雙陽極x射線源，其結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由燈絲1、燈絲2、陽極1、陽極2和過濾窗幾組成。兩個(gè)陽極靶采用不同的材料制成，其中一個(gè)足Mg靶，另一個(gè)是Al靶，這樣使該XPS儀具有兩種激發(fā)源，陽極靶的這種結(jié)構(gòu)對(duì)鑒別俄歇峰是有利的。過濾窗口是由鋁箔制成的，鋁箔濾窗可以有效防止來自X射線源的輻射，阻止來自陰極燈絲的電子混入能量分析

器中，對(duì)樣品濺射時(shí)可以使陽極表面免受污染。

該XPS系統(tǒng)采用的半球型能量分析器是靜電偏轉(zhuǎn)式的，分析器外部采用可屏蔽雜散磁場(chǎng)十?dāng)_的合金材料，能夠精確地對(duì)電子的能量分布進(jìn)行測(cè)定，能量分析器詞過控制電壓產(chǎn)生電場(chǎng)，具有一定能量的被測(cè)電子進(jìn)入分析器入口后，就會(huì)在電場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后在出口處聚集，最后通過內(nèi)部的檢測(cè)器進(jìn)行收集、放大和處理。

該XPS系統(tǒng)采用無油系統(tǒng)的泵配置，使其性能更加可靠。在主真空室上設(shè)計(jì)了兩個(gè)盲口，一個(gè)用于表面分析室通過帶波紋管的管道與激活系統(tǒng)真空室的連接，連接處設(shè)計(jì)有一個(gè)閘板閥，只在樣品傳送時(shí)才開啟，這樣就將兩個(gè)超高真空系統(tǒng)的互相影響降到最低。另一個(gè)盲口用于擴(kuò)展紫外光電子能譜（UPS）儀。

紫外光電子能譜（UPS）儀采用的是PH106一180型UPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作時(shí)真空度約為1.3X10-6Pa，分辨率可達(dá)幾十毫電子伏。紫外光電子能譜儀使用的是紫外范圍的光子，紫外光比x射線能量低，是用來激發(fā)樣品最外層即價(jià)殼層電子的，所以紫外光電子能譜儀多用來研究樣品的能帶結(jié)構(gòu)和表面態(tài)情況。該表面分析系統(tǒng)中的能量分析器與表面分析室為UPS和XPS共同使用，UPS系統(tǒng)的紫外光源為He氣體放電時(shí)產(chǎn)生的HeⅠ（21.22 eV）和HeⅡ（40.81eV）共振線。

文獻(xiàn) 采用認(rèn)重-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)稻桿、玉米桿和玉米芯3種生物質(zhì)的燃燒特性進(jìn)行了研究，討論了氧量對(duì)其燃燒特性的影響，提出采用相對(duì)失重速率來描述其燃燒特性指數(shù)。結(jié)果表明：氧量對(duì)燃燒模式有一定的影響。稻桿和玉米芯燃盡溫度受氧量影響明顯，而玉米桿則相反。對(duì)于同一種生物質(zhì)，隨著氧量的增加，綜合燃燒特性指數(shù)增大，各氣體析出溫度范圍減小，析出終溫增大，氧量對(duì)3種生物質(zhì)主要燃燒氣體產(chǎn)物析出的影響程度依次為：稻桿>玉米芯>玉米桿。3種生物質(zhì)的燃燒過程采用2段1級(jí)反應(yīng)模型來很好地描述，在不同氧量條件下，3種生物質(zhì)的燃燒活化能E與指前因子A存在動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)。2100433B

燃燒特性無煙煤

無煙煤是煤化程度最深的煤，它有明亮的黑色光澤，硬度高不易研磨。它的含碳量很高，雜質(zhì)少而發(fā)熱量較高，大致為21000~25000kJ/kg。但由于揮發(fā)分含量較低，難以點(diǎn)燃，燃燒特性差。為保證著火和穩(wěn)燃，在鍋爐設(shè)計(jì)中常需要采取一些特殊措施，對(duì)低灰熔點(diǎn)的無煙煤還需同時(shí)解決著火穩(wěn)定性和結(jié)渣之間的矛盾。無煙煤的著火需要較高穩(wěn)定，燃燒時(shí)火焰較短，燃盡也較困難。但在儲(chǔ)存時(shí)不易自燃。

燃燒特性貧煤

它的揮發(fā)分含量稍高于無煙煤，其著火、燃盡特性優(yōu)于無煙煤，但仍屬于燃燒特性較差的煤種。

燃燒特性煙煤

煙煤具有中等的煤化程度，它的揮發(fā)含量較高，水分和灰分也較少，發(fā)熱量也較高。煙煤燃點(diǎn)低，容易著火和燃盡。但某些含灰量較高的劣質(zhì)煙煤則燃燒特性較差。對(duì)揮發(fā)分超過25%的煙煤，儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)防止其自燃，制粉系統(tǒng)應(yīng)考慮防爆措施。對(duì)劣質(zhì)煙煤還應(yīng)考慮受熱面積灰、結(jié)渣和磨損問題。

燃燒特性褐煤

褐煤外觀呈褐色，少數(shù)為黑褐色甚至黑色，揮發(fā)分含量較高，有利于著火。但其灰分和水分較高，發(fā)熱量較低，一般小于16750kJ/kg。含水分較高的年輕褐煤，則燃燒性能較差，而且灰熔點(diǎn)也較低。褐煤的化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，在空氣中存放極易風(fēng)化成碎塊，容易發(fā)生自燃。